Коллектив авторов - История биологии с начала XX века до наших дней

Несмотря на солидную обоснованность теории эволюции и ее самое широкое признание, в биологии до сих пор сохраняются различные антидарвинистские концепции (типогенез, неоламаркизм, неономогенез, финализм, сальтационизм и т. д.). В самое последнее время возникла гипотеза «нейтральной» генетической эволюции.

Объективная потребность в синтезе биологических знании и конструировании целостной картины живой природы поставила в качестве одной из актуальных задач создание теоретической биологии, имеющей целью познание самых фундаментальных и общих принципов, законов и свойств, лежащих в основе живой материи. Создание теоретической биологии диктуется и необходимостью упорядочения и осмысления лавины новых фактических данных, потребностью в прогнозировании научных исследований. Только тогда, когда наука становится в полном смысле слова теоретической, ее связи с эмпирическими данными становятся по-настоящему глубокими и появляется возможность за счет внутреннего развития самих теоретических положений сократить путь к новому знанию. Возникают условия для аксиоматических построений. Уровень абстракции, которого достигла теория, может служить, как известно, одним из показателей зрелости самой науки.

Основные принципы теоретической биологии были заложены в 30-е годы XX в. работой Э.С. Бауэра (1935) В дальнейшем они получили развитие в творчестве Э. Шредингера, Л. Берталанфи, К.Х. Уоддингтона, И.И. Шмальгаузена, определив солидный теоретический «задел» современной биологии.

Создатели теоретической биологии с самого начала придерживались различных взглядов по вопросу о том, какой она Должна быть. Широкую известность получил выдвинутый Э.С. Бауэром (1905) и А.Г. Гурвичем (1927, 1945) принцип устойчивой неравновесности живых систем. Бауэр использовал его для характеристики всех жизненных явлений. Л. Берталанфи (1932) рассматривал биологические объекты как открытые системы, находящиеся в состоянии динамического равновесия. Предложенный им метод анализа открытых систем дал возможность широко использовать в биологии идеи термодинамики, кибернетики и физической химии. Э. Шредингер (1945) мыслил создание теоретической биологии по образцу теоретической физики. Относительно характера теоретической биологии мнения ученых резко расходятся и в настоящее время. Б.Л. Астауров (1970) и М. Эйген (1971), следуя за Шредингером, отстаивают представление о биологии по аналогии с теоретической физикой, С. Лем (1968) — кибернетическую интерпретацию в сочетании с аксиологическим подходом; А.А. Малиновский (1960 и позднее) кладет в основу теоретической биологии прежде всего математические и системно-структурные методы. В связи с комплексностью, многоплановостью и чрезвычайной сложностью задачи построения общей теории биологии она пока еще далека от своей реализации. Создание такой теории остается одной из важнейших задач современной науки.

На протяжении последних 20 лет было положено начало специфическим методам анализа безотносительно к генезису изучаемых явлении и теории биологической организации, исследующей пространственные и временные отношения в биологических системах и опирающейся на системно-структурные методы исследования. Главной причиной возникновения этих методов явилось осознание недостаточности чисто эволюционного подхода для оценки многих биологических явлений. Их применение оправдано тем фактом фундаментального значения, что основным биологическим принципом является организация и что две определенным образом составленные системы образуют новую систему, свойства которой не аддитивны свойствам ее составляющих.

Системно-структурные методы исследования существенно дополнили принцип эволюционного развития.

Впервые принципы системного подхода к биологическим явлениям применил А.А. Богданов (1913), в полном же виде они были разработаны Берталанфи (1949–1968). Наибольшее распространение эти принципы получили в экологии (В.И. Вернадский, В.Н. Сукачев) и в изучении высшей нервной деятельности (П.К. Анохин, Н.А. Бернштейн). В последнее время стали интенсивно разрабатывать вопрос об основных движущих силах явлений и типах взаимодействий. А.А. Малиновский (1968, 1969) предложил классификацию общих принципов структурной организации живых систем.

Общебиологическая концепция организации и системно-структурные методы исследования несут интегративную функцию. Отсюда совершенно ясно их огромное методологическое значение для современной биологии. Естественно поставить вопрос об их отношении к диалектико-материалистическому методу как самому общему инструменту научного познания. Объективный анализ развития науки в XX в. показывает, что само возникновение системных методов исследования связано с прямым или косвенным воздействием идей материалистической диалектики, с сознательным или бессознательным проявлением диалектического подхода к познанию жизненных явлений. Положения и понятия системного подхода оказываются всего лишь одной из форм конкретизации принципов материалистической диалектики применительно к биологии, а их проникновение в эту отрасль естествознания знаменует все усиливающийся объективный процесс диалектико-материалистической интерпретации биологических явлений. Системный подход можно рассматривать как общее методологическое направление исследования, включающее изучение живых систем в аспекте взаимодействия целого и частей. Примером такого понимания может служить концепция структурных уровней живой природы, ставшая одним из устоев современной теоретической биологии.

Возникновение понятия о структурных уровнях относится к 20-м годам (Г.Ч. Браун, Р.В. Селларс). Затем эта идея развивалась в рамках идеалистических организмических концепций (эмерджентной эволюции, холизма, органицизма, индетерминизма и др.), на основе критического переосмысливания которых в середине 40-х годов оформилась теория интегративных уровней организации (Р. Джерард, А. Эмерсон, Н.П. Наумов). В 1945 г. она была четко изложена А.Б. Новиковым (США). В СССР начали разрабатывать с конца 50-х годов (В.И. Кремянский, П.М. Хайлов и др.).

В современной теоретической биологии большинство исследователей выделяет пять основных уровней организации: молекулярно-генетический клеточный, онтогенетический (организменный), популяционно-видовой и биогеоценотический, или биосферный. На молекулярно-генетическом уровне происходит репродукция в неизменном или измененном виде молекулярных структур, ответственных за жизненные процессы, в которых закодирована генетическая информация, — в первую очередь нуклеиновых кислот и белков. Этим обеспечивается передача наследственной информации от поколения к поколению, почему указанный уровень должен считаться элементарной основой эволюции. На клеточном уровне происходит пространственное разграничение и упорядочение процессов жизнедеятельности благодаря разделению функций между специфическими структурами. На онтогенетическом уровне осуществляется декодирование и реализация генетической информации, завершающиеся, в конце концов, становлением дефинитивной организации; при этом возникают фенотипические признаки, служащие материалом для естественного отбора. На этом уровне создаются особенности как структурные, изучаемые макро- и микроморфологией, так и функциональные, изучение которых составляет предмет физиологии, биофизики и биохимии. На популяционно-видовом уровне изменения, возникающие на первых трех уровнях, приводят к настоящим эволюционным преобразованиям (микроэволюция) за счет выработки новой адаптивной нормы и связанного с ней процесса видообразования. На биогеоценотическом уровне протекают вещественно-энергетические круговороты, вызванные жизнедеятельностью организмов и образующие в сумме большой биосферный круговорот. «Живое вещество» представлено на этом уровне сложными комплексами самых различных организмов (биоценозами), находящимися в состоянии подвижного равновесия по отношению друг к другу и к абиотическим условиям среды.