Текст книги "Древо познания"

Автор книги: Умберто Р. Матурана

Соавторы: Франсиско Х. Варела
сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 13 страниц)

Организация метаклеточных

Мы говорим о метаклеточных, когда имеем в виду любое единство, в структуре которого различимы тесно связанные скопления клеток. Метаклеточность присутствует во всех главных царствах органического мира: у монер (прокариотов), протоктистов, животных. растений и грибов. Метаклеточность как структурная возможность существовала в истории живых существ с древнейших времен<sup>[7]7
  Marguhs L, Schwartz К Five Kingdoms – San Francisco: Freeman, 1982.


[Закрыть]</sup>.

Общее для всех метаклеточных во всех пяти царствах заключается в том, что в качестве компонентов своей+ структуры они содержат клетки. Именно поэтому мы говорим что метаклеточные являются ауто-поэзными системами второго порядка. Но уместно спросить: какова организация метаклеточных? Так как клетки-компоненты могут быть связаны между собой многими различными способами, ясно, что метаклеточные допускают различные типы организации, например, организмы, колонии и сообщества. Но являются ли некоторые метаклеточные аутопоззными единствами? Иначе говоря, являются ли аутопоэзные системы второго порядка также и аутопоззными системами первого порядка? Является ли плодоносящее тело миксомицета неким аутопоэзным единством? А кит?

Все зти вопросы принадлежат к числу трудных. Мы знаем в мельчайших подробностях, что происходит с клеткой как молекулярным аутопоэзным единством, но как описать в организме компоненты и отношения, делающие организм молекулярной аутопоэзной системой’ В случае метаклеточных мы все еще пребываем в неведении относительно молекулярных процессов, благодаря которым метаклеточные формируются как аутопоэзные единства, сравнимые с клетками.

Для целей нашей книги мы оставим открытым вопрос о том, являются или не являются метаклеточные системы аутопоззными системами первого порядка. Мы можем лишь утверждать, что в своей организации они обладают операциональной замкнутостью: их отличительные черты определяются сетью динамических процессов, действие которых не выходит за рамки этой сети Относительно детальной формы такой организации мы больше не будем ничего говорить, однако это никак не ограничивает те цели, которые мы поставили перед собой в этой книге. Как уже было сказано, какой бы ни была организация метаклеточных, они состоят из аутопоэзных систем первого порядка и, размножаясь посредством клеток, образуют ряды поколений. Этих двух условий достаточно, чтобы мы могли утверждать следующее: все, что происходит в метаклеточных как в автономных единствах, происходит также и с сохранением аутопозза их клеточных компонентов, равно как и с сохранением их собственной организации. Следовательно, все, что мы намерены сказать, применимо к аутопоэзным системам и первого 1 второго порядка так что, если нет особо? необходимости мы не будем проводить между ними различия

5 Естественный дрейф живых существ

Рис. 24. Чарльз Дарвин

Предыдущие главы позволили нам получить общее представление о трех основных аспектах живых существ. Во-первых, мы узнали, как они устроены как единства, каким образом их тождество определяется их аутопоэзной организацией. Во-вторых, мы установили, как аутопоэзные системы могут последовательно репродуцироваться и тем самым порождать историческую последовательность поколений. И наконец, мы проследили, как многоклеточные организмы, наподобие нас самих, рождаются из взаимодействия клеток, происходящих от единственной клетки, и выяснили, что любой метаклеточный организм как один из элементов жизненных циклов, всегда проходящих через стадию многоклеточности, неизменно представляет собой вариацию на одну и ту же тему.

