Тема № 2.2 Особенности философской рефлексии биологического знания: основания, проблемы, перспективы

Проблема описательной и объяснительной природы биологического знания в зеркале неокантианского противопоставления идеографических и номотетических наук (20-е – 30-е годы). Биология сквозь призму редукционистски ориентированной философии науки логического эмпиризма (40-е – 70-е годы). Биология глазами антиредукционистских методологических программ (70-е – 90-е годы). Проблема «автономного» статуса биологии как науки. Проблема «биологической реальности». Множественность «образов биологии» в современной научно-биологической и философской литературе.

Биологи, выходящие за пределы частных проблем и ставящие перед собой задачи теоретических обобщений, как правило, обращали внимание на двоякий характер биологических объяснений. Можно указать на такие имена, как Г. Дриш, Э. Бюннинг, М. Гартман, Ч. Шеррингтон, К. Ротшоу, Н.А. Бернштейн, П.К. Анохин.

Л. Берталанфи и П.К. Анохин предприняли построения таких концепций, которые охватывали оба объективных момента сущности живого. Эти концепции являются оригинальными вариантами системного подхода к биологическим объектам. Однако варианты системного подхода того и другого автора различаются.

Однако сущность биологических объектов не может быть исчерпана на путях каузального и системно-структурного объяснения, если таковые не будут учитывать факт эволюции. Фундаментальной основой современного понимания мира, является принцип развития. Таким образом, в современной биологии отчетливо выявляются три типа законов – эволюционно-генетические, каузальные и системно-структурные.

В биологии Х1Х века и первых десятилетий ХХ века ведущим был эволюционный принцип. В последние десятилетия ХХ века характеризуются фундаментальным значением структурных теорий. Для биологии и медицины Х1Х века характерны разобщенность структурного и эволюционного подхода. Понимание их единства складывается постепенно, начиная с конца Х1Х века. В это время причинные законы обычно рассматривались вне эволюции и при игнорировании системной природы объектов живой природы, что неизбежно приводило или к витализму, или к механизму. В таких условиях возникновение организационной науки А.А. Богданова как общесистемной теории не было оценено, и теория Богданова была предана забвению. Однако системный подход был продолжен работами В.И. Вернадского и Э.С. Бауэра. Бауэр видел специфическую особенность живых систем в их устойчивой неравновесности.

Установление точных системных закономерностей большую роль сыграла организмическая концепция Л. Берталанфи. Стремясь понять исторические перспективы развития биологии, Л. Берталанфи не без основания приходит к выводу, что «организмическое воззрение является предпосылкой для перехода биологии со стадии, которую можно было бы назвать естественной историей, т.е. со стадии описания форм и явлений, на стадию науки законов». Переход к системным концепциям, по определению Л. Берталанфи, - это тот «коперниканский переворот» в биологии, подобный развитию физических представлений от аристотелевской системы мира к физике нового времени, который предстоит проделать и осуществление которого есть задача нашего времени. Для современной биологии характерны три взаимосвязанных способа объяснения, базирующихся на каузальном, системно-структурном и эволюционно-генетических принципах.

Переход к системным концепциям в биологии развивался параллельно с развитием таких же подходов в физике. «Новая эра, - говорит М. Борн, - со своим новым стилем началась в 1900 году, когда Планк обнародовал свою формулу излучения и идею квантов энергии… Вместе с квантами пришли новые взгляды на проблему противоположности субъекта и объекта. Они не являются ни совсем субъективистскими, как древние и средневековые учения, ни полностью объективистскими, как посленьютоновская философия». (Борн М. Физика в жизни моего поколения. М., 1965. С. 230). Новый стиль мышления основывался на соотношении неопределенностей Гейзенберга, принципе дополнительности Бора и принципе ограниченности представлений. В ходе развития науки для целей теоретического освоения реальности создаются такие простые образы, как частица, волна, точка, строгая локализация в пространстве. Они представляют собой абстракции, идеализации, лишь приблизительно соответствующие действительному положению вещей, их применение допустимо только в определенных пределах. Новый стиль мышления, по сути дела, есть уразумение того, что познание природы есть субъективное отображение реальности, которое постоянно изменяется и развивается.

