«Будущие фундаментальные идеи генетики —
это разные концепции организации
многоуровневых генетических систем».
А.Е. Седов
Биолог, обладающий обычной университетской или сельскохозяйственной подготовкой, на вопрос: «Что такое биологическая система?» часто указывает на какой-либо биологический объект (дерево, куст, растение кукурузы, салата, пшеницы и т.п.) и говорит: это — система. Это, увы. глубочайшее заблуждение. Как правило, биологические системы никогда не совпадают с биологическими объектами. Рассмотрим два дерева яблони: одно растет на сухой каменистой вершине торы, второе — в долине, на берегу горной реки, купая корни в чистейшей воде. Первое дерево- невысокое, прирост побегов маленький, высота — 1,5—2 м. Второе — высокое, высота 5—6 м, побеги длинные, листья крупные, сочные. Но на утих деревьях цветки абсолютно одинаковые, их размеры стандартны. Как показала проф. Р. Л. Берг — это результат совместной эволюции пчел и яблонь. Пчелы имеют стандартные размеры, и чтобы опыление шло нормально, яблоням пришлось выработать системы гомеостаза для размеров цветков, цветки яблони стандартного размера, независимо от того, в какой среде растет яблоня.
Поэтому в систему «ростовые процессы побегов яблони» входят побеги, влажность почвы, уровень азота, фосфора, калия и микроэлементов, но не входят размеры цветков, хотя цветки принадлежат объекту «яблоня». «Организм без среды, поддерживающей его существование, невозможен, поэтому в научное определение организма должна входить и среда, влияющая на него» (Сеченов И. М.. Павлов И. П., Введенский Н. Е ). Эта цитата показывает, что классики физиологии были достаточно далеки от теории систем, если они предлагали в один объект (организм) включить другой объект (среду).
Академик Вернадский писал: «Животное или растение в биологии не есть живое реальное тело, не есть живой природный организм. Реальный организм неразрывно связан с окружающей средой, и можно отделить его от нее только мысленно»
Можно видеть, что данная цитата также подчеркивает важность совместного рассмотрения организма и среды, но не предлагает конкретных алгоритмов выделения существенных переменных экологогенетических систем.
Все животные воспринимают биологический мир через объекты этого мира. Человек — тоже представитель животного мира, поэтому он в начале своей эволюции воспринимал жизнь через объекты живой природы. Первым крупнейшим системным биологом был, конечно. Чарльз Дарвин, который понял, что процесс эволюции — это система, куда входят существенные переменные, присущие как объектам живой природы (адаптивные свойства генотипов, число потомков в последующих поколениях), так и среде (лимитирующие факторы среды, либо убивающие определенные генотипы, либо сокращающее число потомков, которое данный генотип оставляет после себя). Эта модель системы сразу же показала автору, как исчезают старые и возникают новые виды. Мы обычно ценим Чарльза Дарвина за выводы его книг, но он заслуживает не меньшего восхищения и как ученый, который не просто упорядочил и назвал по латыни те живые объекты, которые были на земном шаре (это сделал Карл Линней), а отказавшись от объектного подхода к разнообразию живых существ, смог построить модель эволюции из существенных переменных реальной эволюции, которые обнаружил и в объектах эволюции, и во внешней среде, установил их взаимосвязи и расшифровал природу эволюции.
Дарвин не мог строго описать свои действия при моделировании эволюции (тогда не было еще теории систем), но сегодня мы должны не только восхищаться выводами трудов Дарвина, по и его алгоритмами моделирования процесса эволюции.
Для любого исследователя, который стремится разрабатывать методы управления сложными надмолекулярными, надклеточными и надорганизменными системами, необходимо понимать, что система — это набор переменных величин, связанных друг с другом прямыми и обратными связями. При любом воздействии на систему меняется иерархия переменных, а также силы и направления связей между переменными. Система обнаруживает определенный целостный отклик на определенное воздействие.
Чтобы изучить любую систему, необходимо построить ее модель. Модель системы — это перечень существенных переменных (их гораздо меньше, чем всех переменных величин в реальной системе), но если их связать нужными прямыми и обратными корреляциями, то эта совокупность существенных переменных даст такой же отклик на то же воздействие, как реальная система.
Системный биолог должен смотреть на живую природу не глазами животных и первобытного человека (они видят только объекты), а глазами, видящими системы, в которые входят переменные величины объектов живого мира, косной природы, космоса, климата, погоды и т.д. Именно так смотрел на эволюцию Дарвин.
Начиная с конца 60-х годов XX века и до сих пор. в теории эволюции идет борьба между сторонниками «нейтральной» эволюции (школа М. Кимуры и др.) и «селекционистами» (сторонники Дарвина). В. А. Ратнер показал, что «…в последовательных целях метаболизма всегда есть ферменты с минимальными каталитическими активностями, которые лимитируют потоки конечных продуктов. Другие гены и ферменты этих путей функционируют, но не лимитируют. Ясно, что в данном случае отбор (дарвиновский. - Прим. авт.) оценивающий выход продукта будет.,, «фокусироваться» на лимитирующем звене, эволюция которого будет адаптивной (дарвиновской. - Прим. авт.). А нелимитирующие гены оказываются практически без селективной оценки, т.е. эволюционируют нейтрально»
Если флора Сибири насчитывает около 8 тыс. видов растений (от Урала до Камчатки), а флора маленького острова Тайвань — 32 тыс. видов, то ясно, что именно дарвиновский отбор «не пустил» теплолюбивых «тайваньцев» в Сибирь. Если в Западной Сибири, в тайге, можно встретить около десятка древесных пород, то весь север Якутии и вся Чукотка имеют только один древесный вид — лиственницу сибирскую. Сохранил ее в этой зоне, конечно, дарвиновский отбор.
Ясно, что теория селекционизма (дарвинизм) никогда не исчезнет из теории эволюции.