<< Предыдущая

стр. 2
(из 7 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>

Такие предположения, защищаемые в рамках ин­теракционизма, кажутся бессмысленными с механистической точки зрения. Но механистическая теория не может приниматься на веру; на сегодняшний день мысль о том, что все психологические феномены в принципе объяснимы в физических терминах, сама является не более чем спекуляцией.
1.8. Парапсихология
Во всех традиционных обществах рассказываются истории о мужчинах и женщинах, имеющих способ­ности, кажущиеся сверхъестественными, и такие способности засвидетельствованы всеми религиями. Во многих странах мира утверждается, что различные паранормальные способности целенаправленно раз­виваются эзотерическими системами, такими как шаманизм, колдовство, тантрическая йога и спириту­ализм. И даже в современном западном обществе по­стоянно сообщается о необъяснимых явлениях, таких как телепатия, ясновидение, предсказания, память о прошлых жизнях, домовых (призраках), полтергайстерах, психокинезе и так далее.
Очевидно, это область, в которой распространены предрассудки, мошенничество и легковерие. Но воз­можность, что кажущиеся паранормальными события действительно происходят, не может быть исключена; ответ на вопрос может быть найден лишь после иссле­дования явления.
Научное исследование явлений, которые считаются паранормальными, продолжается уже почти столетие. Хотя в этой области физических исследований ученые обнаружили немало случаев мошенничества и нашли, что некоторые явления, кажущиеся паранормальными, на самом деле можно объяснить нормальными причи­нами, остается множество свидетельств, которые, по-видимому, не могут быть объяснены на основе каких-либо из известных физических принципов [42 Эшби (Ashby 1972) дает критическую библиографию, охватывающую большую часть аспектов физического исследования. Исчерпывающие обзоры литературы можно найти в Wolman (ed.), 1977.]. Более того, многочисленные эксперименты, поставленные с целью проверки так называемого экстрасенсорного восприятия, или психокинеза, дали положительные результаты с шансами против случайного совпадения, равными тысячам, миллионам или даже биллионам против одного [43 Вводное изложение см. у Thouless (1972).].
Поскольку эти явления не могут быть объяснены с помощью известных законов физики и химии, с приня­той механистической точки зрения они не должны про­исходить [44 Taylor and Balanovsky (1979).]. Но если они происходят, здесь возможны теоретические подходы двух типов. Первый основыва­ется на исходном предположении, что такие явления зависят от законов физики, доселе неизвестных; вто­рой — что они зависят от нефизических причинных факторов или связующих принципов [45 Обзор теоретической литературы см. в Rao (1977).]. Большинство гипотез второго типа, выдвинутых к настоящему вре­мени, были созданы в рамках интеракционизма. Несколько недавно предложенных гипотез основаны на формулах квантовой теории, включающих «невиди­мые переменные» или «разветвляющиеся вселенные», и постулируют, что ментальные состояния играют роль в определении выходов вероятностных процессов физического превращения [46 Например, Walker (1975); Whiteman (1977); Hasted (1978).].
Как неопределенность таких теоретических постро­ений, так и неуловимость относящихся сюда феноменов является причиной того, что исследования в области парапсихологии прогрессируют очень медленно. Это, в свою очередь, усиливает тенденцию многих механис­тически мыслящих биологов игнорировать или даже от­рицать свидетельства, показывающие, что эти явления действительно существуют.
1.9. Выводы
Это краткое рассмотрение широко известных про­блем биологии не оставляет больших надежд на то, что все они могут быть решены исключительно на основе механистического подхода. В случае морфогенеза и по­ведения животных вопрос можно считать открытым; но проблемы эволюции и происхождения жизни не реша­емы как таковые и не могут помочь сделать выбор между механистической и другими возможными теориями жиз­ни; механистическая теория встречает серьезные фило­софские затруднения в связи с проблемой ограничений физического объяснения; в отношении психологии она не имеет явных преимуществ перед теорией интеракционизма; и она противоречит несомненным фактам, когда речь идет о парапсихологических феноменах.
С другой стороны, хотя интеракционизм может быть привлекательной альтернативой в области психо­логии и парапсихологии, он имеет серьезный недоста­ток — создание пропасти между психологией и физи­кой. Более того, остается непонятным, каковы его биологические приложения. Если взаимодействие ума и тела влияет на поведение человека, тогда что можно сказать о поведении животных? А если нефизический причинный фактор участвует в управлении поведени­ем животных, может ли он также играть роль в контро­лировании явления морфогенеза? В этом случае следу­ет ли его рассматривать как фактор того же рода, что и предлагаемые виталистическими теориями морфогенеза? Если да, то в каком смысле виталистический фактор, контролирующий эмбриональное развитие, напоминает ум человека?
Таким образом, теория интеракционизма, рассмат­риваемая в общебиологическом контексте, создает больше проблем, чем решает. И она, по-видимому, не позволяет сделать какие-либо проверяемые предсказа­ния, кроме того, что она допускает возможность пара-психологических феноменов.
Организмический подход в его настоящем состо­янии также страдает тем недостатком, что он не предлагает новых путей эмпирического исследова­ния; он не предлагает экспериментальной биологии почти ничего, кроме весьма неопределенной терми­нологии.
При столь ненадежных альтернативах биологичес­кие исследования должны продолжать следовать меха­нистическому подходу, несмотря на его недостатки. На этом пути по крайней мере что-то можно выяснить, даже если главные проблемы биологии останутся нере­шенными. Но хотя на короткий период это представля­ется единственно возможным способом действия, все же, если заглянуть в будущее, кажется разумным задать вопрос, может ли альтернативный подход развиваться конкретно и последовательно и давать проверяемые предсказания. Если такая теория может быть сформу­лирована, проблема морфогенеза представляет, по-ви­димому, наиболее доступную отправную точку.
Перспективы создания более совершенных вариан­тов механистической, виталистической и организмической теорий морфогенеза обсуждаются в следующей главе.

Глава 2
Три теории морфогенеза
2.1. Описательное и экспериментальное исследование

Описание развития можно проводить различными путями: внешняя форма развивающегося животного или растения может быть зарисована, сфотографиро­вана или снята на кинопленку, давая картину измене­ния морфологии; ее внутренняя структура, включая микроскопическую анатомию, может быть описана как ряд последовательных стадий (рис. 3); изменения физи­ческих величин, таких как вес, объем и скорость по­требления кислорода, могут быть измерены; могут быть проанализированы изменения химического состава системы в целом и ее частей. Неуклонное совершенст­вование методов позволяет делать такие описания все более детальными: например, электронный микроскоп дает возможность изучать процессы клеточной диф­ференциации при гораздо более высоком разрешении, чем световой микроскоп, что позволяет увидеть много новых структур. Чувствительные аналитические мето­ды современной биохимии позволяют измерять кон­центрации специфических молекул, включая белки и нуклеиновые кислоты, в очень малых образцах ткани; с помощью радиоактивных изотопов химические структуры могут быть «помечены» и можно «просле­дить» их изменения по мере развития системы; мето­ды, позволяющие вызвать генетические изменения в некоторых клетках эмбрионов, дают возможность идентифицировать их генетически «меченых» потом­ков и проследить «по карте» их судьбу.


Рис. 3. Стадии развития эмбриона растения пастушья сум­ка, Capsella bursa-pastoris (по Maheshwari, 1950)


Большая часть исследований в эмбриологии и био­логии развития связана с созданием фактических опи­саний с помощью таких методов; затем эти описания классифицируются и сравниваются, чтобы установить, как изменения различного вида соотносятся в пределах данной системы и в каких аспектах разные структуры похожи друг на друга. Эти чисто описательные резуль­таты сами по себе не могут привести к пониманию причин развития, хотя они позволяют выдвигать гипо­тезы [47 Пример того, каким образом анализ результатов описательного исследования позволяет сформулировать гипотезу, можно найти в Crick and Lawrence (1975).]. Затем последние можно исследовать с помощью экспериментальных нарушений развития. Например, может быть изменено окружение; могут быть приложе­ны физические или химические стимулы в определен­ных местах на системе или внутри нее; части системы могут быть удалены и можно изучать развитие каждой части отдельно; возможно наблюдать реакцию системы на удаление частей; можно изучать влияние сочетаний различных частей с помощью прививок или трансплан­таций.
Главные проблемы, возникающие в исследованиях такого рода, были рассмотрены в первой главе (раз­дел 1.2): биологическое развитие эпигенетично, иначе говоря, оно происходит с изменением сложности фор­мы и организации, которые не могут быть объяснены через развертывание или разрушение ранее сформи­рованных, но невидимых структур. Многие развива­ющиеся структуры способны регулироваться, то есть производить более или менее нормальные структуры, если часть системы разрушена или удалена на доста­точно ранней стадии; многие системы могут регенери­ровать или заменять недостающие части; а при вегета­тивном и половом воспроизведении новые организмы образуются из отделенных частей родительских орга­низмов. Один из важных выводов здесь состоит в том, что в развивающихся системах судьба клеток и тканей определяется их положением внутри системы.
Все механистические, виталистические и организмические теории начинаются с некоторого набора установленных фактов и результатов, относительно ко­торых имеется общее согласие, но они радикально раз­личаются в своих интерпретациях.
2.2. Механизм
Современная механистическая теория морфогене­за приписывает главную роль ДНК по следующим четырем причинам. Во-первых, было обнаружено, что многие случаи наследственных различий между животными или растениями данного вида зависят от генов, которые действительно могут быть «картиро­ваны», и может быть установлено их местонахождение в определенных участках определенных хромосом. Во-вторых, известно, что химической основой генов является ДНК и что их специфичность зависит от последовательности пуриновых и пиримидиновых ос­нований в ДНК. В-третьих, ясно, каким образом может действовать ДНК как химическая основа наследствен­ности: с одной стороны, она служит шаблоном для сво­ей собственной репликации [48 Репликация (от латинского replicare — обращать назад, отражать) — создание себе подобной структуры. В молекулярной биологии — синтез на каждой из нитей молекулы ДНК парной ей нити. Репликация лежит в основе передачи наследственной информации от клетки к клетке.— Прим. ред.] благодаря специфичности связывания в пары оснований в ее двух комплементар­ных нитях; с другой стороны, она служит шаблоном для последовательности аминокислот в белках. Последнюю роль она играет не прямо, а через посредника; одна из ее нитей вначале «транскрибируется» (переписывается.— Прим. пер.), образуя одну нить молекулы «передаточ­ной» РНК (так называемой РНК-мессенджера), с кото­рой в процессе синтеза белка «считывается» последова­тельность оснований по три сразу. Различные триплеты оснований придают специфические свойства различ­ным аминокислотам, и, таким образом, генетический код «переводится» в последовательность аминокислот, которые соединяются с образованием характерных по­липептидных цепей; они, в свою очередь, сворачива­ются с образованием белков. Наконец, характеристики клетки зависят от ее белков: метаболизм и способность к химическому синтезу белков, некоторые из ее струк­тур — от структурных белков, а свойства поверхности, которые позволяют ее «узнавать» другим клеткам,— от специальных поверхностных белков.
В рамках механистического образа мышления цент­ральной проблемой развития и морфогенеза считается контроль синтеза белка. В бактериях специфические вещества, называемые стимуляторами (индукторами), могут вызывать транскрипцию специфических участ­ков ДНК в РНК-мессенджере, которая затем служит шаблоном для синтеза специфических белков. Класси­ческим примером является индукция фермента галактозидазы лактозой в бактерии Escherichia coli. «Вклю­чение» гена происходит через сложную систему, содержащую репрессорный белок, который блокирует транскрипцию путем связывания со специфическим участком ДНК; его способность к такой блокировке существенно уменьшается в присутствии химического индуктора. Подобным же образом осуществляется «выключение» гена специфическими химическими репрессорами. У животных и растений система «вклю­чения» и «выключения» генов более сложная и сейчас еще не вполне понятная. Дополнительные трудности возникают вследствие недавно установленного факта, что РНК-мессенджер может быть составлена из частей, транскрибированных (переписанных) с различных участков ДНК и затем специфическим образом соеди­ненных вместе. Более того, синтез белков также кон­тролируется на «трансляционном уровне»; синтез бел­ка может «включаться» и «выключаться» различными факторами даже в присутствии подходящей РНК-мессенджере.
Таким образом, разные белки, производимые раз­личными типами клеток, зависят от способа контроля синтеза белка. Единственный способ объяснения этого с механистических позиций — через физико-химичес­кие воздействия на клетки; следовательно, модели дифференциации должны зависеть от физико-хими­ческих связей в ткани. Природа этих воздействий не­известна, и выдвигались разные варианты: градиенты концентраций специфических химических реагентов, диффузионно-реакционные системы с химической об­ратной связью; электрические градиенты; электричес­кие или химические колебания (осцилляции); механи­ческие контакты между клетками или другие факторы или же комбинации различных факторов. При этом клетки должны реагировать на эти различия характер­ным образом. Один из существующих сейчас способов рассмотрения этой проблемы состоит в том, чтобы счи­тать эти физические или химические факторы источ­никами «позиционной информации», которую клетки затем «интерпретируют» в соответствии со своей гене­тической программой путем «включения» синтеза определенных белков [49 Недавно опубликованное изложение этого подхода см. в Wolpert (1978).].
Эти различные аспекты центральной проблемы контроля синтеза белка интенсивно исследуются в настоящее время. Большинство механистически мыс­лящих биологов надеются, что решение этой пробле­мы приведет или по крайней мере продвинет нас к объяснению морфогенеза с чисто механистических позиций.
Чтобы оценить, насколько такое механистическое объяснение морфогенеза вероятно или даже возмож­но, следует рассмотреть одно за другим несколько препятствий:
(1) Возможности объяснения, приписываемые ДНК и синтезу специфических белков, существенно огра­ничены тем фактом, что как ДНК, так и белки различ­ных типов могут быть очень похожи. Например, при детальном сопоставлении белков человека и шимпанзе значительное число белков оказались идентичными а другие имели лишь незначительные различия: «Определение последовательности (сиквенс) аминокислот, иммунологические методы и электрофорез дают согла­сующиеся оценки генетического подобия. Все эти под­ходы указывают на то, что средний полипептид чело­века более чем на 99 процентов идентичен своему обезьяньему двойнику» [50 King and Wilson (1975).]. Сравнения так называемых неповторяющихся последовательностей ДНК (то есть частей, которые считаются генетически значимыми) показывают, что суммарное различие в последователь­ностях ДНК человека и шимпанзе составляет всего лишь 1,1 процента.
Подобные же сравнения различных видов мышей или плодовых мушек дрозофил обнаружили более зна­чительные различия между этими близко связанными видами, чем между людьми и шимпанзе, что приводит к следующему выводу: «Контрасты между эволюцией молекул и организмов показывают, что эти два процес­са в большой степени независимы друг от друга» [51 Там же.].
Допустим, однако, в порядке дискуссии, что наслед­ственные различия между видами столь различными, как человек и шимпанзе, действительно можно объ­яснить, предположив очень малые изменения в струк­туре белков, или наличие различных белков в малых количествах, или генетические изменения, которые влияют на контроль синтеза белка (возможно, зависящий до некоторой степени от различий в расположе­нии ДНК в хромосоме), или через комбинации этих факторов.
В одном организме развитие происходит в раз­ных формах, хотя ДНК одна и та же. Рассмотрим, например, руку и ногу человека: обе содержат клетки одинакового вида (клетки мускулов, клетки соединительной ткани и т. д.) с идентичными белками и иден­тичной ДНК. Таким образом, различия в форме руки и ноги не могут быть приписаны ДНК как таковой; они должны быть приписаны факторам, определяющим строение органа, которые действуют различно в разви­вающейся руке или ноге. Высокая степень организо­ванности в структуре тканей — например, соединение сухожилий с правой стороной кости — показывает, что эти определяющие строение факторы должны действо­вать с высокой точностью. Механистическая теория жизни полагает, что эти факторы должны быть физико-химическими по природе. Однако на сегодняшний день их природа неизвестна.
Даже если физические или химические факторы, определяющие процесс дифференциации, могут быть идентифицированы, все же остается проблема выяснения того, каким образом сами эти факторы ор­ганизованы в начальный момент. Эта проблема может быть проиллюстрирована на двух из очень немного­численных случаев, в которых химические «морфогены» действительно были выделены.