Из биологических проблем вытекали те же самые следствия относительно нашего понимания природы человеческого познания. В этом отношении характерен доклад К.Х. Уоддингтона на Сербеллонианском симпозиуме. Уоддингтон справедливо утверждает, что биология в состоянии помочь найти истинное понимание природы человеческого знания. Его мысль состоит в том, что наши наиболее значительные научные достижения во всех областях относительно независимы от наших сенсорных возможностей. Представления об атомной структуре вещества, электромагнитном поле, вся классическая физика, квантовая механика и теория относительности могли бы быть созданы и дальтониками. Однако эти теории имеют не только объяснительную функцию, они являются также и основой техники, на которой зиждется современная цивилизация. Уоддингтон делает вывод: «Содержание наших знаний о мире определяется скорее нашими реакциями на него, чем приобретенным опытом». (На пути к теоретической биологии. М., 1970. С. 32). Уоддингтон высказывает глубокую мысль, что характер наших знаний, степень их детализации и то, какая часть реальности, и с какой именно стороны отражается в наших знаниях, - все это зависит от двух обстоятельств: от устройства органа познания и всей системы организма и от тех целей, которые возникают в ходе жизни индивида. В таком случае познание есть жизненная функция, необходимый элемент жизнедеятельности, а развитие познания есть один из аспектов эволюции жизни. Субъективность познания состоит в том, что, отображая реальность, наше познание выражает целеустремленность и активность субъекта, живого существа, и потому оно неизбежно ограничено.

Такой подход представляет собой критику редукционистски ориентированной философии науки логического эмпиризма. Логический эмпиризм абсолютизирует эмпирическое познание, которое начинается с ощущений, которые в своем синтезе дают наглядно-чувственные образы отдельных вещей и ситуаций. Относительная стабильность этих форм знания обусловливают наше особое доверие к показаниям органов чувств, порождая убежденность в объективной истинности ощущений, восприятий и представлений. Эта убежденность, названная Д. Юмом животной верой, является непоколебимой, ничем неистребимой именно потому, что наши ощущения, восприятии и представления, если они верны, обеспечивают нашу ориентировку в окружающей среде и тем самым делают возможной нашу каждодневную жизнь. То же самое можно сказать и о первичных обобщениях нашего чувственного опыта в эмпирических понятиях. Это с точки зрения здравого рассудка и позитивистского эмпиризма наиболее истинное знание. Что же касается теоретического знания, то оно в силу его большей удаленности от реальности рассматривается как менее истинное или даже трактуется лишь как система формальных абстрактных построений для целей упорядочивания единственно возможной реальности, т.е. чувственного опыта.

Однако теоретические знания о структуре, кажущиеся субъективным, формальным построением, на самом деле в значительно большей мере выражают объективную природу вещей, чем наглядные картины их строения и восприятия их свойств.

2.2.3. Сущность живого и проблема его происхождения

Понятие «жизни» в современной науке и философии. Многообразие подходов к определению феномена жизни. Соотношение философской и естественнонаучной интерпретации жизни. Основные этапы развития представлений о сущности живого и проблеме происхождения жизни. Философский анализ оснований исследований происхождения и сущности жизни.

Вопросы о происхождении природы и сущности жизни издавна стали предметом интереса человека в его стремлении разобраться в окружающем мире, понять самого себя и определить свое место в природе.

Многовековые исследования и попытки решения этих вопросов породили разные концепции возникновения жизни: креационизм – сотворение жизни Богом; концепция самопроизвольного зарождения из неживого вещества; концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда и концепция внеземного происхождения жизни в результате развития физических и химических процессов.

