Естественные технологии биологических систем

АКАДЕМИЯ НАУК СССР

Серия «Наука и технический прогресс»

Академик А. М. УГОЛЕВ

Ленинград ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА» Ленинградское отделение 1987

Ответственные редакторы: доктор биологических наук Н. Н. ИЕЗУИТОВА, доктор философских наук Э. И. КОЛЧИНСКИЯ

Рецензенты: доктор медицинских наук проф. В. Г. КАССИЛЬ, доктор биологических наук проф. Л.Н. СЕРАВИН

Книга посвящена концепции естественных технологий живых систем на различных уровнях организации последних и изложению доказательств, позволяющих преодолеть противопоставление естествознания и технологии. Эти доказательства появились в результате бурного развития естественных наук и успехов эволюционной

теории, а также благодаря грандиозному прогрессу не только практики, но и теории производственных технологий. Концепция естественных технологий обосновывается на примере наиболее важных процессов в живых системах, их эволюции и происхождения. Охарактеризованы также некоторые закономерности, которые могут быть интерпретированы как общие для естественных технологий живой природы и производственных технологий. Показано, что такие подходы плодотворны для понимания биологии в целом, процессов, протекающих в живых системах различной сложности, взаимодействий естественных и производственных технологий, в частности в медицине, экологии, питании и т.д. В свете этого общее представление о технологии превращается в науку о принципах, структуре и динамике организованных процессов. Рассмотрение живых систем на организменном, органном, клеточном и субклеточном уровнях как некоторых технологий, биосферы как технологического процесса в планетарном масштабе, эволюции как развития технологии жизни и т.д. подвергнуто теоретической и документальной проверке.

В монографии «Эволюция пищеварения и принципы эволюции функций: Элементы современного функционализма» (1985) приведены многочисленные доказательства и обширная литература, позволившие обосновать вывод, что жизнь — это совокупность естественных технологий. Настоящая книга освещает основные идеи, развитые в предыдущей, и более доступна широкому кругу читателей. Она написана в формирующемся жанре общенаучной литературы, который, как мне кажется, в будущем будет играть важную роль в прогрессе науки, особенно в прогрессе синтетических направлений. Подобный жанр, по-видимому, характеризуется: 1) уменьшением терминологических барьеров; 2) увеличением межнаучных связей и роли общих научных проблем; 3) отсутствием значительного числа узкоспециальных протоколов; 4) изложением доказательств в форме, приемлемой для всех наук.

Так как доказательность является необходимым атрибутом любой науки, то по монографии «Эволюция пищеварения и принципы эволюции функций: Элементы современного функционализма» можно проверить, уточнить и детализировать те или иные положения, развитые в данной книге.

В заключение следует отметить, что наиболее полно литература представлена в монографии, опубликованной в 1985 г. В данной книге приведены основные сведения и некоторые новые библиографические источники. Что касается рисунков и таблиц, то они также взяты преимущественно из первой монографии, в которой даны ссылки на их авторов.

Трудно переоценить ту роль, которую сыграли в формировании научных взглядов, в научной работе и в подготовке этой книги мои учителя, сотоварищи и ученики. Всем им моя глубочайшая благодарность.

Общие и эволюционные аспекты физиологии в этой книге будут рассмотрены как своеобразные естественные технологии живых систем. Эта точка зрения многим покажется странной, так как технология — одна из прикладных, утилитарных и искусственных наук, а физиология — одна из древнейших естественных наук, касающихся глубочайших тайн жизни. Для того чтобы понять, как могли сформироваться такие непривычные представления, как представления о естественных технологиях, следует кратко напомнить некоторые этапы развития науки о жизни.

Еще Томмазо Кампанелла в книге «Город солнца» полагал, что совершенное правление требует участия ученых, в том числе физиологов. Недавно физиология была едва ли не самой престижной естественной наукой. Вот как писал об этом на исходе XIX в. Макс Ферворн: «Седая греческая древность соединяла со словом "фюзис" понятие о всей живой природе, и это значение в самой чистой своей форме находит выражение еще в песнях Гомера. Но с тех пор понятие, связанное с этим словом, подверглось разнообразным переменам. Уже весьма рано первоначальное значение было сделано более общим, и уже во время расцвета греческого образования ионические философы, древнейшие естествоиспытатели Греции, назывались "физиологи", причем понятие "фюзис" было перенесено на всю природу. Позднее, с отделением физики в качестве особой науки в нынешнем смысле этого слова, понятие было снова сужено, но в другом смысле, так как оно было ограничено специально безжизненной природой, и таким образом в настоящее время оно имеет значение как раз противоположное первоначальному.