Рис. 4. Миграционная и кульминационная стадии двух ви­дов плесневых грибков. Слева показаны вновь развившиеся сложные организмы, образованные агрегацией множества сво­бодно живущих амебоидных клеток. Они мигрируют как «слиз­ни» и затем растут вверх, дифференцируясь в стебли, несущие тела спор (Bonner, 1958)


Во-первых, в клеточных плесневых грибках сво­бодно живущие амебоидные клетки агрегируют при определенных условиях с образованием «слизня», который после движения по земле в течение некото­рого времени растет вверх, в воздух, и дифференци­руется в стебель, несущий споровую массу (рис. 4). Было показано, что агрегация этих клеток зависит от относительно простого химического реагента, АМФ (аденозин 3', 5'-монофосфата). Но в образовавшемся составном организме, хотя распределение цикличес­кого АМФ связано с картиной дифференциации, «неясно, является ли распределение АМФ причиной или следствием предшествующей дифференциа­ции». Более того, даже если это вещество играет клю­чевую роль в дифференциации, оно само не может объяснить ни того, почему оно распределено именно таким образом, ни того факта, что это распределение изменяется от одного вида к другому: какие-то дру­гие факторы должны быть ответственны за сложную картину его распределения. Существует большое разнообразие мнений относительно возможной при­роды этих факторов [52 Mac Williams and Bonner (1979).].
Во-вторых, известно, что в высших растениях гор­мон ауксин (индолил-3-ускусная кислота) играет роль в контроле дифференциации сосудов. Но тогда что определяет производство и распределение ауксина? Возможный ответ может быть: сама дифферен­циация сосудов. По-видимому, ауксин выделяется дифференцирующимися сосудистыми клетками как побочный продукт расщепления белков, которое происходит по мере взросления (развития) клеток. Таким образом, система замкнута: она помогает со­хранять картины дифференциации, но не объясняет, как они возникли [53 Sheldrake (1973).].
Допустим, однако, в порядке дискуссии, что было бы возможно идентифицировать, какие факторы со­здают картину физических или химических воздейст­вий, которые, в свою очередь, определяют картину дифференциации; предположим также, что можно определить и те способы, с помощью которых контро­лируются сами эти контролирующие факторы, и так далее. Тогда возникает проблема регуляции: если часть системы удалена, эта сложная последователь­ность физико-химических связей должна быть нару­шена. Но оказывается, что каким-то образом остав­шиеся части системы могут изменить свой обычный путь развития и развиваться дальше с достижени­ем более или менее нормального конечного резуль­тата.
Обычно все согласны в том, что это проблема чрез­вычайно трудная; она еще далеко не понята даже в об­щих чертах. Защитники механистической теории наде­ются, что она может быть решена с помощью большой, кропотливой работы; их оппоненты отрицают, что она может быть даже в принципе решена механистическим путем. Однако обсуждения ради можно еще раз пред­положить, что механистическое решение может быть найдено.
Тогда остается другая проблема — каким образом «информация о положении» вызывает свои эффекты. Простейшая возможность состоит в том, что эта инфор­мация определяется градиентом концентрации спе­цифического (химического) реагента и что клетки под воздействием концентрации выше некоторого значе­ния синтезируют один набор белков, а при концентра­ции ниже этого порога — другой. Опять-таки допустим, что этот или другие механизмы, с помощью которых эта «позиционная информация» может быть «интерпрети­рована», действительно могут быть выяснены [54 Одно из последних теоретических обсуждений этой проблемы можно найти у Майнхардта (Meinhardt, 1978).]. Теперь, в конце этой цепи весьма оптимистических предполо­жений, достигается ситуация, в которой разные клетки, организованные в нужном порядке, производят различ­ные белки.
До сих пор рассматривался набор отношений один к одному: ген «включается» специфическим стимулом, ДНК транскрибируется в РНК, а РНК переводится в оп­ределенную последовательность аминокислот, в поли­пептидную цепь. Но здесь простая причинная цепочка приходит к концу. Каким образом полипептидные цепи свертываются в специфические трехмерные структу­ры белков? Как белки приводят к появлению в клетках их характерной структуры? Как клетки агрегируют с образованием тканей с характерной структурой? И так далее. Это и есть проблемы собственно морфогенеза: синтез специфических полипептидных цепей обеспе­чивает основу для аппарата метаболизма и структур­ные материалы, от которых зависит морфогенез; но что фактически определяет организацию и структуры, в которые объединяются клетки и ткани? Механисти­ческое толкование здесь таково, что все это может быть объяснено через физические взаимодействия и что этот процесс протекает спонтанно (самопроизвольно), при условии что нужные белки находятся в нужных ме­стах в нужное время и в нужной последовательности. На этой ключевой стадии механистическая биология явно слагает с себя полномочия и решение проблемы морфогенеза просто возлагается на физику.
Действительно, полипептидные цепи самопроиз­вольно свертываются, если имеются подходящие усло­вия, в белки с характерной трехмерной структурой. Их даже можно заставить развернуться, а затем, изме­нив условия, снова свернуться в пробирках, так что этот процесс не зависит от какого-либо таинственного свой­ства живой клетки. Более того, белковые субъединицы могут агрегировать в пробирке с образованием струк­тур, которые в норме образуются в живых клетках: например, субъединицы белка тубулина объединяются в длинные палочкообразные структуры, называемые микротрубочками [55 Roberts and Hyams (eds.) (1979).].
А еще более сложные структуры, такие как рибосо­мы, могут образоваться в результате самопроизвольной агрегации различных белков и компонентов РНК. Веще­ства других классов, например липиды клеточных мем­бран, также способны спонтанно агрегировать в про­бирке.
По своей способности к самопроизвольной агрега­ции эти структуры напоминают кристаллы; многие из них действительно могут рассматриваться как крис­таллические или квазикристаллические. Так что в принципе они представляют не большую или не мень­шую проблему, чем обычная кристаллизация; можно допустить, что здесь протекают те же физические процессы.
Тем не менее все процессы морфогенеза, безуслов­но, нельзя рассматривать как процессы кристаллиза­ции. Они должны включать множество других физиче­ских факторов: например, на формы, принимаемые мембранами, должны влиять силы поверхностного на­тяжения, а на структуры гелей и золей — коллоидные свойства их составляющих. И кроме того, некоторые формы могут возникать в результате статистически случайных флуктуации; простые примеры появления «порядка через флуктуации» начали изучать с точки зрения необратимой или неравновесной термодинами­ки в неорганических системах, и близкие по характеру процессы вполне могут протекать в клетках и тканях [56 Nicolis and Prigogine (1977).]. Однако механистическая теория не просто предполага­ет, что эти и другие физические процессы играют роль в морфогенезе; она утверждает, что морфогенез можно полностью объяснить на языке физики. Что это означа­ет? Если что-либо наблюдаемое определяется как в принципе объяснимое физически просто потому, что оно происходит, то это должно быть так по определе­нию. Но это необязательно означает, что оно может быть объяснено с помощью известных законов физи­ки. В отношении биологического морфогенеза можно сказать, что это объяснение может быть достигнуто, если биолог, который знает полную последователь­ность оснований в ДНК организма и имеет подробное описание физико-химического состояния оплодотво­ренного яйца и окружающей среды, в которой оно раз­вивалось, может предсказать, основываясь на фунда­ментальных законах физики (то есть квантовой теории поля, уравнениях электромагнетизма, втором законе термодинамики и т. д.), во-первых, трехмерную струк­туру всех белков, которые будет производить этот орга­низм; во-вторых, ферментативные и другие свойства этих белков; в-третьих, полную картину метаболизма всего организма; в-четвертых, природу и последствия всех типов позиционной информации, которая появи­лась бы в процессе его развития; в-пятых, структуру его клеток, тканей и органов и форму целого организма; и наконец, для животного — его инстинктивное поведение. Если все эти предсказания могут быть успеш­ными и если, кроме того, ход процессов регуляции и ре­генерации также может быть предсказан a priori, это действительно стало бы убедительной демонстрацией того, что живые организмы полностью объяснимы с по­мощью известных законов физики. Но, конечно, ниче­го подобного сегодня сделано быть не может. И нет спо­соба продемонстрировать, что такое объяснение возможно. Его вообще может не быть.
Таким образом, если механистическая теория ут­верждает, что все явления морфогенеза в принципе объяснимы с помощью известных законов физики, она вполне может ошибаться: так мало понятно сейчас, что, по-видимому, нет серьезных оснований для твер­дого убеждения в том, что с помощью известных зако­нов можно объяснить все явления. Но это, по крайней мере, проверяемая теория: она может быть отвергнута в результате открытия нового закона физики. С другой стороны, если бы механистическая теория утвержда­ла, что живые организмы подчиняются как известным, так и неизвестным законам природы, тогда она была бы неопровержима; это было бы просто общим ут­верждением о том, что объяснение возможно. Такая теория не противостояла бы органицизму и витализму, но включала бы их.
На практике механистическая теория жизни не рассматривается как строго определенная, опроверга­емая научная теория; скорее, она служит для оправда­ния консервативного метода работы в рамках устано­вившегося строя мысли, предлагаемого современной физикой и химией. Хотя обычно считается, что она утверждает то, что живые организмы в принципе объ­яснимы через известные законы физики, если бы бы­ли открыты новые законы физики и, таким образом, они стали бы известны, механистическая теория легко могла бы быть изменена так, чтобы включить и их.
Можно ли было бы такую модифицированную теорию называть механистической или нет, это лишь вопрос определения.
Когда так мало поняты явления морфогенеза и по­ведения, безусловно, нельзя исключить возможность, что по крайней мере некоторые из этих явлений зави­сят от причинного фактора, пока еще не признанного физикой. В механистическом подходе этот вопрос просто отложен. Тем не менее он остается полностью открытым.
2.3. Витализм
Витализм утверждает, что явления жизни не могут быть полностью объяснены с помощью законов физи­ки, выведенных только на основе исследования неоду­шевленных систем, но что в живых организмах дейст­вует дополнительный причинный фактор. Заявление, типичное для витализма девятнадцатого века, сделал в 1844 году химик Либих: он утверждал, что, хотя химики уже могут получать органические вещества всех видов, а в будущем получат много больше, химия никогда не сможет создать глаз или лист; кроме известных причин теплоты, химического сродства и формирующей силы когезии (сцепления) и кристаллизации «в живых телах добавляется еще и четвертая причина, которая превос­ходит силу когезии и сочетает элементы в новые фор­мы, так что они приобретают новые качества — формы и качества, которые не появляются нигде, кроме как в организме» [57 Driesch (1914), с 119.].
Идеи этого типа, хотя и широко распространенные, были слишком неопределенными, чтобы явить реаль­ную альтернативу механистической теории. Только в начале двадцатого столетия неовиталистические тео­рии были разработаны более обстоятельно. В отноше­нии морфогенеза наиболее важными были идеи Ганса Дриша. Если бы должна была быть разработана совре­менная виталистическая теория, концепция Дриша представляла бы для нее наилучшее основание.
Дриш не отрицал, что многие черты живых организ­мов могут быть поняты с помощью физико-химических закономерностей. Он был прекрасно осведомлен о до­стижениях физиологии и биохимии и об их потенциале для будущего открытия: «Есть много специфических химических соединений, присутствующих в организ­ме, принадлежащих к различным классам химической системы; структура их отчасти известна, отчасти неиз­вестна. Но те, которые еще неизвестны, может быть, будут известны в ближайшем будущем, и, конечно, нельзя утверждать, что теоретически невозможно рас­крыть структуру альбумина (белка) и определить, как его "сделать"» [58 Driesch (1929), с 290.]. Он знал, что энзимы (ферменты) ката­лизируют (ускоряют) биохимические реакции и могут это делать в пробирках. «Нет возражений по поводу то­го, чтобы считать почти все метаболические процессы в организме результатом действия ферментов или ката­литических веществ, и единственная разница между неорганическими и органическими ферментами состо­ит в очень сложном характере последних и очень вы­сокой степени их специализации» [59 Driesch (1908), т. 1, с 203.]. Он знал, что менделевские гены были материальными единицами, находящимися в хромосомах, и что они являются, по-видимому, химическими соединениями специфичес­кой структуры [60 Driesch (1929), с. 152- 154, 203.]. Он полагал, что многие аспекты мета­болической регуляции и физиологической адаптации могут быть объяснены с помощью физико-химических закономерностей [61 Там же, с. 135, 291.] и что вообще в организме имеется «множество процессов, которые протекают телеологи­чески или целенаправленно на фиксированной меха­нически определенной основе» [62 Там же, с. 246.]. Его мнения по этим вопросам были подтверждены последующими успеха­ми физиологии, биохимии и молекулярной биологии.
Очевидно, Дриш не мог предвидеть все детали этих от­крытий, но он считал их возможными и ни в коей мере не противоречащими витализму.
В отношении морфогенеза он полагал, что «следует допустить, что машина в нашем понимании этого слова вполне может быть движущей силой органогенеза вообще, если бы только нормальное, иными словами, ничем не нарушенное развитие существовало и если бы удаление частей системы вело к фрагментарному развитию» [63 Там же, с. 103.]. Но в действительности во многих эмбри­ональных системах за удалением части эмбриона сле­дует процесс регуляции, при котором оставшиеся тка­ни реорганизуют себя и создают взрослый организм более или менее нормальной формы.
Механистическая теория должна попытаться объяс­нить развитие через физические или химические взаи­модействия между частями эмбриона. Дриш утверждает, что факт регуляции делает любую такую машиноподобную систему непостижимой, потому что она смогла со­хранить целостность и произвести типичный конечный результат, в то время как ни одна сложная трехмерная машиноподобная система не может остаться единым целым после произвольного удаления ее частей.
Этот аргумент открыт для возражения, что он мо­жет быть сейчас или когда-нибудь в будущем признан недействительным и опровергнут развитием техно­логии. Но, по крайней мере, до сих пор он не был опро­вергнут. Например, хотя компьютеризованные кибер­нетические системы могут адекватно отвечать на функциональные нарушения некоторых типов, они де­лают это на основе фиксированной структуры. Но они не могут регенерировать свою собственную физичес­кую структуру: например, если части компьютера раз­рушены наугад, сама машина не может ни заменить их, ни продолжать нормально функционировать. Другое создание современной технологии, имеющее отношение к делу, это голограмма, у которой могут быть удале­ны части, но при этом она все еще может давать полное трехмерное изображение. Однако голограмма способ­на это делать, только если она является частью больше­го функционирующего целого — лазера, зеркал и т. д. Эти структуры не будут регенерировать после разру­шений произвольного характера, например после того, как лазер разбит.
Дриш полагал, что факты регуляции, регенерации и репродукции показывают, что в живых организмах есть нечто, что позволяет им оставаться целым, хотя части физического целого могут быть удалены; оно (это нечто) действует на физическую систему, но не является ее частью. Он назвал этот нефизический при­чинный фактор энтелехией. Дриш считал, что энтеле­хия организует и контролирует физико-химические процессы, протекающие при морфогенезе; по его мне­нию, гены ответственны за обеспечение материальных средств морфогенеза — направляемых для этого хими­ческих веществ,— но само направление их (в нужные места) производится энтелехией. Понятно, что на мор­фогенез могут влиять генетические изменения, кото­рые изменяют средства морфогенеза, но это не дока­зывает, что его можно объяснить просто на языке генов или химических соединений, которые синтези­руются с помощью этих генов. Подобным же образом нервная система обеспечивала средства для действий животных, но энтелехия организовывала активность мозга, используя его как инструмент, так же как это делает пианист, когда играет на фортепиано. Опять же, повреждение мозга может влиять на поведение, так же как повреждение фортепиано может влиять на музы­ку, исполняемую пианистом; но это доказывает только, что мозг является инструментом, необходимым для поведения, как фортепиано является инструментом, необходимым для игры пианиста.