Концепция креационизма, по существу, научной не является, поскольку она возникла в рамках религиозного мировоззрения. Она утверждает, что жизнь такова, какова она есть, потому что такой ее сотворил Бог. Тем самым практически снимается вопрос о научном решении проблемы происхождения и сущности жизни. Тем не менее, эта концепция продолжала и продолжает пользоваться довольно большой популярностью.

Остальные концепции появляются позже, но вплоть до XIX века ни одна из них не смогла сформировать единую биологическую картину мира и тем самым дать приемлемое объяснение происхождению жизни.

В XIX веке в биологии возникли концепции механистического материализма и витализма – вершина биологии того времени, между которыми началась ожесточенная борьба идей о происхождении и сущности жизни. Механистический материализм не признавал качественной специфики живых организмов и представлял жизненные процессы как результат действия химических и физических процессов. С этой точки зрения живые организмы выглядели как сложные машины. Но аналогия между живым существом и машиной не объясняет именно того, что она призвана объяснять: причину целесообразной организации живых существ. Такой подход неверен в самой своей основе. Ведь машины не возникают сами собой в природных условиях. Их целесообразность, приспособленность строения к выполнению определенной работы нельзя вывести из взаимодействия закономерностей неорганического мира. Она является продуктом созидательной деятельности человека, его целенаправленных творческих усилий. В силу этого механицизм и его более поздняя разновидность – редукционизм (пытавшийся свести явления жизни к химическим и физическим процессам как своим элементарным составляющим) - всякий раз беспомощно останавливались перед проблемой происхождения жизни.

Противоположной точкой зрения стал витализм (от лат. vitalis – жизненный), который объяснял качественное отличие живого от неживого наличием в живых организмах особой «жизненной силы», отсутствующей в неживых предметах и не подчиняющейся физическим законам.

Такое решение проблемы сущности жизни тесно связано с признанием факта творения ее Богом, разумным нематериальным началом и т.д.

Несмотря на острые дискуссии между механицистами и виталистами, ученые-экспериментаторы пытались точно установить, от каких именно структур зависят специфические свойства живых организмов, и поэтому исследовали живые клетки и клеточные структуры. Отвергая идею творения мира и жизни, эти ученые вплоть до середины XIX века придерживались идеи самопроизвольного зарождения жизни из различных материальных образований, в том числе из гниющей земли, отбросов и иных объектов. Этой точки зрения придерживались такие крупные ученые и выдающиеся мыслители, как Аристотель, врач Парацельс, эмбриолог Гарвей, Коперник, Галилей, Декарт, Гете, Шеллинг и др. Их авторитет во многом определил длительный срок существования идеи самозарождения и ее широкое распространение. Достаточно сказать, что ни опыты Ф. Реди (XVII в.), который доказал невозможность самозарождения червей из гниющего мяса при отсутствии мух и провозгласил знаменитый принцип «все живое – от живого», ни даже опыты с мельчайшими существами Спалланцани (XVIII в.), показавшие, что в прокипяченных органических настоях не могут самопроизвольно зарождаться микроорганизмы, не оказали сильного влияния на господствующую в науке концепцию спонтанного самозарождения.

Лишь в 60-е годы XIX века в развернувшейся между Ф.А. Пуше и Л. Пастером дискуссии, потребовавшей экспериментальных исследований, удалось строго научно обосновать несостоятельность этой концепции. Опыты Пастера продемонстрировали, что микроорганизмы появляются в органических растворах в силу того, что туда были ранее занесены их зародыши. Если же сосуд с питательной средой оградить от занесения в него микробов, то не произойдет никакого самозарождения. Опыты Пастера подтвердили принцип Реди и показали научную несостоятельность концепции спонтанного самозарождения организмов. Но и они не давали ответа на вопрос, откуда взялась жизнь.