Если понимать слово "фюзис" в его собственном, первоначальном значении, то слово "физиология" вполне верно выражает сущность той науки, которую оно обозначает, и нет необходимости заменять его более новым словом — "биология", которое в том смысле, в каком оно теперь употребляется, соединено обыкновенно с более специальным представлением.

Таким образом, физиология есть учение о явлениях живой природы и ее задачею является исследование жизни» (с. 4—5).

Сегодня физиология представляет собой одну из многих биологических наук. Врачи и специалисты, занимающиеся различными областями прикладной биологии, предпочитают опираться на биоматематику, биофизику, молекулярную биологию и другие новые науки. Тем не менее они вынуждены постоянно обращаться и к важнейшим аспектам физиологии, которые звучат как физиологическое значение, физиологическая роль и физиологический смысл изучаемых явлений и свойств.

Во второй половине XIX в. И. М. Сеченов писал, что физиолог — это физико-химик живого организма. В настоящее время этот тезис, вряд ли можно использовать корректно, так как физика и химия живого организма стали предметом биофизики, биохимии, биоорганической химии, бионеорганической химии, молекулярной биологии и многих других наук. Если к ним прибавить цитологию, биоэнергетику, мембранологию и целый комплекс так называемых органных и системных наук (кардиологию, пульмонологию, нефрологию, гастроэнтерологию и др.), то становится ясно, что физиология не может быть охарактеризована фундаментальными признаками и критериями конца XIX—начала XX в., отличающими великую самостоятельную науку. Сейчас физиология занимает весьма неопределенное и меняющееся положение между биофизикой, биохимией и другими молодыми науками. Однако биология, образно выражаясь, живет в многомерном пространстве, в котором физиологические подходы при обсуждении многих проблем, связанных с познанием жизни и ее проявлений, по-прежнему незаменимы.

В 1967 г., анализируя особенности физиологических подходов к исследованиям закономерностей живых систем по сравнению, в частности, с биохимическими, биофизическими и другими специальными подходами, я пришел к заключению, что физиология занимается структурой биологических процессов независимо от природы их носителя — физического, химического или механического. Другими словами, предметом физиологии являются процессы жизни во всех их проявлениях. В этом смысле предмет и цель этой науки не совпадают с таковыми других биологических наук. Такие представления изложены мною в книге «Мембранное пищеварение. Полисубстратные процессы, организация и регуляция» (1972): «Одним из парадоксальных результатов бурного прогресса науки явилось разделение целостных физиологических процессов между разными науками — классическими и вновь возникающими. В результате такого разделения мы узнали многие фундаментальные закономерности протекания таких процессов, как пищеварение, кровообращение, дыхание, но в значительной степени потеряли возможность охарактеризовать процесс как систему хорошо скоординированных друг с другом последовательных и параллельных операций, отличающихся высокой степенью совершенства... С точки зрения технологической необходимо описать процесс, охарактеризовать отдельные его операции, оценить значение различных устройств, систем и блоков в осуществлении каждой из операций и процесса в целом... Я убедился, что технологический подход очень труден, так как он требует использования языка и метода различных наук... Однако не всегда трудный путь является неправильным. Кроме того, со временем он может стать легче и совершеннее...» (с. 302—303).

Существуют, однако, чисто научные причины, по которым технологический подход был чужд стилю и духу естественных наук. Это вызвано тем, что технология обычно занята созданием процессов ради получения искусственных продуктов, тогда как естественные процессы являются следствием эволюции и реализуют выработку натуральных продуктов. Кроме того, технологический процесс целенаправлен, т.е. телеологичен, в то время как телеология не свойственна естественным наукам. Более того, естественные науки начинаются там, где кончается телеология. Однако человек — это творение природы; плоды его разума, которые часто кажутся фантастичными и искусственными, в действительности представляют собой один из вариантов того, что существует в природе. Технологии относятся именно к этому ряду феноменов.