Энтелехия [64 Греческое слово енфелечейб происходит от енфелзж — законченный, завершенный и ечщ — имею, нахожусь в состоянии; энтелехия букваль­но означает — нахождение в состоянии полной за­вершенности или осуществленность.— Прим. пер.] — это греческое слово, этимология которого (en-telos) указывает на нечто, содержащее свою конечную цель в самом себе; она «содержит» цель, к которой направляется контролируемая ею система. Таким образом, если нормальный путь развития нарушен, система может достичь той же цели другим путем. Дриш считал, что развитие и поведение находятся под контролем иерархии энтелехий, которые все в конечном счете выводятся из общей энтелехии организма и подчиняются ей [65 Driesch (1929), с. 246.]. Как в любой иерархи­ческой системе, например в армии, возможны ошибки, так и в живом организме энтелехии могут вести себя «глупо», как это имеет место в случаях суперрегенерации, когда вырастает лишний орган [66 Там же, с. 266.]. Но такие «глупости» опровергают существование энтелехии не; более, чем ошибки армии опровергают тот факт, что солдаты являются разумными существами.

Дриш описывал энтелехию как «интенсивное мно­гообразие», непространственный причинный фак­тор, который тем не менее действует в пространстве. Он подчеркивал, что это естественный (в противо­положность метафизическому или мистическому) фактор, влияющий на физико-химические процессы. Он не является формой энергии, и его действие не противоречит второму закону термодинамики или закону сохранения энергии. Но тогда как же он рабо­тает?
Дриш писал свои труды в эпоху классической физи­ки, когда было принято считать, что все физические процессы строго детерминированы и в принципе пол­ностью предсказуемы в терминах энергии, момента и т. д. Но он полагал, что физические процессы не могут быть полностью детерминированы, поскольку в этом случае на них не могла бы влиять неэнергетическая эн­телехия. Поэтому он делал вывод, что, по крайней мере в живых организмах, микрофизические процессы не могут быть полностью определены с помощью физиче­ской причинности, хотя в среднем физико-химические изменения подчиняются статистическим закономерно­стям. Он предположил, что энтелехия влияет на подроб­ное расписание микрофизических процессов путем «подвешивания» (приостановки) их и освобождения из такого подвешенного состояния, когда это требуется для достижения ее целей:
«Способность временной приостановки ("подве­шивания") неорганического процесса становления следует рассматривать как наиболее существенную онтологическую характеристику энтелехии... С на­шей точки зрения, энтелехия совершенно неспособна удалить какое-либо "препятствие" для событий..., поскольку такое удаление потребовало бы энергии, а энтелехия неэнергетична. Мы утверждаем лишь, что энтелехия может освободить для действия то, чему она сама ранее помешала действовать, что она ранее "подвесила"» [67 Там же, с. 262.].
Хотя столь смелое выдвижение концепции физиче­ского индетерминизма в живых организмах казалось совершенно неприемлемым с точки зрения детерми­нистской классической физики, оно выглядит гораздо менее вызывающим в свете квантовой теории. Гейзенберг вывел соотношение неопределенностей в 1927 го­ду, и вскоре стало ясно, что положения и последо­вательность событий на микрофизическом уровне могут быть предсказаны только на языке вероятностей. К 1928 году физик сэр Артур Эддингтон мог уже пред­положить, что ум воздействует на тело путем влияния на конфигурацию квантовых событий в мозге через причинное воздействие на вероятность этих событий. «Если вероятность не противоречит смыслу своего на­звания, она может быть изменена (модифицирована) такими способами, которых не допустили бы обычные физические понятия» [68 Eddington (1935), с. 302.]. Подобные же идеи высказывал нейрофизиолог сэр Джон Экклз, который суммировал свое предположение следующим образом:
«Нейрофизиологическая гипотеза состоит в том, что "воля" модифицирует пространственно-времен­ную активность сети нейронов путем создания прост­ранственно-временных "полей влияния", которые ста­новятся действующими благодаря этой уникальной детекторной функции активной коры мозга. Следует заметить, что "воля" или "влияние ума" сами имеют в какой-то степени пространственно-временной харак­тер и потому могут оказывать столь эффективное действие» [69 Eccles (1953).].
Позднее ряд подобных, но более конкретных пред­положений был высказан физиками и парапсихолога­ми [70 Например, Walker (1975); Whiteman (1977); Hasted (1978); Lawden (1980).] (раздел 1.8).
В согласии с этими предположениями современ­ная виталистическая теория могла бы основываться на гипотезе, что энтелехия, используя терминологию Дриша, организует физико-химические системы пу­тем воздействия на физически недетерминированные события в статистических пределах, устанавливаемых энергетической причинностью. Чтобы действовать подобным образом, она сама должна обладать прост­ранственно-временной организацией.
Но тогда как энтелехия приобретает такую орга­низацию? Возможный ответ предлагается интеракционистской теорией памяти, описанной в разделе 1.7. Если воспоминания физически не сохраняются в мозгу, но каким-то образом способны действовать непосредственно через время [71 Сравните с концепцией «мнемонической причинности», обсуждавшейся Бертраном Расселом (Bertrand Russell, 1921).], то они не должны быть ограничены индивидуальным мозгом, они могут переходить от человека к человеку, или своего рода «обобщенная» память должна наследоваться от бес­численных индивидов прошлого.
Эти идеи можно обобщить, включив сюда инстинк­ты животных. Инстинкты могут наследоваться через коллективную память видов; инстинкт здесь выступает как привычка, приобретенная не только индивидом, но видом как целым.
Подобные идеи уже высказывались многими авто­рами [72 Идея о том, что память и инстинкт есть два аспекта одного и того же явления, выдвигалась в числе прочих такими авторами, как Butler (1878), Semon (1921) и Rignano (1926); однако они предполагали, что наследование памяти осуще­ствляется физически, через семенную плазму, что требует привлечения ламарковской концепции наследования (приобретенных признаков.— Прим. пер.).], например исследователь психических явлений У. Карингтон предположил, что инстинктивное пове­дение, такое как плетение паутины у пауков, «может быть обусловлено тем, что индивидуальное существо (например, паук) включено в большую систему (или коллективное подсознательное, если угодно), в кото­рой сохраняется весь опыт данного вида в области пле­тения паутины [73 Carington (1945).]. Зоолог сэр Алистер Харди развил эту идею, предположив, что этот обобществленный опыт действует как своего рода «психический проект»:
«Могут быть два параллельных потока информа­ции: код ДНК, обеспечивающий возможность действия отбора на изменяющуюся физическую форму органи­ческого потока, и психический поток обобществленно­го опыта — подсознательный "проект" вида, который вместе с окружающей средой будет отбирать тех особей в популяции, которые способны лучше продол­жать жизнь вида» [74 Hardy (1965), с. 257.].
В этих предположениях способ наследования, зави­сящий от нефизических процессов, подобных памяти, ограничен сферой поведения. Дальнейшее обобщение этой идеи с включением наследования формы привело бы к ее соприкосновению с концепцией Дриша об энтелехии: характерный рисунок, налагаемый на фи­зико-химическую систему энтелехией, зависел бы от пространственно-временной организации самой энтелехии в результате процесса наподобие памяти. Например, эмбрион морского ежа развивался бы так, как он развивается, поскольку его энтелехия содержит «память» о процессах развития всех предшествовав­ших морских ежей; более того, «память» личиночных и взрослых форм предшествовавших морских ежей давала бы возможность энтелехии направлять развитие к соответствующим нормальным формам, даже если эмбрион был поврежден, что объясняет феномен регуляции.
Итак, возможная виталистическая теория морфогенеза может быть в итоге сформулирована следующим образом: генетическое наследование ДНК определяет все белки, которые организм способен синтезировать. Но организация клеток, тканей и органов, а также коор­динация развития организма как целого определяется энтелехией. Последняя наследуется нематериальным путем от живших в прошлом представителей того же вида; она не является разновидностью вещества или энергии, хотя и действует на физико-химические систе­мы контролируемого ею организма. Такое воздействие возможно, поскольку энтелехия работает как набор «скрытых переменных», которые влияют на вероятностные процессы.
Такая теория, безусловно, не бессмысленна и, воз можно, могла бы быть проверена экспериментально, но она кажется существенно неудовлетворительной просто потому, что она виталистическая. Энтелехия есть понятие существенно нефизическое по определению; даже несмотря на то, что она может, согласно гипотезе, действовать на материальные системы путем создания набора переменных, которые с точки зрения квантовой теории являются скрытыми, это все равно было бы действием чужеродного на чужеродное. Физический мир и нефизическая энтелехия никогда не могут быть объяснены или поняты на одном и том же языке.
Этот дуализм, присущий всем виталистическим те­ориям, кажется особенно условным в свете открытий молекулярной биологией «самосборки» таких слож­ных структур, как рибосомы и вирусы, что указывает на отличие от кристаллизации лишь в степени, но не в качестве. Хотя самоорганизация целостных живых организмов более сложна, чем у рибосом и вирусов, и приводит к значительно большей внутренней гетеро­генности, здесь имеется достаточное сходство, чтобы предположить и в этом случае различие лишь в степе­ни. Так, по крайней мере, предпочитают думать после­дователи как механистических, так и организмических теорий.
Возможно, виталистическую теорию следовало бы принять, если бы нельзя было себе представить друго­го удовлетворительного объяснения феноменов жиз­ни. В начале этого века [75 Имеется в виду XX век.— Прим. пер.], когда казалось, что витализм является единственной альтернативой механистичес­кой теории, он пользовался значительной поддержкой, несмотря на присущий ему дуализм. Но развитие организмической теории в последние 50 лет предложило другую возможность, которая, включив многие аспек­ты витализма, но в более широкой перспективе, значи­тельно превзошла его.

