Паутина жизни. Новое научное понимание живых систем

В 1944 году австрийский физик-теоретик Эрвин Шредингер написал небольшую брошюру, озаглавленную «Что есть жизнь?», в которой выдвинул ясную и убедительную гипотезу относительно молекулярной структуры генов. Эта книга побудила биологов по-новому осмыслить генетику и тем самым способствовала появлению новой области науки — молекулярной биологии.

В последующие десятилетия новая научная дисциплина обогатилась рядом триумфальных открытий, кульминацией которых явилась разгадка тайны генетического кода. Однако все эти впечатляющие успехи не приблизили биологов к ответу на вопрос, сформулированный в заглавии книги Шредингера. Не в состоянии они были ответить и на множество других связанных с этой темой вопросов, которые озадачивали ученых и философов на протяжении столетий. Каким образом из случайного набора молекул развиваются сложные структуры? Какова природа взаимосвязи между разумом и мозгом? Что такое сознание?

Специалисты по молекулярной биологии обнаружили фундаментальные «кирпичики» жизни, однако это не помогло им понять интегративные механизмы деятельности живых организмов. Четверть века назад один из ведущих биологов, Сидни Бреннер, писал:

С одной стороны, всю работу, выполненную генетиками и биологами за последние шестьдесят лет, можно считать продолжительной интерлюдией... Теперь, когда программа завершена, мы, пройдя полный круг, вернулись все к тем же нерешенным проблемам. Каким образом искалеченный организм регенерирует точно такую же структуру, какая была прежде? Каким образом яйцо формирует организм?.. Я полагаю, что в ближайшие четверть века нам придется обучать биологов новому языку... Я еще не знаю, как назвать его; и никто не знает... Вероятно, неправомерно считать, что вся логика сосредоточена на молекулярном уровне. Возможно, нам придется выйти за пределы часовых механизмов {1} .

С тех пор как Бреннер опубликовал эти комментарии, действительно возник новый язык для понимания и описания сложных высоко-интегрированных живых систем. Ученые называют его по-разному — теория динамических систем, теория сложных систем, нелинейная динамика, сетевая динамика и т. д. Хаотические аттракторы, фракталы, диссипативные структуры, самоорганизация, сети автопоэза — вот лишь некоторые ключевые понятия этого языка.

Такого подхода к пониманию жизни придерживаются выдающиеся ученые и их последователи во всем мире; Илья Пригожий из Брюссельского университета, Умберто Матурана из Чилийского университета в Сантьяго, Франциско Варела из Эколь Политехник в Париже, Линн Маргулис из Массачусетского университета, Бенуа Мандельбро из Йельского университета и Стюарт Кауффман из Института Санта-Фе — вот лишь несколько имен. Некоторые важнейшие открытия этих ученых, опубликованные в профессиональных журналах и книгах, были признаны революционными.

До сих пор, однако, никто не предложил общую систему, которая объединила бы все новые открытия, тем самым, позволяя отчетливо понять их суть даже непосвященным читателям. Эта задача

В новом понимании жизни следует видеть передовую линию науки в борьбе за смену парадигм, за переход от механистического мировоззрения к экологическому, которое я обсуждал в предыдущей книге, «Поворотный пункт». Настоящую книгу можно считать в некотором смысле продолжением и расширением главы «Системный взгляд на жизнь» из книги «Поворотный пункт».

Интеллектуальная традиция системного мышления, а также модели и теории живых систем, разработанные в первой половине XX века, образуют концептуальный и исторический фундамент научной структуры, обсуждаемой в этой книге. В сущности, предложенный здесь синтез современных теорий и моделей можно считать наброском нарождающейся теории живых систем, которая предполагает единый взгляд на разум, материю и жизнь.

Книга предназначена для широкого круга читателей. Я старался по возможности упростить технический аспект книги; специальные термины поясняются по мере их появления. Однако идеи, модели и теории, которые я обсуждаю, достаточно сложны, поэтому иногда, чтобы не исказить их суть, приходилось вдаваться и в технические детали. В особенности это относится к некоторым местам в главах 5 и 6, а также к первой части главы 9. Читатели, не интересующиеся техническими подробностями, могут читать эти части «по диагонали» или попросту опустить их, не опасаясь утерять основную нить моей аргументации.

Читатель заметит также, что текст не только опирается на обширную библиографию, но и содержит большое количество внутренних ссылок на другие страницы этой книги. Поставив перед собой задачу, донести до читателя всю сложную сеть понятий и идей в условиях линейных ограничений письменного языка, я почувствовал целесообразность этой системы внутренних взаимосвязей. Надеюсь, читатель поймет, что, как и паутина жизни, эта книга тоже представляет собой единое целое, превышающее сумму своих частей.

Беркли, август 1995 Фритьоф Каира

Представленный в этой книге синтез понятий и идей вызревал более десяти лет. За эти годы мне посчастливилось обсуждать важнейшие научные модели и теории с их авторами и другими учеными, работающими в этой области. Особенно я благодарен:

Илье Пригожину за две вдохновенные беседы в начале 80-х годов.

Они были посвящены его теории диссипативных структур;

Франциско Вареле за то, что он во время горнолыжного отпуска в

Швейцарии объяснил мне теорию Сантьяго, трактующую автопоэз и обучение; а также за многочисленные просветительские беседы в течение последнего десятилетия о когнитивистике и ее приложениях;

Умберто Матуране за две весьма стимулирующие беседы в середине 1980-х годов, касающиеся познания и сознания;

Ральфу Эбрему за прояснение многочисленных вопросов из области математики сложных систем;

Линн Маргулис за воодушевляющий диалог в 1987 году о Гайя- гипотезе и за то, что она побудила меня опубликовать материалы по моей системе синтеза, которая тогда лишь зарождалась;

Джеймсу Лавлоку за недавнюю плодотворную дискуссию по широкому спектру научных идей;

Хайнцу фон Форстеру за беседы об истории кибернетики и истоках понятия самоорганизации;

Кэндейс Перт за многочисленные и весьма результативные дискуссии, касающиеся ее исследований пептидов;

Арне Наэссу, Джорджу Сешнсу, Уорвику Фоксу и Гарольду Глассеру за философские беседы; а также Дугласу Томкинсу, побудившему меня серьезно заняться серьезной экологией;