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

Установлено, что каждому уровню организации присущи особые способы взаимодействия между специфическими для данного уровня единицами. С переходом к вышележащим уровням механизмы взаимодействия, свойственные нижележащим уровням, могут сохранять свое функциональное значение, но ведущую роль приобретают новые типы взаимодействий, по отношению к которым первые находятся в подчиненном положении. Соотношение между взаимодействиями, существующими на разных уровнях, отвечает, следовательно, принципам иерархической системы. Во взаимодействиях между все более увеличивающимися в размерах и усложняющимися единицами последовательных уровней все большее значение приобретают поверхность единиц и их периферические структуры, а сами взаимодействия овладевают большим числом степеней свободы.

Системность организации в биологии перестала быть абстрактным методологическим принципом и служит теперь объектом конкретных биологических исследований. Тем самым выявление системной организации превратилось в мощный фактор интеграции биологических наук. Яркий пример в познании интеграции низших уровней организации — исследование системы «ген — рибосома», осуществляющей биосинтез на основе Декодирования генетической информации. В этой системе совершается переход от молекулярных структур к субклеточным и от их образования путем редупликации к самосборке из набора компонентов. Сборку биологически активных субчастиц рибосом бактерий удалось осуществить экспериментально (П. Трауб, М. Номура, 1968; X. Марута и др., 1971). Можно с уверенностью сказать, что расшифровка процесса биосинтеза, совершающегося на рибосомах, была бы невозможной без органической кооперации усилий генетиков, биохимиков, биофизиков, микробиологов, вирусологов, цитологов и представителей некоторых других биологических наук. Какие типы взаимодействий характерны для «ретрансляции» генетической информации на клеточном и организменном уровнях — область еще почти не изученная. Она составляет часть общей задачи всей биологии — познания механизмов интеграции биологических систем всех уровней организации и создания на этой основе всеобъемлющей концепции жизни.

Теория организации и системно-структурные принципы исследования оказались способными решать эвристические задачи. Благодаря их применению исследователь получает возможность находить нужные рабочие гипотезы и заранее планировать определенную стратегию научного поиска, производя отбор наиболее существенных фактов из потока экспериментальных данных, и в конечном счете предвидеть общий характер и значение изучаемых явлений.

Основное значение системного подхода для теоретической биологии состояло в том, что он содействовал началу критического пересмотра моноцентрической концепции жизни (организмоцентризма, а теперь и видоцентризма) и открыл пути к полицентрическому мышлению, при котором все системы живой природы — суборганизменные структуры, организмы, виды, сообщества, экосистемы — рассматриваются как ее равнозначные элементы. Это и создало возможность синтеза знаний об уровнях биологической реальности, лежащих ниже вида (модель эволюционной теории и классической и молекулярной биологии) и выше его (модель экологических дисциплин). Объединение обеих моделей — дело будущего.

Как уже было сказано выше, прогресс многих биологических наук, особенно за последнюю четверть века, в значительной степени связан с широким использованием математических методов и обращением к принципам кибернетики.

Попытки найти общие принципы строения биологических систем, управляющих развитием организмов, предпринимались уже в начале XX в. Н.А. Белов (1914, 1924) первым высказал идею, что основным типом взаимоотношений в организме является то, что теперь называют отрицательной обратной связью. Экспериментальное обоснование этого принципа взаимодействия применительно к биологическим системам дал в 30-х годах М.М. Завадовский, назвав его «плюс-минус взаимодействием». Затем он показал, что в процессах онтогенетической дифференциации основную роль играют положительные обратные связи. Систематическое применение принципа обратной связи к биологическим системам началось после создания основ кибернетики Н. Винером (1948). Оно привело к выяснению основных характеристик регуляторных биологических систем, раскрытию конкретных структурных основ реализации обратных связей и обеспечения надежности передачи информации. Биокибернетический подход оказался плодотворным в исследовании процессов, протекающих на всех уровнях организации. С его помощью особенно успешно стали изучать процессы жизнедеятельности клеток, морфогенез, работу мозга и органов чувств, регуляцию функциональных процессов, изменения генетической структуры популяций, экологические проблемы, коммуникацию между животными. Универсальное значение для биологии приобрел метод математического моделирования. Построение математических моделей на основе самых существенных связей между анализируемыми явлениями играет незаменимую роль во всех случаях, когда невозможно или трудно поставить эксперимент непосредственно на изучаемом объекте. Применение математических методов в биологии связано с использованием ЭВМ, позволяющих благодаря быстроте совершаемых ими операций не только анализировать результаты эксперимента, но и изменять его направление согласно заданной программе.

Внушительные успехи биологии XX столетия, стремительное ускорение темпов ее развития, колоссальное увеличение объема информации, удваивающейся каждые пять лет, при ретроспективном взгляде могут породить впечатление, будто в наш век ее движение освободилось от прежних блужданий и зигзагов и приобрело исключительно прямолинейный характер. Но такая точка зрения ошибочна. В силу специфики процесса познания развитие биологии, как и любой другой отрасли естествознания, и в XX в. продолжает оставаться чрезвычайно сложным и внутренне противоречивым процессом, которому не чужды временные остановки, задержки и заблуждения. Как справедливо отмечал на XIII Международном конгрессе по истории науки французский историк биологии Ж. Кангилем, «история науки должна была бы обратить наше внимание на тот факт, что научные открытия в определенной системе знаний и ввиду имеющейся возможности превращения их в идеологию способны играть роль преграды для теоретических исследований в другой системе. Но случается также, что эти теоретические исследования вначале и особенно в тех областях, где не сразу можно получить экспериментальные доказательства, сами претендуют на роль идеологии» [3] Доклад на Пленарном заседании XIII Международного конгресса по истории науки, прочитанный 18 августа 1971 г. М., изд. ИИЕиТ. .