2.4. Органицизм
Организмические теории морфогенеза развива­лись под различными влияниями: некоторые — из фи­лософских систем, особенно теории А. Н. Уайтхеда и Дж. К. Сматса; другие — из современной физики, в частности из теории поля; третьи — из гештальт-пси­хологии, которая сама испытывала сильное воздейст­вие концепции физических полей; а некоторые — из витализма Дриша [76 Обсуждение этих влияний и описание последующего развития организмических идей дает Haraway (1976). Наилучшее среди ранних изложений организмического подхода к объяснению морфогенеза содержится у Bertalanffy (1933).].
Эти теории рассматривают те же проблемы, кото­рые Дриш считал неразрешимыми с механистических позиций,— регуляцию, регенерацию и репродукцию,— но там, где для объяснения свойств целостности и на­правленности, проявляемых развивающимися орга­низмами, Дриш предлагал нефизическую энтелехию, органицисты предложили морфогенетические (или эмбриональные, или свойственные развитию) поля.
Эта идея была выдвинута независимо А. Гурвичем в 1922 [77 Gurwitsch (1922).] и П. Вейсом в 1926 году [78 Систематическое изложение идей Вейса дано в его книге «Принципы развития» («Principles of Development», 1939).]. Однако, помимо утверждения, что морфогенетические поля играют важную роль в контроле морфогенеза, ни один из этих авторов не определял, что такое эти поля и как они ра­ботают. Терминология полей вскоре была воспринята другими учеными, работающими в области биологии развития, но она оставалась слабо разработанной, хотя и служила для создания аналогий между свойствами живых организмов и неорганических электромагнит­ных систем. Например, если магнит из железа разре­зан на две половинки, получаются два целых магнита, благодаря свойствам магнитного поля; подобно этому, морфогенетические поля предлагались как объясне­ние «целостности» отделенных частей организмов, которые были способны вырасти в целые организмы.



Рис. 5. Часть «эпигенетического ландшафта», иллюстриру­ющая концепцию хреоды как канализированного пути измене­ния (из Waddington, 1957)


К. X. Уоддингтон предложил более широкое толкова­ние морфогенетических полей, включив в рассмотрение временной аспект развития. Он назвал эту новую кон­цепцию хреодой (от греческого chrз — необходимо и hodos — путь) и иллюстрировал ее с помощью простого трехмерного «эпигенетического ландшафта» (рис. 5) [79 Waddington (1957), глава 2.]. В этой модели путь, по которому движется шарик, когда он катится вниз, соответствует истории развития опре­деленной части яйца. По мере развития эмбриологии появляются разветвляющиеся серии альтернативных путей развития, представленные «долинами». Они со­ответствуют путям развития различных типов органа, ткани и клетки. В организме они вполне различимы: например, почка и печень имеют различные структуры и не переходят друг в друга через серию промежуточных форм. Развитие канализировано по направлению к опре­деленным конечным точкам. Генетические изменения, или пертурбации, в окружающей среде могут «толкнуть» направление развития (представленное путем, по которому движется шарик) из глубины «долины» на соседний «холм», но, если оно не будет переброшено через вершину холма в соседнюю долину, процесс раз­вития найдет путь назад. Он вернется не к начальной точке, а к более поздней позиции на канализованном пути изменений. Это представляет регуляцию.
Концепция хреоды очень близка идее морфогенети­ческих полей, но она делает явным измерение времени, которое в морфогенетических полях присутствует в не­явном виде.
Недавно обе эти концепции были существенно про­двинуты математиком Рене Томом, который сделал по­пытку создать математическую теорию, описывающую не только морфогенез, но также поведение и язык [80 Thorn (1975a).]. Его главной задачей было найти подходящий математи­ческий формализм для этих проблем, которые до сих пор не поддавались математической обработке. Конеч­ная цель состоит в том, чтобы построить математичес­кие модели, соответствующие процессам развития на­столько близко, насколько это возможно. Эти модели должны быть топологические, скорее, качественные, чем количественные, и не должны зависеть от какой-ли­бо конкретной схемы причинного объяснения: «Одна существенная особенность применения нами локаль­ных моделей состоит в том, что мы ничего не подразуме­ваем под "конечной природой реальности"; даже если она когда-либо обнаружится посредством анализа, слишком сложного для описания, только часть ее про­явления — так называемые "наблюдаемые" (observ-ables) в конечном счете пригодны для макроскопичес­кого описания системы. Фазовое пространство нашей динамической модели определено с использованием лишь таких "наблюдаемых" и без ссылок на какие-либо более или менее хаотические базовые структуры» [81 Там же, с. 6 — 7.].
Проблема с этим подходом состоит в том, что он яв­ляется по существу описательным; он мало что дает для объяснения морфогенеза. Это характерно для всех су­ществующих организмических теорий морфогенеза. Сравним, например, хреоду Уоддингтона и энтелехию Дриша. Обе заключают в себе идею о том, что развитие направляется и располагается (канализируется) в про­странстве и времени чем-то, что само не может рассма­триваться как принадлежащее определенному месту и времени; оба видят это что-то как содержащее в самом себе конец и цель процесса развития, и вследствие этого оба предлагают способ объяснения регуляции. Главное различие между ними состоит в том, что Дриш пытался разъяснить, как предложенный им процесс может работать на практике, а Уоддингтон этого не де­лал. Концепция хреоды была менее уязвима для крити­ки, потому что оставалась столь неопределенной [82 Уоддингтон даже не выразил ясно организмическую основу своей концепции по причине, которую он изложил в следующем месте своей книги, написанной в конце своей деятельности:
«Поскольку характер у меня не агрессивный, а жить мне довелось в агрессивный и антиметафизический период, я предпочел не выражать публично эти фило­софские взгляды. Эссе, написанное мной около 1928 г., "Противоречие между витализмом и механицизмом и процесс абстрагирования" никогда не было напечатано. Вместо этого я стремился сделать точку зрения Уайтхеда пригодной для использования в условиях конкретных экспериментов. Тогда биологи, не интересующиеся ме­тафизикой, не замечают, что лежит в основе, хотя они обычно реагируют так, как будто чувствуют смутную тревогу» (Waddington (ed.), 1969, с. 72-81).]. Фактически, Уоддингтон рассматривал концепции хреоды и морфогенетических полей как «по существу способ, удобный для описания» [83 Waddington (ed.) (1969), с. 238, 242.]. Подобно многим дру­гим органицистам, он отрицал, что предлагает опериро­вать чем-либо другим, нежели известными физичес­кими причинами [84 Например, Elsasser (1966, 1975); von Bertalanfi (1971). Обсуждение такого «механистического органицизма» см. Sheldrake (1981).]. Однако не все органицисты это отрицали, некоторые оставляли вопрос открытым. Такое явно уклончивое поведение можно проиллюстрировать следующим обсуждением морфогенетического поля у Б. К. Гудвина:

«Один аспект поля состоит в том, что на него могут влиять электрические силы. Было обнаружено, что дру­гие развивающиеся и регенерирующие организмы имеют интересную и значительную электрическую сеть, но я не хотел бы предположить, что морфогенетическое по­ле имеет по существу электрическую природу. Химичес­кие вещества также влияют на полярность и другие про­странственные аспекты развивающихся организмов; но опять-таки я не хотел бы делать отсюда вывод, что морфогенетическое поле имеет по существу химическую или биохимическую природу. Мое убеждение состоит в том, что исследование этого поля должно проводиться при допущении, что оно имеет природу какую-либо из упомянутых, или никакую из них, или все сразу; но я считаю, что, несмотря на агностицизм в отношении его материальной природы, оно играет главную роль в про­цессе развития» [85 Goodwin (1979), с. 112-113.].

Открытость этой позиции делает ее наиболее мно­гообещающей отправной точкой для построения об­стоятельной организмической теории морфогенеза. Но очевидно, что, если морфогенетические поля счи­таются полностью объяснимыми с помощью извест­ных физических принципов, они представляют собой не что иное, как неясную терминологию, наложенную на усложненную версию механистической теории. Только если допускается, что они играют причинную роль, не признанную физикой сегодня, может быть построена теория, доступная проверке. Такая возмож­ность исследуется в следующих главах.
Глава 3
Причины формы
3.1. Проблема формы
Не очевидно, что форма вообще представляет ка­кую-то проблему. Окружающий нас мир полон форм, мы узнаем их в каждом акте восприятия. Но легко за­бываем, что существует глубокая пропасть между этим аспектом нашего опыта, который мы воспринимаем просто как само собой разумеющееся, и количествен­ными факторами, которыми занимается физика: мас­сой, моментом, энергией, температурой, давлением, электрическим зарядом и т.д [86 Прекрасное введение в проблему органической формы можно найти в Sinnott (1963).].
Соотношения между количественными факторами физики могут быть выражены математически, и физи­ческие изменения — описаны с помощью уравнений. Создание этих уравнений возможно, потому что со­храняются фундаментальные физические величины в соответствии с принципами сохранения массы и энер­гии, момента, электрического заряда и т. д.: общее ко­личество массы и энергии, момента, электрического заряда и некоторых других величин перед данным фи­зическим изменением равно их общему количеству после него. Но форма не входит в эти уравнения: она не является векторной или скалярной величиной и она не сохраняется. Например, если букет цветов был бро­шен в печь и превратился в пепел, общее количество вещества и энергии остается тем же, но форма цветов просто исчезает.
Физические величины можно измерить инстру­ментами с высокой степенью точности. Но формы не могут быть измерены в количественных единицах, да этого и не нужно даже ученым. Ботаник не измеряет различие между двумя видами по показаниям шкалы прибора; и энтомолог не распознает бабочек с помо­щью какого-либо механизма, как и анатом — кости и гистолог — клетки. Все эти формы распознаются непо­средственно. Затем образцы растений сохраняются в гербариях, бабочки и кости — в шкафах, а клетки — на предметных стеклах микроскопа. Как формы, они про­сто являются сами собой, их нельзя свести к чему-либо еще. Описание и классификация форм фактически есть главная задача многих областей науки; даже в та­кой точной науке, как химия, главная цель состоит в определении форм молекул, представляемых в виде диаграмм как двумерные «структурные формулы» или как трехмерные модели типа «шарики и палочки».
Формы почти всех простейших систем могут быть представлены только визуально, в виде фотографий, рисунков, диаграмм или моделей. Их нельзя предста­вить математически. Даже наиболее продвинутые топологические методы еще недостаточно разработа­ны, чтобы давать математические формулы, скажем, жирафа или дуба. Некоторые из новых методов, раз­работанных Томом и другими, со временем, возмож­но, могут быть использованы для решения подобных проблем, но здесь есть математические трудности не только практического, но и принципиального харак­тера [87 Обсуждение этой проблемы см. у Р. Тома (Thom, 1975а).].
Если простое описание даже простейших статичес­ких форм представляет математическую проблему не­имоверной сложности, то описание изменения формы, или морфогенеза, еще труднее. Это предмет созданной Томом «теории катастроф», которая классифицирует и описывает в общих терминах возможные типы изме­нения форм, или «катастрофы». Он применяет свою теорию к рассмотрению проблем морфогенеза путем конструирования математических моделей, в которых конец или цель морфогенетического процесса — конечная форма представлена аттрактором в морфогенетическом поле. Он постулирует, что каждый объект, или физическая форма, может быть представлен та­ким аттрактором и что весь морфогенез «может быть описан через исчезновение аттракторов, представляю­щих начальные формы, и их замещение путем захвата аттракторами, представляющими конечные формы» [88 Там же, с. 320.]. Для разработки топологических моделей, которые соответствуют частным морфогенетическим процес­сам, найдены формулы в результате сочетаний проб и ошибок с вдохновенными догадками. Если математиче­ское выражение дает слишком много решений, в него должны быть введены ограничения; а если функция слишком ограничена, вместо нее используется более общая функция. С помощью таких методов Том наде­ется со временем получить возможность построить топологические выражения, которые соответствуют деталям реальных морфогенетических процессов. Но даже если эта надежда оправдается, такие модели, вероятно, не позволят делать количественные предска­зания. Их главная ценность в том, что они могут при­влечь внимание к формальным аналогиям между раз­личными типами морфогенеза [89 Thom (1975b).]. На первый взгляд для этого топологического подхода кажется наиболее при­емлемым математический формализм теории инфор­мации. Но на самом деле область применения теории информации очень ограниченна. Изначально она была разработана инженерами телефонных устройств в свя­зи с передачей посланий от источника через канал к приемнику; она занималась главным образом тем, как характеристики канала влияют на количество инфор­мации, которая может быть передана за данное время. Один из основных результатов состоит в том, что в закрытой системе приемнику не может быть передано информации больше, чем содержалось в источнике, хотя форма информации может быть изменена, напри­мер, от точек и тире азбуки Морзе можно перейти к словам. Информационное содержание события опре­деляется не тем, что случилось, но лишь по его отноше­нию к тому, что могло бы случиться вместо него. Для этого обычно используются бинарные символы, и тогда информационное содержание передаваемого образа определяется числом положительных или отрицатель­ных решений, которое требуется для выбора класса этого образа среди известного числа классов.
В биологии эта теория имеет некоторое отношение к количественному исследованию передачи импуль­сов нервными волокнами; в меньшей степени она от­носится к передаче последовательности оснований ДНК родителей к ДНК их потомства, хотя даже в та­ком простом случае она может приводить к серьезным ошибкам, поскольку в живых организмах случаются события, которые не происходят в телефонных про­водах: мутации генов, инверсии частей хромосом, транслокации и др. Но теория информации неприложима к биологическому морфогенезу: она рассмат­ривает только передачу информации в закрытых системах и не может допустить, чтобы при этом про­исходило увеличение количества информации [90 Обсуждение границ применимости теории информации в биологии имеется у Уоддингтона (Waddington, 1975, с. 209-230).]. Раз­вивающиеся организмы — это не закрытые системы, и их развитие эпигенетично, то есть сложность формы и организации возрастает [91 Эпигенез — зародышевое развитие с постепен­ным новообразованием органов. Теорию эпигенеза обосновал один из родоначальников эмбриологии К. Ф. Вольф — немец по происхождению, с 1767 года работавший в Петербургской Академии наук. В своей книге «Тео­рия зарождения» (1759) на основе данных о росте растений и развитии животного эмбрио­на Вольф показывает, что в зародыше органы не предсуществуют, а развиваются в определенной последовательности и при этом про­ исходит образование новых форм. Эпигенез близко подходит к пониманию развития как возникновения новых качеств. В XVIII веке эпигенетические представления развивали также П. Мопертюи, Дж. Нидхэм, в России — А. Н. Радищев и другие ученые.— Прим. пер.]. Хотя механистически мыслящие биологи часто говорят о «генетической информации», «позиционной информации» и т. д., как будто эти термины имеют какое-то вполне определен­ное значение, это не более чем иллюзия: они лишь заимствуют жаргон теории информации, пренебрегая ее научной строгостью.
Однако, даже если бы каким-либо методом могли быть построены достаточно детальные математичес­кие модели морфогенетических процессов и даже если бы они давали предсказания, согласующиеся с экспе­риментальными фактами, все же оставался бы вопрос, чему эти модели соответствуют. Тот же вопрос ставит­ся самим фактом согласия математических моделей с эмпирическими наблюдениями в любой области науки.
Один из ответов дает математический мистицизм пифагорейского типа: считается, что Вселенная зави­сит от фундаментального математического порядка, который каким-то образом порождает все эмпиричес­кие феномены; этот трансцендентный порядок выяв­ляется и становится доступным пониманию только с помощью математических методов. Несмотря на то что такая позиция редко высказывается в явном виде, она пользуется большим влиянием в современной науке и, более или менее завуалированная, часто встречается среди математиков и физиков.
Другой вариант ответа состоит в том, что соответст­вие моделей эксперименту объясняется тенденцией на­шего ума искать и находить порядок в опыте: упорядо­ченные структуры математики, творения человеческого разума накладываются на опыт, и те из них, которые не согласуются с опытом, отбрасываются; таким образом, в результате процесса, напоминающего естественный отбор, сохраняются математические формулы, которые дают наилучшее соответствие. С этой точки зрения научная деятельность направлена только на разработку и эмпирическую проверку математических моделей более или менее изолированных и определяемых объ­ектов нашего мира; она не может привести к фундамен­тальному пониманию реальности.
Однако в отношении проблемы формы существу­ет иной подход, который не нуждается ни в принятии пифагорейского мистицизма, ни в отказе от возмож­ности объяснения. Если формы вещей должны быть поняты, они могут быть объяснены не обязательно на языке чисел, но с помощью более фундаментальных форм. Платон считал, что формы в мире чувственного опыта подобны несовершенным отражениям транс­цендентных, архетипных Форм, или Идей. Но эта док­трина, испытывающая сильное влияние мистицизма пифагорейцев, не могла объяснить, как вечные Фор­мы относятся к миру изменчивых явлений. Аристо­тель полагал, что эту проблему можно разрешить, рас­сматривая формы вещей скорее как имманентные, нежели как трансцендентные: специфические фор­мы не только были присущи объектам, но фактически были причиной того, что объекты принимали харак­терные формы.
Такая альтернатива пифагорейскому мистицизму была предложена в современных немеханистических теориях морфогенеза. В системе Дриша, которая явно опиралась на систему Аристотеля, специфические формы живых организмов возникают в результате действия неэнергетического фактора, энтелехии. Морфогенетические поля и хреоды органицистов играют подобную же роль в направлении морфогенетических процессов к созданию специфических конечных форм. Но природа этих полей и хреод до сих пор оставалась неясной.
Эта неясность может быть отчасти обусловлена платоновской тенденцией большей части организмической мысли [92 Многочисленные примеры сочетания аспектов организмической философии с явно неоплатоническими рассуждениями содержатся у Райера (Ruyer, 1974)) в его сообщении о малых неогностических группах в США, среди членов которых было много выдающихся ученых.], наиболее отчетливо представленной в философской системе Уайтхеда. Уайтхед постулиро­вал, что все подлинные события включают то, что он назвал Вечными Объектами; последние в совокупнос­ти образуют сферу возможности и включают все возможные формы; действительно, они сильно напомина­ют платоновские Формы [93 Emmett (1966).]. Но, очевидно, метафизичес­кое понятие метафизических полей как аспектов пла­тоновских Форм, или Вечных Объектов, не особенно ценно для экспериментальной науки. Только если они рассматриваются как физические сущности, которые производят физические эффекты, они могут помочь прийти к научному пониманию морфогенеза.
Организмическая философия включает как био­логию, так и физику; следовательно, если принимает­ся, что морфогенетические поля играют причинную роль в биологическом морфогенезе, они также долж­ны играть причинную роль в морфогенезе более про­стых систем, таких как кристаллы и молекулы. Такие поля не признаются в существующих физических те­ориях. Поэтому важно исследовать вопрос о том, в какой степени эти теории способны объяснить мор­фогенез чисто химических систем. Если они могут обеспечить адекватное объяснение, тогда идея морфогенетических полей не представляет интереса; но если не могут, тогда открыт путь для новой гипоте­зы причинности формы через морфогенетические поля, как в биологических, так и в небиологических системах.