Примерно в этот же период времени (1865 г.) на стыке космогонии и физики немецким ученым Г. Рихтером разрабатывается гипотеза занесения живых существ на Землю из космоса – так называемая концепция панспермии. Согласно этой идее, зародыши простых организмов могли попасть в земные условия вместе с метеоритами и космической пылью и положить начало эволюции живого, которая в свою очередь породила все многообразие земной жизни. Концепцию панспермии разделяли такие крупные ученые, как С. Аррениус, Г. Гельмгольц, В.И. Вернадский, что способствовало ее широкому распространению среди ученых.

В 1908 г. шведский химик Сванте Аррениус поддержал гипотезу происхождения жизни из космоса. Он высказал мысль, что жизнь на Земле началась тогда, когда на нашу планету из космоса попали зародыши жизни. «Частицы жизни», носящиеся в бескрайних просторах космоса, переносимые давлением света от звезд, оседали то здесь, то там, осеменяя ту или иную планету.

Тем не менее, пока и эта гипотеза полного научного обоснования не получила. Хотя спектр возможных условий для существования живых организмов достаточно широк, все же считается, что они должны погибнуть в космосе под действием ультрафиолетовых и космических лучей. К тому же эта гипотеза не решает проблемы происхождения жизни, а лишь выносит ее за пределы Земли - если жизнь была занесена на Землю из космоса, то где и как она возникла? Есть вариант этой гипотезы, утверждающий вечность жизни во Вселенной. Считается, что после Большого взрыва, в результате которого образовалась наша Вселенная, в процессе появления вещества на самых ранних этапах эволюции Вселенной произошло разделение этого вещества на живое и неживое, и жизнь существует столько же времени, сколько и весь космос.

Наряду с гипотезой панспермии в современной научной литературе сохраняется также гипотеза о случайном характере возникновения на Земле первичной живой молекулы, которая появилась лишь раз за все время существования нашей планеты. В силу этого обстоятельства экспериментальную проверку данной гипотезы произвести невозможно. Эта гипотеза получила широкое распространение среди генетиков в связи с открытием роли ДНК в явлениях наследственности. Г. Меллер в 1929 г. развивал мысль, что чисто случайно на Земле возникла единичная «живая генная молекула», обладавшая внутримолекулярным жизнеопределяющим строением, которое она пронесла неизменным через все развитие земной жизни. Долгое время моделью такой «живой молекулы» считали частицу нуклеопротеида вируса табачной мозаики, но сейчас стало очевидным, что вирусы нельзя рассматривать как промежуточный этап на пути возникновения жизни: вначале должна была возникнуть жизнь, а затем вирус.

Тем не менее, идея случайного возникновения ДНК до сих пор широко распространена в научной литературе, хотя вероятность такого события очень мала.

Таким образом, на протяжении веков менялись взгляды на эту проблему, но наука все еще далека от ее решения. Как и сто, и двести лет назад, сегодня продолжаются споры о сущности жизни: является ли она просто чрезвычайно упорядоченным состоянием обычных атомов и молекул, из которых состоит «живое вещество», или существуют пока не открытые элементарные «частицы жизни», переводящие обычные химические и физические вещества в живое состояние. Веских доказательств и аргументов в пользу справедливости той или иной точки зрения нет, и выбор позиции определяется внутренними убеждениями каждого участника спора.

Очевидно, более продуктивно рассматривать жизнь как особую форму движения материи, закономерно возникшую на определенном этапе ее развития. Разумеется, возникновение жизни содержало элемент случайности, но оно было не абсолютно случайным, а в основе своей закономерным, необходимым. Ранее мы уже говорили о процессах самоорганизации материи. Видимо, появление жизни произошло в ходе этого процесса, когда химическая эволюция после одной из точек бифуркации привела к появлению живого организма и началу биологической эволюции.