Все это приводит к онтогенезам живых существ, способных репродуцироваться, и филогениям различных репродуктивных линий, сплетающихся в огромную разветвленную историческую сеть. Это отчетливо проявляется в окружающем нас органическом мире растений, животных, грибов и водорослей, равно как и в тех различиях, которые мы наблюдаем между нами как человеческими существами и другими организмами. И эта грандиозная сеть исторических трансформаций живых существ лежит в основе их существования как существ исторических. В этой главе мы обсудим некоторые вопросы, возникающие из предыдущих глав, чтобы понять органическую эволюцию в общем и целом, так как без адекватного понимания исторических механизмов структурного преобразования невозможно понять феномен познания. Ключ к пониманию того как возникла эволюция, следует искать в свойствах живого, уже отмеченных нами в предыдущих главах, а именно: в нерасторжимой связи между различиями и сходствами на каждой репродуктивной стадии, в стабильности организации и в структурной изменчивости Поскольку существует сходство, существует и возможность образования исторического ряда, или непрерывной наследственной линии. Поскольку имеются структурные различия, существует возможность исторических вариаций в наследственных линиях. Но, если говорить более определенно, почему одни наследственные линии возникают или процветают, а другие нет? Почему рыба кажется нам столь естественным обитателем водной стихии, а лошадь столь же естественно приспособленной к обитанию на суше? Чтобы ответить на эти вопросы, нам необходимо более тщательно проанализировать, каким образом происходят взаимодействия между живыми существами и окружающей средой.

Структурная детерминация и сопряжение

Онтогенез – это история структурных изменений конкретного живого существа В зтой истории каждое живое существо начинает с некоторой исходной структуры. Эта структура обусловливает направление его взаимодействий и ограничивает структурные изменения, которые могут быть вызваны в нем этими взаимодействиями. В то же время начальная структура рождается в конкретном месте – в среде, образующей то окружение, в котором эта структура возникает и с которым она взаимодействует Среда, по-видимому, обладает своей собственной структурной динамикой и операционально отлична от живого существа. Данное обстоятельство имеет решающее значение. В качестве наблюдателей мы отделили живую систему как единство от фона и охарактеризовали ее как определенную организацию. Тем самым мы разграничили две структуры, которые надлежит считать операционально независимыми: живое существо и окружающую его среду Между ними с необходимостью существует структурная конгруэнтность (иначе живое существо как единство просто исчезнет). Во взаимодействиях между живым существом и окружающей средой в рамках этой структурной конгруэнтности возмущения окружающей среды не определяют происходящего с живым существом – изменения, происходящие в живом существе, определяет его структура. Это взаимодействие не инструктивно, поскольку оно не диктует, какими должны быть производимые им эффекты. Поэтому мы предпочитаем говорить, что взаимодействие «запускает» тот или иной эффект. Тем самым мы хотим подчеркнуть, что изменения, проистекающие от взаимодействия живого существа и окружающей его среды, хотя вызываются возмущающим агентом, тем не менее определяются структурой самой возмущенной системы. То же самое справедливо и относительно окружающей среды: живое существо является источником возмущений, но не директив.

До сих пор читатель мог думать, что все сказанное звучит слишком сложно и присуще только живым существам. В действительности же, как и в случае репродукции, отмеченное нами явление присуще не только живым существам. Оно имеет место при всех взаимодеиствиях, и если мы не видим его во всей полноте, то в дальнейшем это может стать источником недоразумений. Поэтому стоит остановиться на этом, чтобы выяснить, что происходит всякий раз, когда мы отделяем единство от окружающей среды, с которой оно взаимодействует

Ключ к пониманию происходящего в действительности прост, как ученые мы можем иметь дело только со структурно определенными единствами. Иначе говоря, мы можем рассматривать только системы, все изменения которых определяются их структурой, какой бы она ни была, а структурные изменения обусловлены их собственной динамикой или «запускаются» их взаимодействиями. Действительно, в повседневной жизни мы ведем себя так, словно все объекты, с которыми нам приходится встречаться, – структурно определенные единства. Автомашина, магнитофон, швейная машина, компьютер – все это системы, с которыми мы обращаемся так, словно они определены своей структурой. В противном случае как можно было бы объяснить, почему, обнаружив неисправность, мы пытаемся изменить структуру этих устройств, а не делаем что-нибудь еще? Если мы отжимаем педаль сцепления и автомашина не трогается с места, то нам никогда не придет в голову, что с нашей ногой, отжимающей педаль, что-то не в порядке. Мы предполагаем, что проблема кроется в связи между педалью газа и системой впрыскивания, т. е в структуре автомашины. Таким образом, поломки в созданных человеком машинах сообщают нам об их эффективном функционировании больше, чем все наши описания этих машин, когда они функционируют нормально. В отсутствие поломок мы резюмируем наше описание, когда говорим, что «проинструктировали?’ компьютер, чтобы он выдал нам текущую информацию о состоянии нашего банковского счета.