3.2. Форма и энергия
В ньютоновской физике вся причинность рассмат­ривалась на языке энергий, с позиций принципа дви­жения и изменения.
Все движущиеся вещи имеют энергию — кинетиче­скую энергию движущихся тел, тепловые колебания и электромагнитное излучение,— и эта энергия может вызывать движение других тел. Покоящиеся вещи так­же могут обладать энергией, а именно потенциальной энергией, обусловленной их стремлением к движению; они покоятся лишь потому, что их удерживают силы, противостоящие этому стремлению.
Предполагалось, что гравитационное притяжение зависит от силы, которая действует на расстоянии, вызывая движение тел или сообщая им стремление к движению, или потенциальную энергию. Однако при­чина существования самой этой силы притяжения оставалась неизвестной. В противоположность этому сейчас гравитационные и электромагнитные явления объясняются на языке полей. В то время как ньюто­новские силы мыслились как возникающие каким-то неизвестным образом из материальных тел и распро­страняющиеся из них в пространстве, в современной физике первичными считаются поля: они лежат в ос­новании как материальных тел, так и пространства между ними.
Картина усложняется тем, что имеются поля раз­личных типов. Во-первых, гравитационное поле, кото­рое в общей теории относительности Эйнштейна при­равнивается к пространству-времени, и считается, что оно искривляется в присутствии вещества. Во?вторых, электромагнитное поле, в котором локализованы элек­трические заряды и через которое электромагнитные излучения распространяются как вибрационные воз­мущения. Согласно квантовой теории, эти возмущения есть подобные частицам фотоны, связанные с дискрет­ными квантами энергии. В-третьих, в квантовой теории поля вещества субатомные частицы рассматриваются как кванты возбуждения материальных полей. Каждый сорт частиц имеет свой особый вид поля: протон — это квант протон-антипротонного поля, электрон — квант электрон-позитронного поля и так далее.
В этих теориях физические явления объясняются с помощью комбинации концепций пространственных полей и энергии, а не только на языке энергий. Таким образом, хотя энергия может считаться причиной изменения, порядок изменения зависит от пространст­венной структуры полей. Эти структуры производят физические эффекты, но они сами по себе не являют­ся видами энергии; они действуют как «геометричес­кие», или пространственные, причины. Принципиаль­ное различие между этой идеей и представлением об исключительно энергетической причинности иллюст­рируется контрастом между теориями гравитации Ньютона и Эйнштейна: например, согласно первой те­ории, Луна движется вокруг Земли, потому что притя­гивается к ней силой притяжения; согласно второй — Луна делает это, поскольку искривлено само простран­ство, в котором она движется.


Рис. 6. Диаграмма, представляющая нестабильное (А), ста­бильное (В) и отчасти стабильное (С) состояния


Современное понимание структуры химических систем зависит от представлений квантовой механики и электромагнетизма; гравитационные эффекты не­значительны, и ими можно пренебречь. Возможные способы соединения атомов друг с другом даются известным из квантовой механики уравнением Шредингера, которое позволяет рассчитывать орбитали электронов на языке вероятностей; в квантовой тео­рии поля вещества эти орбитали могут рассматривать­ся как структуры в электрон-позитронном поле. Но по­скольку электроны и ядра атомов несут электрический заряд, они также связаны с пространственными струк­турами электромагнитных полей и, следовательно, с потенциальными энергиями. Не все возможные про­странственные сочетания данного числа атомов имеют одинаковую потенциальную энергию, и только соче­тание с наименьшей потенциальной энергией будет стабильно по причинам, указанным на рис. 6. Если сис­тема находится в состоянии с энергией большей, чем в возможных альтернативных состояниях, любое малое смещение (например, из-за теплового возбуждения) приведет к ее переходу в другое состояние (А). Если, с другой стороны, она находится в состоянии с энергией меньшей, чем в возможных альтернативных состоя­ниях, после небольшого смещения она вернется в это исходное состояние, которое будет стабильным (В). Система может также временно находиться в состоя­нии, которое не является наиболее стабильным до тех пор, пока она не сдвинута выше «порогового» уровня (С); когда это случается, она переходит в более ста­бильное состояние с меньшей энергией.
Эти энергетические соображения определяют, какое состояние химической структуры является наи­более стабильным, но они не объясняют пространствен­ные характеристики этого состояния; эти характерис­тики представлены на рис. 6 как линии, по которым катится шарик и которые действуют как барьеры, огра­ничивающие его движение. Эти барьеры зависят от пространственных структур, образуемых полями веще­ства и электромагнетизма.
Согласно второму закону термодинамики, спон­танные процессы в закрытой системе стремятся к со­стоянию равновесия; когда это происходит, изначаль­ные различия в температуре, давлении и т. д. между различными частями системы стремятся к нулю. На техническом языке энтропия изолированной мак­роскопической системы либо остается постоянной, либо возрастает.
Значение этого закона в популярных изложениях часто преувеличивается; в частности, термин «энтропия» употребляется как синоним «беспорядка». Тогда возрастание сложности организации, происходящее в процессе эволюции и развития живых организмов, оказывается противоречащим принципу возрастания энтропии. Это затруднение возникает из-за непони­мания границ применения науки термодинамики. Во-первых, он применим только к закрытым системам, тогда как живые организмы — это открытые системы, обменивающиеся с окружающей средой веществом и энергией. Во-вторых, он имеет дело только с внутрен­ними отношениями между теплом и другими формами энергии: он применим к энергетическим факторам, которые влияют на химические и биологические струк­туры, но не объясняет возникновения этих структур. И в-третьих, техническое определение энтропии слабо связано с каким-либо нетехническим понятием беспо­рядка; в частности, оно не имеет отношения к порядку того типа, который существует в химических и биоло­гических системах. Согласно третьему закону термоди­намики, при абсолютном нуле температуры энтропии всех чистых твердых кристаллических веществ равны нулю. С термодинамической точки зрения они совер­шенно упорядочены, поскольку в этом случае нет бес­порядка, обусловленного тепловым возбуждением. Но все они упорядочены одинаково: нет различия в эн­тропии между простым кристаллом соли и кристаллом чрезвычайно сложной органической макромолекулы, такой как гемоглобин. Это означает, что большая струк­турная сложность последней не может быть измерена с помощью энтропии.
Контраст между порядком в смысле химической или биологической структуры и термодинамическим порядком вследствие неравных температур и т. д. в большой системе, состоящей из бесчисленных ато­мов и молекул, можно проиллюстрировать на примере процесса кристаллизации. Если раствор соли в сосуде поместить в охлаждаемый объем, то при охлаждении раствора соль кристаллизуется. Вначале составляющие его ионы равномерно распределены в растворе, но, ког­да происходит кристаллизация, они упорядочиваются в кристаллах, и сами кристаллы также упорядочивают­ся, образуя макроскопические симметричные струк­туры. С морфологической точки зрения произошло значительное увеличение порядка; но с точки зрения термодинамики имеет место уменьшение порядка, возрастание энтропии, вследствие выравнивания тем­пературы в системе (раствор и его окружение) и высво­бождения тепла в процессе кристаллизации, что при­водит к увеличению теплового возбуждения молекул растворителя.
Подобным же образом, когда эмбрион животного растет и развивается, происходит возрастание энтро­пии термодинамической системы, состоящей из эмбри­она и окружения, из которого он получает питание и в которое он отдает тепло и выделяет продукты обмена. Второй закон термодинамики подчеркивает эту зави­симость живых организмов от внешних источников энергии, но он никак не может объяснить их специфи­ческие формы.
Используя наиболее общие термины, можно ска­зать, что форма и энергия обратно пропорциональны друг другу: энергия есть принцип изменения, а форма, или структура, может существовать лишь до тех пор, пока она сохраняет определенную стабильность и со­противление изменению. Это противостояние вполне очевидно в отношении между состояниями вещества и температурой. При достаточно низких температурах вещества существуют в кристаллических формах, в которых организация молекул демонстрирует высо­кую степень регулярности и порядка. Когда темпера­тура повышается, тепловая энергия в некоторой точке вызывает разрушение кристаллической формы, твердое вещество плавится. В жидком состоянии молеку­лы располагаются в короткоживущих (преходящих) структурах, которые постоянно смещаются и изменя­ются. Силы между молекулами создают поверхност­ное натяжение, которое придает простые формы жидкости в целом, как в сферических каплях. При дальнейшем повышении температуры жидкость испа­ряется; в газообразном состоянии молекулы изолиро­ваны и ведут себя более или менее независимо друг от друга. При еще более высоких температурах сами молекулы распадаются на атомы, а при дальнейшем повышении температуры даже атомы распадаются с образованием газа из смеси электронов и атомных ядер или плазмы.
Если эта последовательность рассматривается в об­ратном порядке, то по мере понижения температуры появляются все более сложные и организованные структуры, вначале наиболее стабильные и в конце наименее стабильные. Когда плазма охлаждается, соответствующие количества электронов собираются вокруг атомных ядер на своих орбиталях. При более низких температурах атомы соединяются в молекулы. Затем, по мере того как газ конденсируется в кап­ли, в игру вступают супрамолекулярные [94 Супрамолекулярные (от лат. supra — сверх, больше, над) — сверх- или надмолекулярные силы, в результате действия которых молекулы объединяются в структуры более высокого, надмолекулярного уровня организации.— Прим. пер.] силы. Нако­нец, когда жидкость кристаллизуется, устанавливается высокая степень супрамолекулярного порядка.
Эти формы появляются самопроизвольно. Их нель­зя объяснить на языке внешней энергии, кроме как в негативном смысле — что они могут возникнуть и существовать только ниже некоторой температуры. Их можно объяснить через внутреннюю энергию только до той степени, что из всех возможных струк­тур будет стабильна лишь та, которой соответствует наименьшая потенциальная энергия, поэтому система будет стремиться спонтанно принять именно такую структуру.

