Теория систем в биологии
Противоположный тип систем характеризуется жесткофиксированными связями составляющих их звеньев, наличие или функция каждого из которых является необходимым условием функционирования всей системы.
Жесткость связей понимается здесь не в механическом, а в организационном смысле, предполагающем строгую согласованность функций системы. Так, например, согласованы между собой последовательно этапы в эмбриональном развитии глаза, где из первичной нервной пластинки развивается глазной бокал, который в свою очередь индуцирует развитие хрусталика, и т. д. В нашем организме жестко связаны и взаимно дополняют друг друга центральная нервная система, система кровообращения,система пищеварения, система выделения и др Каждая из них необходима и не может быть заменена другой. Структуры такого типа могут весьма сильно повышать уровень организации систем по сравнению с тем, что имеется в отдельных составляющих их звеньях. Но в то же время такие системы оказываются гораздо менее гибкими и способными к перестройке, чем «корпускулярные» системы.
Нужно оговориться, что системы этих двух крайних типов в чистом виде встречаются очень редко. Но формы, близкие к ним настолько, что в них выявляются свойственные данным типам закономерности, достаточно часты. При этом при переходе от низших уровней, лежащих на грани молекулярной биологии, но все более высоким уровням—клеточному, тканевому, организменному, видовому и т. д.— обнаруживается довольно правильное чередование этих двух типов организации: парные хромосомы (корпускулярность), взаимное дополнение ядра и клетки (жесткое отношение), клетки одной ткани (корпускулярность), взаимное дополнение тканей (жесткое отношение), множественные органы или их части (корпускулярность), соотношение систем органов (жесткие отношения), особи одного пола (корпускулярность), взаимное дополнение полов (жесткое отношение) и т. д.
Это чередование нетрудно объяснить, если подойти к нему с точки зрения общих принципов структурной организации живых систем. Взаимодополняющие отношения звеньев внутри системы жесткого типа необходимы для повышения уровня организации и эффективности системы; однако они не обеспечивают необходимой гибкости и «живучести» системы. Поэтому такие жесткие системы дважды или многократно повторяются на следующем уровне, выступая уже как единицы корпускулярной системы. Этим обеспечивается и большая надежность, и количественная гибкость следующего уровня организации. Высокоразвитые системы в организме должны в какой-то степени отвечать требованиям разного рода: и гибкости, и экономичности, и координированности. Поскольку каждый тип простейших систем, обеспечивая один из этих свойств, автоматически исключает другие, постольку известные оптимальные сочетания. Достигаются чередованием обоих типов па разных уровнях организации.
Однако возможен и другой путь, обеспечивающийоптимальное совмещение «корпускулярности» и «жесткости». Это такое строение системы, когда на одном уровне совмещаются некоторые черты обоих типов. Так, для филогенеза очень важно, чтобы эволюционное изменение одного органа не отражалось бы па других. Например, даже благоприятное изменение глазного бокала с большой вероятностью может нарушить совершенство хрусталика. Такое положение очень затрудняет свободную эволюцию более ранних в индивидуальном развитии органов (в данном случае бокала). С другой стороны, та же зависимость хрусталика от бокала имеет и приспособительное значение: ею обеспечивается то, что хрусталик всегда возникает именно перед бокалом, как это требуется для полноценного развития глаза. Требования к координированному развитию приходят здесь в противоречие с требованиями к эволюционной независимости органов, которая обеспечила бы возможность совершенствования каждого органа, не нарушая совершенства другого. Если координация достигается последовательной связью А — В — С — D — Е, то эволюционно независимым здесь является лишь последнее звено, поскольку от его изменений не зависит ни один предыдущий орган. Для полной эволюционной независимости было бы идеальным, если бы каждый орган развивался совершенно самостоятельно. Система была бы корпускулярной, и новый вариант каждого органа мог бы в новых поколениях замещать старый, не влияя на другие органы.
Систему, оптимально совмещающую в себе оба достоинства крайних типов (независимость и координацию), А. А. Малиновский назвал «звездным» типом системы. Это такой тип, когда один орган А берет на себя прямую стимуляцию развития органов пли функции В и С и D и Е. Орган А оказывается тогда как бы в центре (разумеется, не в пространственно-геометрическом смысле, а остальные органы связаны с ним как луч со звездой. При таком типе взаимоотношении лишь один объединяющий другие признаки орган — наиболее ярко это выражено в системе желез внутренней секреции — оказывается эволюционно связанным, так как его изменение сразу отразилось бы на всех зависимых органах. И действительно, железы внутренней секреции чрезвычайно консервативны. Зато признаки, определяемые железой, все являются конечными в цепи зависимостей; поэтому они могут свободно эволюционировать и в результате резко различаются у разных видов. С гормоном половой железы у оленя связаны рога, у льва — грива, у птиц - характерное оперение и т. д. В то же время все признаки, определяемые одной железой, оказываются через нее тесно связанными между собой. Вокруг каждой железы группируются признаки одной и той же приспособительной направленности: вокруг половой — признаки, способствующие функции размножения, вокруг адреналовой системы — функции, мобилизующие возможности организма в острых ситуациях (бегство, борьба) и т. д.
Таким образом, в случае «звездной» связи онтогенетическая координация достигается почти максимально, как и в жесткой системе, а эволюционная гибкость теряется только для одного звена — для центрального органа, объединяющего все другие. Этот тип достаточно широко распространен в живых системах.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Мы видим что уже выделение простейших типов организации живых существ помогает объяснить некоторые существенные особенности структуры и эволюции биологических организмов. Более того, из него вытекают и некоторые важные практические следствия. Одно из них базируется на представлении о корпускулярности механизма наследственности, т. е. той дискретности передачи наследственных признаков, которую противники генетики ставили в упрек этой науке. Известно, что в борьбе с вредителями и инфекциями обычно применяются антибиотики или инсектициды. Часто, применяя определенный инсектицид, получают среди уничтожаемых насекомых устойчивую к нему расу. Тогда приходится переходить к другому инсектициду и т. д. Таким образом, идет бесконечная борьба с перевесом, пожалуй, на стороне не человека, а его врага. Подобный подход к борьбе с вредными насекомыми неправилен, так как всегда существует достаточно большая вероятность приспособиться к одному инсектициду путем соответствующей единичной мутации. Когда же вид, таким образом, приспособится, то последующее размножение даст миллионы особей, и на их фойе применение нового инсектицида также может быть нейтрализовано повой мутацией, может дать новую расу, устойчивую уже к обоим ядам. Напротив, одновременное применение хотя бы только двух инсектицидов требует для выживания насекомого и создания устойчивой расы возникновения у одной особи одновременно двух полезных специфических мутаций, и к тому же прочно сцепленных, ибо если они разойдутся в потомстве, то все потомки, с одной только защищающей их мутацией, погибнут от второго яда, защиты от которого они лишились, потеряв вторую мутацию. Однако возникновение двух мутаций, одновременно защищающих каждая от одного из специфических ядов, да еще мутации сцепленных, явление практически невозможное. Поэтому, хотя это на первое время менее экономично, одновременное применение двух-трех разнотипных инсектицидов было бы чрезвычайно рентабельным, так как оно почти полностью гарантирует от возникновения устойчивых к ним рас насекомых. То же касается и применения антибиотиков. Два антибиотика или антибиотик плюс какой-то другой бактерицидный препарат, применяемые одновременно, а не последовательно, дали бывозможность избежатьвозникновения устойчивых рас микроорганизмов или сделать такое возникновение гораздо более редким. [3]