Такое повседневное отношение (в науке оно приобретает лишь более систематический и явный характер благодаря неукоснительному применению критерия обоснованности научных утверждений) адекватно не только для искусственных систем, но и для живых существ и социальных систем В противном случае мы никогда не обращались бы к врачу, почувствовав недомогание, и не заменяли бы менеджера компании в тех случаях, когда его деятельность не оправдывает наших надежд. Мы можем предпочесть оставить без объяснений многие явления из нашего человеческого опыта, но если мы хотим объяснить их научно то нам необходимо рассматривать явления, подлежащие объяснению, как структурно определенные.

Все сказанное станет более ясным, если мы выделим четыре области (класса), определяемых структурой единства. a. Область изменений состояния, все структурные изменения которые может претерпеть единство без изменения своей организации, тес сохранением признаков класса. b. Область деструктивных изменении', все структурные изменения, которые может претерпеть единство с утерей организации и, следовательно, с утерей признаков класса. c. Область возмущений: все взаимодействия, которые запускают изменения состояния d. Область деструктивных взаимодействий: все возмущения, которые приводят к деструктивному изменению.

Мы все вполне разумно полагаем, что пуля, попавшая в человека с расстояния прямого выстрела, вызовет в нем разрушительные изменения, определяемые его структурой. Однако, как все мы прекрасно знаем, в структуре вампира та же самая пуля вызовет лишь незначительное возмущение: чтобы вампир претерпел деструктивные изменения, ему в сердце необходимо вогнать осиновый кол. Еще один пример: легковая автомашина, врезавшись в дерево, претерпит деструктивное взаимодействие, тогда как для танка такой эпизод стал бы всего лишь незначительным возмущением (рис. 25).

Заметим, что в структурно определенной динамической системе, поскольку ее структура находится в непрерывном изменении, структурные области также изменяются хотя в каждый момент они определяются своей текущей структурой. Это непрерывное изменение структурных областей и есть то, что присуще онтогенезу каждого динамического единства, будь то магнитофон или леопард.

До тех пор, пока единство не вступает в деструктивное взаимодействие с окружающей средой, мы как

Рис. 25. У трубы, как и у любого другого единства, есть четыре структурные области: (а) область изменения состояния, (в) область деструктивных изменений, (c) область возмущений и (d) область деструктивных взаимодействий наблюдатели с необходимостью должны видеть совместимость или соответствие между структурой окружающей среды и структурой этого единства. До тех пор, пока такая совместимость существует, окружающая среда и единство действуют как источники взаимных возмущений, инициирующих изменения состояния. Мы назвали этот непрерывный процесс «структурным сопряжением». Например, в истории структурного сопряжения между рядами поколений автомашин и городов и те и другие претерпевают драматические изменения, которые в каждом случае являются выражением собственной структурной динамики одной стороны при селективных взаимодействиях с другой стороной.