3.3. Предсказание химических структур
Квантовая механика может описать в деталях элек­тронные орбитали и энергетические состояния простей­шей из всех химических систем — атома водорода. Для более сложных атомов и даже для простейших химичес­ких молекул ее методы уже не столь точны, сложность вычислений становится непреодолимой и могут исполь­зоваться только приближенные методы. Для сложных молекул и кристаллов детальные вычисления невозмож­ны, по крайней мере на практике. Структуры молекул и расположение атомов внутри кристаллов могут быть определены эмпирическим путем, химическими и крис­таллографическими методами; эти структуры действи­тельно могут быть более или менее предсказуемы хими­ками и кристаллографами на основе эмпирических законов. Но это сильно отличается от фундаментального объяснения химических структур с помощью волнового уравнения Шредингера.
Важно осознать это серьезное ограничение кван­товой механики. Конечно, она помогает достичь ка­чественного или полуколичественного понимания химических связей и некоторых аспектов кристал­лов, таких как различие между изоляторами и провод­никами. Но она, исходя из своих начальных принци­пов, не позволяет предсказать формы и свойства даже простых молекул и кристаллов. Ситуация стано­вится еще хуже для жидкого состояния, для которого до сих пор нет удовлетворительного количественного описания. И не стоит строить иллюзии относительно того, что квантовая механика может дать детальное и точное объяснение форм и свойств очень сложных молекул и агрегатов макромолекул, изучаемых био­химиками и молекулярными биологами, не говоря уже о гораздо большей сложности форм и свойств да­же простейшей живой клетки.
Сейчас настолько распространено убеждение в том, что химия может обеспечить прочное основание для механистического понимания жизни, что кажется необходимым подчеркнуть, насколько шатки основы физической теории, на которые опирается сама хими­ческая наука. По словам Лайнуса Полинга:
«Мы можем верить физику-теоретику, который говорит нам, что все свойства можно рассчитать с помощью известных методов — решения уравнения Шредингера. Однако в действительности мы видели, что за 30 лет, прошедшие с открытия уравнения Шредингера, было сделано всего лишь несколько точ­ных неэмпирических квантово-механических расче­тов свойств веществ, в которых заинтересован химик. Для получения большей части информации о свойствах веществ химик все еще должен опираться на эксперимент» [95 Pauling (1960), с. 220.].
Хотя это было опубликовано двадцать лет назад и с тех пор были достигнуты значительные успехи в совершенствовании приближенных методов вычисле­ний в квантовой химии, положение по существу не изменилось и сегодня.
Тем не менее можно возразить, что детальные расче­ты в принципе могут быть сделаны. Но, даже допустив ради дискуссии, что такие расчеты можно осуществить, нельзя утверждать заранее, что они будут верными, то есть будут согласовываться с эмпирическими наблю­дениями. Так что в настоящее время нельзя считать до­казанным традиционное допущение о том, что сложные химические и биологические структуры могут быть полностью объяснены в рамках существующей физиче­ской теории.

Рис. 7. Возможные комбинации различных количеств стро­ительных блоков, которые можно соединять друг с другом либо концами, либо боками

Причины того, что трудно, если вообще возможно, предсказать форму сложной химической структуры, исходя из свойств составляющих ее атомов, может быть, можно сделать более понятными с помощью простой иллюстрации. Рассмотрим элементарные строительные блоки, которые можно добавлять друг к другу по очереди либо с концов, либо сбоку (рис. 7). С двумя строительными блоками имеем 2=4 воз­можные комбинации; с тремя — 2 = 8; с четырьмя — 24 = 16; с пятью — 25 = 32; с десятью — 2'° = 1024; с двадцатью — 220 = 1 048 576; с тридцатью — 230 = 1 073 741 824 и так далее. Число возможностей вскоре становится огромным.



Рис. 8. Диаграммы, представляющие возможные структуры систем с возрастающей степенью сложности. В случае А есть единственная структура с минимумом энергии, а в случае D воз­можно несколько одинаково стабильных структур


В химической системе различные возможные рас­положения атомов имеют разные потенциальные энер­гии вследствие электрических и других взаимодействий между ними; система будет самопроизвольно стремить­ся обрести структуру с минимальной потенциальной энергией. В простой системе всего лишь с несколькими возможными структурами одна из них может иметь заметно меньшую энергию, чем остальные; на рис. 8 А такая ситуация представлена минимумом на дне «потенциального колодца»; другие менее стабильные возможности представлены локальными минимума­ми на сторонах «колодца». В системах возрастающей сложности число возможных структур увеличивается (рис. 8 В, С, D); при этом вероятность существования уникальной структуры с минимумом энергии уменьша­ется. В ситуации, представленной на рис. 8 D, несколько различных структур будут одинаково стабильными с энергетической точки зрения. Если бы оказалось, что система принимает любую из этих возможных структур наугад или если бы она колебалась между ними, тогда проблемы бы не было. Но если бы она неизменно принимала только одну из этих структур, это означало бы, что какой-то другой фактор, отличный от энергии, определяет, что реализуется именно эта особенная структура из всех других возможных. Но существова­ние такого фактора физикой сегодня не признается.
Хотя химики, кристаллографы и молекулярные биологи и не могут проводить детальные расчеты, необходимые для предсказания для данной системы структуры или структур с минимальной энергией a priori, но они могут использовать различные при­ближенные методы в сочетании с эмпирическими дан­ными по структурам подобных веществ. Обычно эти вычисления не позволяют предсказывать уникальные структуры (кроме как для простейших систем), но поз­воляют получать лишь ряд возможных структур с бо­лее или менее равными минимальными энергиями. Таким образом, оказывается, что эти приближенные результаты подтверждают идею о том, что энергети­ческие соображения недостаточны для объяснения уникальной структуры сложных химических систем. Но этого вывода всегда можно избежать, утверждая, что уникальная стабильная структура должна иметь энергию более низкую, чем любая другая возможная структура. Это утверждение никогда не может быть опровергнуто, поскольку на практике для расчетов могут быть использованы только приближенные мето­ды; поэтому уникальная структура, реализованная в действительности, всегда может быть приписана тон­ким энергетическим эффектам, которые ускользают при вычислениях.
В отношении структуры кристаллов неорганичес­ких веществ эту ситуацию можно проиллюстрировать следующими соображениями Полинга:
«Простые ионные вещества, такие как галогениды щелочных металлов, имеют небольшой выбор струк­тур; существует очень мало стабильных расположе­ний ионов в кристалле, соответствующих формуле М+Х–, и различные факторы, которые влияют на ста­бильность кристалла, вступают в борьбу друг с дру­гом, причем совсем необязательно каждый из них нахо­дит явное выражение при выборе между упаковками хлорида натрия и хлорида цезия. Для сложного веще­ства, такого как слюда, KalSi3O10(OH)2, или zunyite, Al13Si5O20(OH)10Cl, напротив, можно предложить много возможных структур, лишь слегка различающихся по своей природе и стабильности, и можно ожидать, что наиболее стабильная из этих возможных структур — та, которую фактически и принимает вещество,— в своих различных чертах будет отражать различные факторы, определяющие структуру ионных кристал­лов. Оказалось возможным сформулировать набор правил относительно стабильности сложных ионных кристаллов... Эти правила были получены отчасти путем индукции из структур, известных в 1928 году, а отчасти путем дедукции из уравнений, описываю­щих энергию кристалла. Они не являются ни строги­ми в смысле их вывода, ни универсальными в плане их применения, но они оказались полезными в качестве критерия правильности структур, найденных (рас­считанных) для сложных кристаллов, а также в рентгеноструктурных исследованиях, где они позволяют предлагать разумные варианты структур для экспе­риментальной проверки» [96 Там же, с. 543.].



Рис. 9. Вверху: структура фермента фосфоглицераткиназы из мышцы лошади: б?спирали представлены цилиндрами, в-нити — стрелками
Внизу: структура — б?спирального участка в более крупноми масштабе (из Banks et al., 1979)

Диапазон возможных структур становится многое больше в органической химии, особенно в случае макромолекул, таких как белки, полипептидные цепи которых изгибаются, поворачиваются и складываются в сложные трехмерные формы (рис. 9). Надежно установлено, что в условиях, в которых белковая молекула стабильна, она складывается в уникальную структуру.
В многочисленных экспериментах белки заставляли развертываться в различной степени, изменяя их хи­мическое окружение; и затем обнаруживали, что они снова сворачиваются в свою нормальную структуру, когда их помещали в соответствующие условия; начи­ная от различных начальных состояний и следуя раз­личными путями свертывания, они приходят к одной и той же конечной структуре [97 Anfinsen and Sheraga (1975).].
Этой стабильной конечной точкой, по-видимому, является структура с минимальной энергией. Но это не доказывает, что она является единственной воз­можной структурой с минимальной энергией, может быть много других возможных структур с той же ми­нимальной энергией. В самом деле, расчеты, проводи­мые для предсказания трехмерной структуры белков с использованием различных методов аппроксима­ции, неизменно дают слишком много решений. В ли­тературе по свертыванию белков это известно как «проблема множества минимумов» (multiple-mini­mum problem) [98 См. недавно вышедший обзор Anfinsen and Sheraga (1975).].
Есть убедительные причины думать, что сам белок не «проверяет» все эти минимумы, пока не найдет один подходящий:

«Если бы цепь (полипептидная.— Прим. пер.) иссле­довала все возможные конфигурации наугад, путем вращения вокруг различных одиночных связей в струк­туре, потребовалось бы слишком много времени для достижения природной конфигурации. Например, если отдельные остатки несвернутой полипептидной цепи могут существовать только в двух состояниях, что является сильной недооценкой, тогда число воз­можных случайно образованных конформаций для цепи из 150 аминокислотных остатков составляет 10 (хо­тя, конечно, большинство из них, вероятно, будут стерически невозможными). Если бы каждая конформация исследовалась с частотой вращения молекул (10 сек), что является переоценкой, для опробования всех возможных конформаций потребовалось бы при­мерно 10 лет. Поскольку синтез и свертывание цепи белка, такого как рибонуклеаза или лизоцим, занима­ют около 2 минут, ясно, что в процессе свертывания не перебираются все конформаций. Вместо этого, как нам представляется, в ответ на локальное взаимодей­ствие пептидная цепь направляется по возможным низкоэнергетическим путям (число которых относи­тельно невелико), возможно, проходя через уникальные промежуточные состояния к конформаций с самой низкой свободной энергией» [99 Anfinsen and Sheraga (1975).].

Но процесс свертывания не только может быть направлен по определенным путям, он может быть направлен также к одной особенной конформаций с минимальной энергией, выбранной из всех других возможных конформаций с той же самой минималь­ной энергией.
Это обсуждение приводит к общему выводу, что существующие физические теории могут быть в принципе неспособны объяснить уникальные струк­туры сложных молекул и кристаллов; они позволяют предложить набор возможных структур с минималь­ной энергией, но нет доказательств того, что в состоя­нии объяснить тот факт, что реализуется одна, а не другие из этих возможных структур. Поэтому можно себе представить, что фактор, отличный от энергии, выбирает между этими возможностями и, таким обра­зом, определяет специфическую структуру, которую принимает система [100 Сравните с «принципом конечных классов» Эльзассера (Elsasser, 1975).].
Гипотеза, которая сейчас будет излагаться, осно­вана на идее о том, что этот отбор осуществляется причинностью нового типа, пока еще не признанного физикой,— посредством морфогенетических полей.