Концепция происхождения жизни А.И. Опарина. Одним из главных препятствий, стоявших в начале нашего века на пути решения проблемы возникновения жизни, было господствовавшее тогда в науке и основанное на повседневном опыте убеждение в том, что органические вещества в природных условиях возникают только биогенно, то есть путем их синтеза живыми существами. Считалось, что представить себе естественное возникновение даже простейших организмов из неорганических веществ (углекислоты, воды, азота и т.д.) совершенно невозможно. Поэтому так важно было появление концепции А.И. Опарина, вступившей в противоречие с общепринятым тогда мнением. Он выступил с утверждением, что монополия биотического синтеза органических веществ характерна лишь для современной эпохи существования нашей планеты. В начале же своего существования, когда Земля была безжизненной, на ней осуществлялись абиотические синтезы углеродистых соединений и их последующая предбиологическая эволюция. Совершалось постепенное усложнение этих соединений, формирование из них индивидуальных фазовообособленных систем, превращение их в протобионты, а затем и в первичные живые существа.

Книга Опарина «Происхождение жизни» была опубликована еще в 1924 г., хотя пик исследований опаринской школы приходится на 50–60-е годы. Появление жизни он стал рассматривать как единый естественный процесс, который состоял из протекавшей в условиях ранней Земли первоначальной химической эволюции, перешедшей постепенно на качественно новый уровень – биохимическую эволюцию. По его мнению, этот процесс с самого начала был неразрывно связан с геологической эволюцией Земли. Поэтому Опарин предположил и экспериментально доказал, что под действием электрических разрядов, тепловой энергии, ультрафиолетовых лучей на газовые смеси, содержащие пары воды, аммиака, циана, метана и др., появились аминокислоты, нуклеотиды и их полимеры, которые по мере увеличения концентрации органических веществ в «первичном бульоне» гидросферы Земли способствовали возникновению коллоидных систем, так называемых коацерватных капель.

Согласно гипотезе Опарина, возникновение и развитие химической эволюции произошло в ходе образования и накопления в первичных водоемах исходных органических молекул. Весь дальнейший процесс ему представлялся следующим образом. Органические вещества сталкивались в сравнительно неглубоких местах первичных водоемов, прогреваемых Солнцем. Солнечное излучение доносило в то время до поверхности Земли ультрафиолетовые лучи, которые в наше время сдерживаются озоновым слоем атмосферы. В свою очередь ультрафиолетовые лучи обеспечивали энергией протекание химических реакций между органическими соединениями. Таким образом, в некоторых зонах первичных водоемов протекали случайные химические реакции. Большая их часть быстро завершилась из-за недостатка исходного сырья. Но в хаосе химических реакций произвольно возникали и закреплялись реакции циклических типов, обладавшие способностью к самоподдержанию. Результатом этих реакций и стали коацерваты – пространственно обособившиеся целостные системы. Существенной их особенностью была способность поглощать из внешней среды различные органические вещества, что обеспечивало возможность первичного обмена веществ со средой. А уже функционировавший «естественный отбор» способствовал «выживанию» наиболее устойчивых коацерватных систем. Иными словами, первичная клеточная структура, описанная Опариным, представляла собой открытую химическую микроструктуру и уже была наделена способностью к первичному метаболизму (обмену веществ), хотя еще не имела системы для передачи генетической информации на основе функционирования нуклеиновых кислот.

В ходе развивавшегося «естественного отбора» возникли важнейшие свойства жизни, отличающие ее от предыдущего этапа развития. Возникшие целостные многомолекулярные системы, фазовообособленные от окружающей среды определенной границей раздела, сохраняют с ней взаимодействие по типу открытых систем. Только такие системы, черпающие из внешней среды вещества и энергию, могут противостоять нарастанию энтропии и даже способствовать ее уменьшению в процессе своего роста и развития, что является характерным признаком всех живых существ.