Все сказанное выше верно для любой системы; следовательно, оно справедливо и для живых существ. Живые существа не уникальны ни своей детерминированностью, ни структурным сопряжением. Их отличительная особенность заключается в том, что структурная детерминация и сопряжение происходят у них на основе неизменного сохранения определяющего их аутопоэза как первого, так и второго порядка, равно как и в том, что все у них подчинено такому сохранению. Например, даже аутопоэз клеток, образующих метаклеточную систему. подчинен ее аутопоэзу как аутопоэзной системе второго порядка. Поэтому любое структурное изменение, происходящее в живом существе, с необходимостью ограничено сохранением аутопоэза этого существа. Те взаимодействия, которые вызывают в живом существе структурные изменения совместимые с сохранением его аутопоэза, принадлежат к возмущениям, тогда как те, которые инициируют изменения, не совместимые с таким сохранением, принадлежат к деструктивным взаимодействиям. Непрерывное структурное изменение живых существ с сохранением их аутопоэза происходит в каждый момент времени, постоянно, многими способами одновременно. В нем – биение самой жизни.

В связи с этим интересно отметить одно обстоятельство: когда мы как наблюдатели говорим о том, что происходит с организмом в каком-то конкретном взаимодействии, то оказываемся в весьма необычной ситуации. С одной стороны, мы имеем доступ к структуре окружающей среды, а с другой – к структуре организма и можем рассматривать многочисленные варианты изменения окружающей среды и организма, которые могли бы произойти при их столкновении, если бы взаимодействия при этом отличались от тех, которые имеют место в действительности. Таким образом, мы получаем возможность представить себе, каким был бы мир, если бы Клеопатра была не красавицей, а уродом, или если говорить более серьезно, каким был бы мальчик, просящий милостыню, если бы с раннего детства он нормально питался. С этой точки зрения происходящие в аутопоэзном единстве структурные изменения представляются «отобранными» окружающей средой путем непрерывной цепи взаимодействий. Следовательно, окружающую среду можно рассматривать как постоянно действующего «селекционера», от бирающего структурные изменения, которые организм претерпевает в процессе онтогенеза.

Онтогенез и отбор

Совершенно то же самое можно сказать и об окружающей среде. Так, взаимодействующие с ней организмы действуют как «селекционеры «ее структурных изменений. Например, то, что на протяжении первого миллиона лет после появления живых существ клетки из всех возможных газов способствовали распространению кислорода привело к существенным изменениям в атмосфере Земли, которым мы в большой степени обязаны нынешним существованием на нашей планете кислорода. В свою очередь, присутствие кислорода в атмосфере могло способствовать отбору тех структурных вариантов живых существ, у которых в процессе филогении закрепились функциональные формы, способные к кислородному дыханию. Структурное сопряжение всегда взаимно; преобразования претерпевают и организм, и окружающая среда.

Структурное сопряжение между организмом и окружающей средой – это сопряжение между операционально независимыми системами. Если мы сосредоточим внимание на проблеме сохранения организмов как динамических систем в окружающей среде, то у нас создастся впечатление, будто основную роль в этом сохранении играет совместимость организмов с окружающей средой, которую мы называем адаптацией. Но всякий раз, когда мы наблюдаем деструктивное взаимодействие между живым существом и окружающей средой и живое существо как аутопоэзная система гибнет, мы видим, что гибнущая живая система утрачивает способность к адаптации. Следовательно, адаптация единства к окружающей среде есть необходимое следствие его структурного сопряжения с окружающей средой, и это не удивительно. Иначе говоря, всякий онтогенез как индивидуальная история структурного изменения представляет собой струк турный дрейф, происходящий с сохранением организации и адаптации.

Повторим еще раз: сохранение аутопоэза и сохранение адаптации – необходимые условия существования живых существ; онтогенетическое структурное изменение живого существа в окружающей среде всегда происходит как структурный дрейф, конгруэнтный структурному дрейфу окружающей среды. Наблюдателю такой дрейф представляется «отобранным» окружающей средой на протяжении всей истории существования организма.