3. 4. Формативная причинность
Гипотеза формативной причинности предполага­ет, что морфогенетические поля играют причинную роль в развитии и сохранении форм систем на всех уровнях сложности. В этом контексте слово «форма» включает не только форму внешней поверхности или границы системы, но также ее внутреннюю структуру. Предполагаемое возникновение формы вследствие действия морфогенетических полей названо здесь формативной причинностью, чтобы отличить ее от причинности энергетического типа, которой уже так основательно занимается физика [101 Различие между формативной причинностью и энергетической причинностью напоминает различие у Аристотеля между «формальными причинами» и «действенными причинами». Однако гипотеза формативной причинности, развиваемая в последующих главах, коренным образом отличается от теории Аристотеля, в ко­ торой предполагалось существование изначально (извечно) данных форм.]. Так как, хотя мор­фогенетические поля могут вызывать свои эффекты только в сочетании с энергетическими процессами, сами они неэнергетичны.
Идею неэнергетической формативной причиннос­ти легче понять с помощью аналогии из области архи­тектуры. Чтобы построить дом, нужны кирпичи и дру­гие строительные материалы, также необходимы строители, которые кладут эти материалы в должном порядке, и, кроме того, план архитектора, определяю­щий форму дома. Одни и те же строители, делая одно и то же общее количество работы, используя одно и то же количество строительных материалов, могут пост­роить дома различной формы на основе различных планов. Таким образом, план можно рассматривать как причину специфической формы дома, хотя, конечно, это не единственная причина: эта форма никогда не могла бы быть создана без строительных материалов и работы строителей. Аналогичным образом специфиче­ское морфогенетическое поле является причиной спе­цифической формы, принимаемой системой, хотя оно не может действовать без подходящих «строительных блоков» и без энергии, необходимой, чтобы поставить их на место.
Эта аналогия не имеет целью предположить, что причинная роль морфогенетических полей зависит от сознательно созданного проекта, но лишь подчеркива­ет, что не всякая причинность должна быть энергетиче­ской, даже несмотря на то, что все процессы изменения требуют затрат энергии. Сам по себе план дома не явля­ется видом энергии. Даже когда он начертан на бумаге или в конце концов реализован в виде дома, он ничего не весит и не имеет какой-либо собственной энергии Если бумага сожжена или дом разрушен, не происходит измеримого изменения массы или энергии — план просто исчезает. Подобно этому, согласно гипотезе формативной причинности, морфогенетические поля сами по себе неэнергетичны, но тем не менее они иг­рают причинную роль в определении форм систем, с которыми связаны. Ибо, если бы система была связа­на с другим морфогенетическим полем, она бы развивалась иначе [102 С теоретической точки зрения причинная роль морфогенетических полей может быть проана­лизирована в терминах «контр-фактических обусловленностей» (counterfactual condition­als). Обсуждение этих последних можно найти у Mackie(1974).]. Эта гипотеза может быть проверена опытным путем в тех случаях, когда морфогенетические поля, действующие на системы, могут быть изменены (см. ниже разделы 5. 6, 7. 4, 7. 6 и 11. 4).
Морфогенетические поля можно рассматривать к аналоги известных физических полей в том отношении, что они способны упорядочивать физические изменения, несмотря на то что сами они непосредственно наблюдаемы. Гравитационное и электромагнитное по. представляют собой пространственные структуры, которые невидимы, неосязаемы, неслышимы, без вкуса без запаха; они могут быть обнаружены только через соответствующие гравитационные и электромагнитные эффекты. Для того чтобы объяснить тот факт, что физи­ческие системы влияют друг на друга на расстоянии без какой-либо видимой материальной связи между ними, эти гипотетические поля наделяются свойством пересе­кать пустое пространство или даже фактически образо­вывать его. В одном смысле они нематериальны, но в другом — являются аспектами материи, поскольку о них можно узнать что-либо лишь по их действию на материальные системы. В сущности говоря, научное определение материи просто было расширено, чтобы принять в рассмотрение эти поля. Подобно этому, морфогенетические поля есть пространственные структу­ры, обнаруживаемые только по их морфогенетическому действию на материальные системы; они также могут рассматриваться как аспекты материи, если определение материи еще более расширяется, чтобы включить и их.
Хотя в предыдущих разделах обсуждался только морфогенез биологических и сложных химических систем, мы будем предполагать, что гипотеза форма­тивной причинности приложима к биологическим и физическим системам всех уровней сложности. Поскольку система любого типа имеет свою характер­ную форму, то каждая система должна иметь специ­фическое морфогенетическое поле определенного типа: так, должен быть один тип морфогенетического поля для протонов; другой для атомов азота; другой для молекул воды; другой для кристаллов хлористого натрия; другой для клеток мускулов земляных червей; другой для почек овцы; другой для слонов; другой для букового дерева и так далее.
Согласно организмической теории, системы или «организмы» иерархически организованы на всех уровнях сложности [103 Артур Кестлер предложил использовать тер­мин «холон» для таких «саморегулирующихся открытых систем, которые проявляют как авто­номные свойства целого, так и зависимые свой­ства частей» (Koestler and Smythies (eds), 1969, с. 210 — 211). Этот термин применяется шире, нежели термин «морфическая единица» — на­пример, он включает языковые и социальные структуры,— но он представляет очень похожую концепцию.]. В нашем обсуждении эти систе­мы будут называться морфическими единицами. При­лагательное «морфический» (от греческого корня morphз — форма) подчеркивает аспект структуры, а слово «единица» — единство или целостность системы. В этом смысле химические и биологические системы состоят из иерархий морфических единиц: например, кристалл состоит из молекул, которые содержат ато­мы, которые, в свою очередь, содержат субатомные частицы. Кристаллы, молекулы, атомы и субатомные частицы есть морфические единицы, так же как живот­ные и растения, органы, ткани, клетки и органеллы. Простые примеры такого иерархического типа орга­низации можно представить наглядно в виде диаграм­мы — либо как «дерево» А, либо как набор «китайских шаров» В {рис. 10).



Рис. 10. Альтернативные варианты представления простой иерархической системы


Морфическая единица высшего уровня должна как-то координировать организацию частей, из которых она состоит. Мы будем предполагать, что она делает это посредством влияния своего морфогенетического поля на морфогенетические поля морфических единиц низ­ших уровней. Таким образом, морфогенетические поля, подобно самим морфическим единицам, имеют строго иерархическую организацию.
Способ, которым морфогенетические поля могут действовать на системы, находящиеся под их влияни­ем, обсуждается в следующей главе, а вопросы о том, откуда берутся они сами и что сообщает им их специ­фическую структуру, рассматриваются в главе 5.
Глава 4
Морфогенетические поля
4.1. Морфогенетические зародыши
Морфогенез не происходит в вакууме. Он может начаться только с уже организованной системы, кото­рая служит морфогенетическим зародышем. В процес­се морфогенеза новая морфическая единица более высокого уровня возникает вокруг этого зародыша под влиянием специфического морфогенетического поля. Так как же это поле соединяется с морфогенети­ческим зародышем, чтобы началось развитие?
Ответ может состоять в том, что как соединение материальных систем с гравитационными полями за­висит от их массы, а с электромагнитными полями — от их электрического заряда, так и соединение систем с морфогенетическими полями зависит от их формы. Таким образом, морфогенетический зародыш окру­жается морфогенетическим полем благодаря тому, что он имеет свою характерную форму.


Рис. 11. Диаграмма, представляющая развитие системы из морфогенетического зародыша (треугольник) по нормальной хреоде (А). Показаны также альтернативный морфогенетический путь развития (В), регуляция (С) и регенерация (D). Зате­ненные области представляют виртуальные формы внутри морфогенетического поля


Морфогенетический зародыш является частью сис­темы, которая должна возникнуть. Поэтому часть мор­фогенетического поля системы соответствует этому зародышу. Однако остальная часть поля еще не занята или не заполнена; она содержит виртуальную форму законченной системы, которая становится реальной (актуальной) только тогда, когда все ее материальные части занимают соответствующие им места. Тогда морфогенетическое поле совпадает с актуальной формой системы.
Эти процессы представлены в виде диаграммы на рис. 11. Затененные области обозначают виртуаль­ную форму, а сплошные линии — реальную форму си­стемы. Морфогенетическое поле можно представить себе как структуру, окружающую или включающую в себя морфогенетический зародыш и содержащую виртуальную конечную форму; затем это поле в диа­пазоне своего действия организует события таким образом, что виртуальная форма актуализируется, то есть переходит в реальную. В отсутствие морфических единиц, которые составляют части конечной сис­темы, это поле обнаружить невозможно; оно проявля­ет себя только через свое организующее действие на эти части, когда они попадают в область его влияния. Грубой аналогией могут служить «силовые линии» магнитного поля вокруг магнита; эти пространствен­ные структуры проявляют себя, когда частицы, спо­собные намагничиваться, такие как железные опилки, оказываются вблизи магнита. Тем не менее магнитное поле можно считать существующим и тогда, когда железные опилки отсутствуют; подобно этому, мор­фогенетическое поле вокруг морфогенетического зародыша существует как пространственная структу­ра, даже несмотря на то, что она еще не была актуали­зирована в конечной форме системы. Однако морфогенетические поля радикальным образом отличаются от электромагнитных полей в том, что последние зависят от фактического (актуального) состояния системы — от распределения и движения заряженных частиц,— тогда как морфогенетические поля соответствуют потенци­альному состоянию развивающейся системы и уже присутствуют раньше, чем система принимает свою конечную форму [104 Отождествление морфогенетических полей с электромагнитными полями привело к большой путанице в теории электродинамических «полей жизни» X. С. Бэра (Burr, 1972). Он приводит неопровержимые свидетельства того, что живые организмы связаны с электромагнитными полями, которые изменяются с изменением организмов, но затем начинает утверждать, что эти поля управляют морфогенезом, действуя как «проекты» развития, что уже совсем другое дело.].
На рис. 11 показано несколько промежуточных со­стояний между морфогенетическим зародышем и ко­нечной формой. Последняя может быть достигнута также различными путями {рис. 11 В), но если обычно выбирается один определенный путь, его можно рас­сматривать как «канализированный путь изменения», или хреоду (рис. 5).
Если развивающаяся система повреждена путем удаления ее части, она все же может достичь конечной формы (рис. 11 С). Это представляет регуляцию.
После актуализации конечной формы продолжаю­щаяся связь между морфогенетическим полем и систе­мой, форма которой ему соответствует, будет стремить­ся стабилизировать эту систему. Любые отклонения системы от этой формы будут корректироваться, так как система стремится вернуться к этой форме. А если часть системы удалить, конечная форма будет стремить­ся снова актуализироваться (рис. 11 D). Это представля­ет регенерацию.
Тип морфогенеза, показанный на рис. 11, сущест­венно агрегативный: ранее существовавшие отдель­но морфические единицы объединяются в морфическую единицу более высокого уровня. Возможен другой тип морфогенеза, когда морфическая едини­ца, которая служит морфогенетическим зародышем, уже является частью другой морфической единицы более высокого уровня. Влияние нового морфогенетического поля приводит к трансформации, в кото­рой форма первоначальной морфической единицы более высокого уровня заменяется формой новой морфической единицы. Большинство видов химичес­кого морфогенеза относится к агрегативному типу, тогда как биологический морфогенез предполагает обычно комбинацию трансформативного и агрегативного процессов. Примеры мы рассматриваем в следующих разделах.

