Теория систем в биологии
Но уже идея системы видов повлекла за собой значительные следствия. Если вид строился по принципу морфологического однообразия его элементов-индивидов, то система видов включала разнообразные элементы-виды. Наличие разнообразия видов привело к необходимости придать системе живой природы некоторый внутренний порядок. Виды были расположены по степени сложности, и это явилось интуитивным предвосхищением эволюционной идеи (поскольку такое расположение неизбежно должно было в общих чертах совпасть с эволюционным рядом). Развитие эволюционных представлений, базирующихся на принципе филогенетических связей растительных и животных организмов, привело к построению филогенетической системы живой природы.
Органический мир впервые предстал перед исследователями как множество элементов (видов) с вполне определенными межэлементными связями. Правда, пока был обнаружен лишь один из типов связей, но уже казалось, что основные черты картины живой природы установлены достаточно полно.
В действительностиже, как отмечает К. М. Хайлов, эта картина была крайне неполна: во-первых, единственными ее элементами признавались индивид и вид — всего две из многих живых систем; во-вторых, ни индивид, ни вид сами не были изучены как живущие и функционирующие системы, т. е. как множество с разнообразиеми актуальными связями элементов. Наконец, сама филогенетическая система видов построена не на актуальных (действующих) связях, а представляетсобой как бы статический отпечаток уже совершившихся процессов развития. Поэтому из знания этой системы нельзя было вывести никаких представлений о таких существенных динамических свойствах живыхсистем, как внутреннее взаимодействие составляющих их элементов, регуляция, регенерация, устойчивость и т. п.
Возможность изучения вида как подлинно живущей и функционирующей системы открылась лишь с переходом от представлений о морфологическом однообразии организмов вида к представлениям о генетическом разнообразии особей вида; от идеи «вид — простое множество» к идее «вид — множество с межорганизменными генетическими связями». Исходным моментом явился здесь анализ актуальных генетических связей, т. е. скрещивания особей друг с другом. Единицей деления стала менделевская популяция, и вид выступил как максимальная менделевская популяция (что весьма существенно контрастировало с прежним пониманием вида, выработанным в рамках морфологического подхода). Это позволило впервые в истории биологии увидеть образовании неорганизменного уровня, обладающие рядом свойств живого организма (способность к адаптивным реакциям, сохранение устойчивости в определенных пределах, т. е. «целесообразное»поведение). Выделение связи определенного типа и вычленение на ее основе актуально генетической системы вида дало возможность построить, новую системную картину живой природы, в которой место элементарной единицы занимал уже не индивид, а вид. Идею организмоцентризмасменила идея видоцентризма.
Снова казалось, что биологическая реальность охвачена полностью. Однако в этой картине отсутствовали такие важные живые системы, как биоценозы — моновидовые и поливидовые сообщества организмов - и биогеоценозы (экосистемы). В отличие от организменнойбиологии классического периода в экологии, связь между экологическими элементами с самого начала стала предметом исследования. Как обнаружилось в начале XX в., эта связь выступает в двух различных формах — в форме связи разных организмов друг с другом и в форме связи организмов с факторами абиотической среды. Эти типы связи стали предметом двух взаимодополняющих направлений экологии — биоценологии и биогеоценологии.
Взаимосвязанное развитие всех современных направлений биологического исследования приводит к ряду важных методологических уточнений, касающихся существа системного подхода в биологии. Согласно К. М. Хайлову, системный подход отражает растущее понимание того, что современная биология имеет дело не с одним, а с целым рядом объектов и уровней организации, каждый из которых занимает не менее важное положение в органической природе, чем организм. Это, естественно, влечет за собой крушение идеи «центризма», какой бы то ни было одной системы при построении целостной системной картины живой природы. Наконец, обнаруживается, что системная организация жизни является столь же важным ее аспектом, как и эволюция.
ОБЩАЯ ТЕОРИЯ БИОСИСТЕМ
Перейдемтеперь к характеристике концепции Л. Л. Малиновского. Ее автор подчеркивает, что в настоящее время в теоретической биологии пробивает себе дорогу новое научное направление, ставящее вопросыо типах взаимодействий, об основных движущих силах явлений без их детализации, о системах элементов иногда и без подробной характеристики самих элементов. Это направление пока еще окончательно не конституировалось и выступает под разными названиями: общая теория биосистем, учение о биологических структурах, биокибернетика и т. п. Оно изучает взаимодействие в организмах и рассматривает не отдельные клетки, ткани, виды пли биохимические процессы, а их связи.
Действительно, сравним таких животных, как мышь и кит. Разница в весе у них в 10 млн. раз, среда обитания и внешняя форма совершенно различны. Почти все процессы в организме мыши и кита различаются в количественном отношении, и все же план строения у них настолько общий, что их справедливо относят к одному классу млекопитающих. План строения настолько способствует приспособлению,что обеспечивает их жизнеспособностьв чрезвычайно различных условиях и с очень разными количественными и отчасти качественными показателями. Этот пример хорошо иллюстрирует мысль Л. Л. Малиновского о том, что план строения и структура (архитектура) системы начинают становиться одной из центральных проблем теоретической биологии.
Это новое направление еще слишком молодо, чтобы можно было вынести окончательные суждения об его эффективности. Однако следует подчеркнуть,что лежащие в его основании идеи уже сейчас помогают по-новому взглянуть на некоторые важные теоретические и практические проблемы. Попробуем показать это на ряде примеров, приводимых самим Л. Л. Малиновским.
Подходя с изложенной точки зрения к наиболее общей классификации структуры биологических систем, автор выделяет два простейших крайних типа: дискретный, или корпускулярный, и жесткофиксированный. Системы первого типа в чистом виде состоят из единиц, практически не связанных друг с другом. Таковы особи одного вида и одного пола, клетки одной ткани, аллеломорфныепарные гены; таковы же (с известными оговорками) и множественные органы в одном организме - пальцы на руках, зубы, однотипные дольки в печени и т. д Как правило, само по себе объединение множества однотипных единиц в подобную систему лишь незначительно повышает уровень их общей организации, по такие системы нередко обладают большой приспособительной ценностью, поскольку они отличаются большой пластичностью. Составляющиеих единицы сравнительно взаимно независимы и подвижны и в силу этого способны к разнообразным перемещениям и комбинаторике.