Естественный отбор сохранял те целостные системы, в которых более совершенной была функция обмена веществ (еще один характерный признак жизни), способствовавшая быстрому росту системы и ее динамической устойчивости в данных условиях существования, этим и объясняется целесообразность строения живых объектов, то есть приспособленность внутримолекулярного и надмолекулярного строения частей к выполняемым ими функциям и приспособленность организма в целом к существованию в данных условиях внешней среды.

Выживающие в ходе естественного отбора системы имели специфическое строение белково- и нуклеоподобных полимеров, которые и обусловили появление третьего качества живого – наследственности, специфической для живого формы передачи информации.

Органическая химия знает примеры реакций такого типа. Их отбор и выживание следует рассматривать как возможный качественный скачок, создавший предпосылки для перехода от химической к биологической эволюции. Вместе с отбором и совершенствованием циклических комплексов происходил отбор и совершенствование участвующих в этих реакциях органических молекул.

Популярность концепции Опарина в научном мире очень велика. Его ученики и последователи и сегодня продолжают исследования в этом направлении. Но у этой концепции есть как сильные, так и слабые стороны.

Сильной стороной концепции является достаточно точное соответствие ее теории химической эволюции, согласно которой в процессе добиологической (абиогенной) эволюции материи зарождение жизни – закономерный результат. Убедительным аргументом в пользу этой концепции является также возможность экспериментальной проверки ее основных положений. Это касается не только лабораторного воспроизведения предполагаемых физико-химических условий первобытной Земли, но и коацерватов, которые имитируют доклеточный предок жизни и его функциональные способности.

Слабой стороной концепции А.И. Опарина является допущение возможности самовоспроизведения коацерватных структур в отсутствие молекулярных систем с функциями генетического кода. Существование этих систем объяснялось наличием у них свойств открытых микросистем, выживающих за счет вовлечения в них ферментов, находящихся в готовом виде в окружающей среде. А это значит, что в рамках концепции Опарина не удается решить главную проблему – о движущих силах саморазвития химических систем и перехода от химической эволюции к биологической, раскрыть причину таинственного скачка от неживой материи к живой. Возможно, эта проблема будет решена в концепции открытых каталитических систем Руденко.

Современные концепции происхождения и сущности жизни. Ученые-биологи, занимающиеся сегодня решением вопроса о происхождении жизни, самым сложным считают характеристику структурных и функциональных особенностей протобиологической системы, то есть доклеточного предка. Трудность решения этого вопроса объясняется хорошо известным фактом: для саморепродукции нуклеиновых кислот – основы генетического кода – необходимы ферментные белки, а для синтеза белков – нуклеиновые кислоты. Поэтому предметом дискуссии издавна служили два взаимосвязанных вопроса. Первый: что было первичным – белки или нуклеиновые кислоты? Второй: если признать, что оба эти класса биополимеров возникли не одновременно, а последовательно, то на каком этапе и как произошло их объединение в единую систему, способную к функциям передачи генетической информации и регуляции биосинтеза белков? Рассматривая ответы на вопрос о первичности белков или нуклеиновых кислот, все существующие гипотезы и концепции можно разделить на две большие группы – голобиоза и генобиоза. Рассмотренная нами концепция Опарина относится к группе голобиоза – методологического подхода, основанного на идее первичности структур типа клеточной, наделенной способностью к элементарному обмену веществ при участии ферментного механизма. Появление нуклеиновых кислот в ней считается завершением эволюции, итогом конкуренции протобионтов. Эту точку зрения можно еще назвать субстратной.

Сторонники генобиоза исходят из убеждения в первичности молекулярной системы со свойствами первичного генетического кода. Эту группу гипотез и концепций можно также назвать информационной. Примером этой точки зрения может служить концепция Дж. Холдейна, согласно которой первичной была не структура, способная к обмену веществ с окружающей средой, а макромолекулярная система, подобная гену и способная к саморепродукции, а потому названная им «голым геном».

Вплоть до 1980-х годов имело место четко выраженное противостояние гипотез голобиоза и генобиоза. Оно обрело форму дискуссии при о