Филогения и эволюция

Теперь мы уже располагаем всеми элементами, необходимыми для понимания сложной истории трансформаций живых существ с момента их появления. И теперь мы можем ответить на вопросы, поставленные в начале этой главы Внимательный читатель уже понял,

Рис. 26. Основные пути органической эволюции, от первых прокариот до современных форм во всем их разнообразии – одноклеточных, растений, животных и грибов, возникших в результате разделения и пересечения в процессе симбиоза бесчисленного множества поколений первичных живых существ что прежде чем с головой уходить в рассмотрение интересующего нас феномена, мы исследуем под концептуальным микроскопом все, что происходит в истории индивидуальных взаимодействий. Ведь если мы будем знать, как протекает интересующее нас явление в каждом конкретном случае, и примем во внимание, что на каждой репродуктивной стадии существуют вариации то сможем сжать миллионы лет и увидеть результаты большого (очень большого!) числа повторений одного и того же феномена индивидуального онтогенеза с последующим репродуктивным изменением. На рис. 26 представлена во всем великолепии общая картина истории живых существ от начала до нашего времени.

В целом схема напоминает дерево и поэтому называется филогенетическим древом жизни Филогения есть не что иное, как последовательность органичес ких форм в том порядке, в котором эти формы порождались репродуктивными отношениями. Изменения, происходящие в процессе филогении, составляют филогенетическое, или эволюционное, изменение.

Например, на рис. 27 изображен дрейф конкретной группы многоклеточных – вымерших морских позвоночных, известных под названием <трилобиты». Вариации на каждой репродуктивной стадии в одноклеточной фазе этих животных привели к огромному разнообразию типов внутри группы (что можно проследить в каждый момент истории трилобитов). Каждый из вариантов (каждая из вариаций главной темы) сопряжен с окружающей средой. На протяжении долгого времени существования трилобитов на Земле произошли сильнейшие геологические преобразования; достаточно вспомнить об одном из них, происшедшем около 200 миллионов лет назад в конце так называемого триасового периода. Палеонтологическая летопись свидетельствует о том, что именно тогда оборвалось

Рис. 27 Распространение и вымирание линий в группе трилобитов – животных, существовавших от 300 до 500 миллионов лет назад большинство наследственных линий трилобитов. Иначе говоря, структурные вариации в наследственных линиях трилобитов не оказались взаимодополняющими (комплементарными) по отношению к современным им структурным вариациям окружающей среды. Следовательно, организмы, которые образовали эти наследственные линии, не сохранили адаптации, не произвели потомства, и наследственные линии оборвались. Те же линии в которых этого не произошло, просуществовали на много миллионов лет дольше но в конце концов повторные резкие изменения в окружающей среде привели к полному исчезновению всех наследственных линий трилобитов, поскольку их члены утратили адаптацию.

Изучение ископаемых остатков и палеонтология позволяют нам реконструировать истории аналогичные истории трилобитов, для любой из известных ныне разновидностей животных и растений. В структурной истории живых существ нет ни одного случая, когда бы не выяснилось, что каждая наследственная линия представляет собой частный пример вариации на основную тему – при непрерывной последовательности репродуктивных изменений с сохранением аутопоэза и адаптации.

Заметим, что в данном случае, как и во всех других случаях, отчетливо видно, что существует множество структурных вариаций, способных производить индивидуумов, которые могут выжить в данной окружающей среде. Как было показано ранее, все такие вариации в равной степени адаптивны. Они способны обеспечить продолжение наследственных линий, к которым принадлежат, в конкретной окружающей среде, независимо от того изменяется ли она или не изменяется, по крайней мере на протяжении нескольких тысяч лет. Но этот же пример показывает, что различные наследственные линии, создаваемые разнообразными структурными вариациями, отличаются имеющимися у них возможностями непрерывного поддержания своего вклада в групповое разнообразие в изменяющейся окружающей среде Мы видим это, оглядываясь назад: существуют исчезающие наследственные линии; это означает, что присущие им структурные конфигурации не позволяют сохранить организацию и адаптацию, необходимые для продолжения их существования В процессе органичес кой эволюции все возможно, если выполняется обязательное условие онтогенеза – наличествует репродукция. Репродукция есть необходимость; в противном случае неизбежно происходит вымирание. В дальнейшем мы увидим, сколь важную роль играют эти условия в когнитивной истории живых существ.