4.2. Химический морфогенез
Агрегативные морфогенезы с нарастающей интен­сивностью осуществляются в неорганических систе­мах при понижении температуры: когда плазма охлаж­дается, субатомные частицы агрегируют в атомы; при более низкой температуре атомы агрегируют в моле­кулы; затем молекулы конденсируются в жидкости; и наконец, жидкости кристаллизуются.
В состоянии плазмы обнаженные атомные ядра можно рассматривать как морфогенетические зароды­ши атомов; они связаны с атомными морфогенетическими полями, которые содержат виртуальные орбитали электронов. В одном смысле эти орбитали не существу­ют, но в другом — они обладают реальностью, которая выявляется в остывающей плазме, когда они актуали­зируются путем захвата электронов.
Электроны, которые были захвачены атомными орбиталями, могут быть смещены оттуда воздействием внешней энергии или путем введения виртуальной орбитали с более низкой потенциальной энергией. В последнем случае они теряют дискретный квант энер­гии, который излучается как фотон. В атомах со многи­ми электронами каждая орбиталь может содержать только два электрона (с противоположными спинами); таким образом, в остывающей плазме электронами за­полняются сначала виртуальные орбитали с наиболее низкой энергией, затем орбитали с ближайшими к ним низшими энергиями и так далее, до тех пор пока не реа­лизуется (актуализируется) полная атомная форма во­круг морфогенетического зародыша ядра.
Атомы, в свою очередь, являются морфогенетическими зародышами молекул, а малые молекулы — зародышами больших молекул. Химические реакции включают либо агрегацию атомов и молекул в боль­шие молекулы — например, образование полимеров,— либо расщепление больших молекул на мень­шие или на атомы и ионы, которые затем могут агре­гировать с другими атомами или ионами, например в процессе горения: под действием внешней энергии молекулы распадаются на атомы и ионы, которые затем соединяются с кислородом с образованием малых, простых молекул, таких как Н2О и СО2. Эти химические изменения включают актуализацию вир­туальных форм, связанных с атомами или молеку­лами, которые действуют как морфогенетические зародыши.
Мысль о том, что молекулы имеют виртуальные формы ранее, чем они актуализируются, особенно ясно иллюстрируется тем хорошо известным фактом, что совершенно новые соединения сначала могут быть «спроектированы» на основе эмпирически определен­ных принципов химического взаимодействия, а затем уже фактически синтезированы химиками-органика­ми. В этих лабораторных синтезах одна стадия следует за другой; на каждой стадии определенная молекуляр­ная форма служит морфогенетическим зародышем для следующей виртуальной формы, которая должна быть синтезирована, и в конечном итоге образуется форма совершенно новой молекулы.
Если представление о химических реакциях как о морфогенетических процессах кажется несколько искусственным, то следует вспомнить о том, что дейст­вие катализаторов, как неорганических, так и органи­ческих, в значительной степени зависит от их формы. Например, ферменты, специфические катализаторы множества биохимических реакций, имеют поверхно­сти, канавки, выемки или впадины, которым соответ­ствуют реагирующие молекулы со специфичностью, часто сравниваемой с тем, как ключ соответствует замку. Каталитический эффект ферментов в большой степени зависит от того способа, которым они удерживают реагирующие молекулы в положениях, нужных для того, чтобы реакция произошла. (В свободном рас­творе случайные столкновения молекул происходят во всех возможных ориентациях, большинство из кото­рых непригодны для реакции.)
Детали химического морфогенеза неясны отчасти из-за их большой скорости, отчасти потому, что про­межуточные формы могут быть весьма нестабильны, а также потому, что конечные изменения состоят из вероятностных квантовых скачков электронов между орбиталями, которые образуют химические связи. Вир­туальная форма молекулы, которая должна возникнуть, запечатлена в морфогенетическом поле, связанном с атомным или молекулярным морфогенетическим за­родышем; когда другой атом или молекула приближа­ются в подходящей ориентации, форма образующейся молекулы актуализируется посредством квантовых скачков электронов на орбитали, которые ранее суще­ствовали лишь как виртуальные формы; в то же время при этом освобождается энергия, обычно в виде тепло­вого движения. Роль морфогенетического поля в этом процессе является, так сказать, энергетически пассив­ной, но морфологически активной; оно создает вирту­альные структуры, которые затем актуализируются, по мере того как морфические единицы низшего уров­ня «защелкиваются» («slot» or «snap») в эти структуры, освобождая при этом энергию.
Любой атом или молекула данного типа могут участ­вовать во многих видах химических реакций и поэтому являются потенциальными зародышами множества различных морфогенетических полей. Эти поля можно представить как возможности, «парящие» вокруг них. Однако атом или молекула могут не выполнить свою роль зародыша определенного морфогенетического по­ля до тех пор, пока к нему или к ней не приблизится подходящий атом или молекула, возможно, благодаря их специфическим электромагнитным или иным воз­действиям.
Морфогенез кристаллов отличается от такового атомов и молекул тем, что определенный рисунок атом­ной или молекулярной организации повторяется нео­граниченно. Морфогенетический зародыш создается самим этим рисунком. Хорошо известно, что введение «семян» или «ядер» кристалла соответствующего типа значительно ускоряет кристаллизацию переохлажден­ных жидкостей или перенасыщенных растворов. В от­сутствие таких семян или ядер морфогенетические зародыши кристаллов появляются только тогда, когда атомы или молекулы случайно занимают подходящие положения относительно друг друга вследствие теп­лового движения. Когда зародыш присутствует, вирту­альные формы копий структуры решетки, задаваемой этим морфогенетическим полем, распространяются в разные стороны от поверхностей растущего кристалла. Подходящие свободные атомы или молекулы, которые приближаются к этим поверхностям, захватываются ими и «защелкиваются» в нужное положение; опять-таки при этом выделяется тепловая энергия.
Осеменение, или нуклеация, переохлажденных жидкостей может также проводиться, хотя и менее эффективно, путем введения малых фрагментов чуже­родных веществ: например, химики часто скребут по краям пробирок, чтобы засеять растворы кусочками стекла. Эти кусочки служат поверхностями, позволяю­щими легче находить наиболее подходящие относи­тельные положения тем атомам или молекулам, кото­рые образуют истинный морфогенетический зародыш кристалла. По своим морфогенетическим эффектам такие семена напоминают катализаторы химических реакций.
Все виды химического морфогенеза, рассмотрен­ные до сих пор, несомненно, агрегативны. В неживых системах явления трансформации гораздо менее рас­пространены. Например, большинство кристаллов не способны превращаться в другие кристаллические фор­мы; они могут расплавиться или раствориться, и тогда их составляющие могут принять участие в других про­цессах кристаллизации; но это есть разрушение (дезаг­регация), за которым следуют другие виды агрегации. Подобным же образом химические реакции включают дезагрегативные и агрегативные изменения. Однако существуют важные примеры молекулярной транс­формации, такие как складывание белков, и обратимые изменения формы, которые происходят, когда неко­торые ферменты связываются с молекулами, реакции которых они катализируют [105 Обзор литературы по конформационным изменениям белков в растворе дан у Вильямса (Williams, 1979).].
Тот факт, что белки складываются гораздо быстрее, чем можно было бы ожидать, если бы они «находили» свою конечную форму путем «случайного поиска», указывает на то, что их складывание происходит по определенным направлениям или по ограниченному числу направлений (раздел 3.3). Эти «канализирован­ные пути изменения» можно рассматривать как хреоды. Чтобы процесс складывания мог начаться, соглас­но представлениям, излагавшимся выше в разделе 4.1, должен присутствовать морфогенетический зародыш и этот зародыш должен уже иметь характерную трех­мерную структуру, которую он имеет в конечной фор­ме белка. Предположение о существовании таких морфогенетических пусковых точек фактически уже было высказано в литературе по складыванию белков:
«Высокая скорость раскручивания предполагает необходимость того, чтобы процесс протекал по огра­ниченному числу направлений, даже когда статистика эта строго ограничена своего рода основными правила­ми стереохимии, которые содержатся в неявном виде в так называемом графике Рамачандрана. Становится необходимым постулировать в процессе складывания существование ограниченного числа допустимых ини­циирующих событий. Такие события, обычно называе­мые нуклеациями, вероятнее всего, происходят в тех частях полипептидной цепи, которые могут участво­вать в конформационном равновесии между случайны­ми и кооперативно стабилизированными структура­ми. Далее важно подчеркнуть, что аминокислотные последовательности полипептидных цепей, предназ­наченные для того, чтобы служить фабрикой белковых молекул, функционально осмыслены лишь тогда, когда они имеют трехмерную структуру, которая харак­терна для них в молекуле природного белка. Кажется разумным предположить, что части белковой цепи, которые могут служить как центры нуклеации для складывания, будут теми, которые могут "отклонять­ся" внутрь и наружу от конформации, которую они имеют в конечном белке, и что они образуют отно­сительно жесткую структуру, стабилизированную набором кооперативных взаимодействий» [106 Anfinsen (1973), p. 228.].

Такие «центры нуклеации» будут действовать как морфогенетические зародыши через их связывание с морфогенетическим полем белка, которое затем будет канализировать процесс складывания по направлению к характерной конечной форме.

4.3. Морфогенетические поля как вероятностные структуры
Орбитали электронов вокруг атомного ядра можно рассматривать как структуры в морфогенетическом по­ле атома. Эти орбитали могут быть описаны решениями уравнения Шредингера. Однако, согласно квантовой механике, могут быть определены не точные орбиты электронов, но лишь вероятности нахождения элек­тронов в определенных точках; орбитали рассматрива­ются как распределения вероятностей в пространстве.
В контексте гипотезы формативной причинности этот результат предполагает, что так же как эти структуры в морфогенетических полях атомов можно представить как пространственные распределения вероятностей, так и морфогенетические поля вообще не могут быть точно определены, но даются распределениями вероят­ностей [107 Общее обсуждение вероятностной причинности дано в Supps (1970).]. Мы будем предполагать, что это действительно так, и впредь структуры морфогенетических полей будут считаться вероятностными структурами [108 Сравните с концепцией полей вероятности, или склонности (propensity), сэра Карла Поппера (Popper, 1967; Popper and Eccles, 1977).]. Объ­яснение вероятностной природы этих полей дано в раз­деле 5.4.
Воздействие морфогенетического поля морфической единицы на морфогенетические поля ее частей, которые являются морфическими единицами на низ­ших уровнях (раздел 3.4), можно представить как вли­яние этой вероятностной структуры высшего уровня на вероятностные структуры низших уровней; поле высшего уровня изменяет (модифицирует) вероятно­стные структуры полей низших уровней. Следова­тельно, в процессе морфогенеза поле высшего уровня изменяет вероятность вероятностных событий в морфических единицах низшего уровня, находящихся под его влиянием [109 Это предположение согласуется с подходом в квантовой физике, развиваемым Бомом и Хайли (Bohm, 1969, 1980 and Hiley, 1980).].
В случае свободных атомов электронные события происходят с вероятностями, задаваемыми немодифицированными вероятностными структурами атомных морфогенетических полей. Но когда атомы оказыва­ются в сфере влияния морфогенетического поля моле­кулы, то есть поля высшего уровня, эти вероятности модифицируются таким образом, что вероятность событий, ведущих к актуализации конечной формы, увеличивается, а вероятность других событий умень­шается. Таким образом, морфогенетические поля моле­кул ограничивают возможное число атомных конфи­гураций, ожидаемых на основе вычислений, которые начинаются от вероятностных структур свободных атомов. Именно это и обнаруживается в действительнос­ти: например, при складывании белка скорость про­цесса указывает на то, что система не «исследует» бесчисленные мыслимые конфигурации, в которые могли бы быть организованы атомы (раздел 3.3).
Подобным же образом морфогенетические поля кристаллов ограничивают большое число возможных конфигураций, которые могли бы быть разрешены вероятностными структурами составляющих их моле­кул; в результате при кристаллизации создается одна определенная организация молекул из большого числа других мыслимых структур.
Так, морфогенетические поля кристаллов и молекул являются вероятностными структурами в том же смыс­ле, в каком ими являются электронные орбитали в морфогенетических полях атомов. Этот вывод согласуется с известным допущением, что нет качественной разницы между квантово-механическим описанием простых атомных систем и потенциальным квантово-механичес­ким описанием более сложных форм. Но, в отличие от гипотезы формативной причинности, известная теория стремится объяснить сложные системы снизу вверх, то есть через квантово-механические свойства атомов.
Различие между этими двумя подходами можно яснее увидеть в историческом контексте. Сама кван­товая теория была изначально разработана в связи со свойствами простых систем, таких как атомы водо­рода. Со временем были введены новые фундамен­тальные принципы, чтобы объяснить эмпирические наблюдения, например тонкую структуру спектров излучения атомов. Первоначальные квантовые числа, характеризующие дискретные электронные орбитали, были дополнены другим набором чисел, определяю­щих угловой момент и затем «спин». Последний счи­тается неотъемлемым (нередуцируемым) свойством частиц, таким же как электрический заряд, и имеет собственный закон сохранения. В физике ядерных частиц еще более нередуцируемые факторы, такие как «странность» и «очарование», вместе с дополни­тельными законами сохранения были введены более или менее специальным образом, чтобы объяснить наблюдения, не объяснимые с помощью уже сущест­вовавших квантовых факторов. Более того, открытие большого числа новых субатомных частиц привело к необходимости постулировать все возрастающее чис­ло новых видов материальных полей.
Когда уже так много новых физических принципов и физических полей было введено для объяснения свойств атомов и субатомных частиц, то распространен­ное допущение, что на уровнях организации выше атома новые физические принципы или поля не играют роли, кажется весьма произвольным. На самом деле оно есть немногим более нежели реликт атомизма девятнад­цатого века; теперь, когда атомы уже более не счита­ются конечными и неделимыми, его изначальное теоре­тическое оправдание перестало существовать. С точки зрения гипотезы формативной причинности, хотя су­ществующая квантовая теория, разработанная для опи­сания свойств атомов и субатомных частиц, проливает много света на природу этих морфогенетических полей, она не может быть экстраполирована для описания морфогенетических полей более сложных систем. Нет причин считать, что морфогенетические поля атомов занимают привилегированное положение в системе природы; они являются просто полями морфических единиц на одном определенном уровне сложности.
4.4. Вероятностные процессы в биологическом морфогенезе
Есть множество примеров физических процессов, имеющих вероятностные пространственные результаты. В общем случае изменения, включающие нару­шения симметрии или гомогенности, являются нео­пределенными; примеры такого рода можно найти в фазовых переходах между газообразным и жидким, а также жидким и твердым состояниями. Если, напри­мер, сферический баллон, наполненный паром, охлаж­ден до температуры ниже точки насыщения в отсутст­вие внешних градиентов температуры и силы тяжес­ти, жидкость начнет конденсироваться на стенках, но конечное ее распределение будет непредсказуемо и почти никогда не будет сферически симметрично [110 Этот и другие примеры того, что Р. Том называ­ет «обобщенными катастрофами», обсуждаются в главе 6 его книги «Структурная стабильность и морфогенез».]. Термодинамика может предсказать относительные количества жидкости и пара, но не их пространствен­ное распределение. При кристаллизации вещества в однородных условиях пространственное распределе­ние, а также число и размеры кристаллов не могут быть предсказаны; другими словами, если бы тот же самый процесс повторялся в аналогичных условиях, каждый раз пространственный результат различался бы в деталях.
Сами формы кристаллов, хотя они демонстрируют определенную симметрию, могут быть неопределенны­ми; хорошо знакомым примером являются снежинки, которые образуют мириады различных форм [111 Benley and Humphreys (1962).].
В «диссипативных структурах» макроскопических физических и химических систем вдали от термодина­мического равновесия случайные флуктуации могут вызвать пространственные картины, например конвек­ционные ячейки в нагретой жидкости или окрашенные полосы в растворах, где протекает реакция Жаботинского. Математическое описание таких случаев «по­рядка через флуктуации» методами неравновесной термодинамики дает поразительные аналогии с фазо­выми переходами [112 Nicolis и Prigogine (1977). Другой, но родствен­ный подход к этим проблемам описан у Хакена (Haken, 1977).].
Эти примеры пространственной неопределенности (индетерминизма) заимствованы из самых простых физических и химических процессов. В живых клет­ках физико-химические системы гораздо сложнее, чем любые системы в неорганической сфере, и могут включать многие потенциально неопределенные фа­зовые переходы и неравновесные термодинамичес­кие процессы. В протоплазме кристаллическая, жид­кая и липидная фазы существуют в динамической взаимосвязи; далее, здесь присутствует также мно­жество видов макромолекул, которые могут объеди­няться в кристаллические или квазикристаллические агрегаты; липидные мембраны, которые, как «жидкие кристаллы», существуют на границе между жидким и твердым состояниями, подобно коллоидным золям и гелям; электрические потенциалы на мембранах, которые флуктуируют непредсказуемым образом; и «компартменты», содержащие разные концентрации неорганических ионов и других веществ, разделенных мембранами, через которые эти вещества перемеща­ются вероятностным образом [113 Stevens (1977).]. При такой сложности число энергетически возможных способов простран­ственного изменения должно быть огромным, и поэто­му здесь велик диапазон действия морфогенетических полей путем наложения пространственных ограниче­ний на эти вероятностные процессы.
Это не значит, что все формы в живых организмах определяются формативной причинностью. Некото­рые конфигурации могут возникать в результате слу­чайных процессов. Другие могут быть полностью объ­яснены с помощью конфигураций с минимальной энергией: так, сферическую форму свободно плаваю­щих яиц (например, у морских ежей) можно полностью объяснить через поверхностное натяжение клеточной мембраны. Однако весьма ограниченные успехи про­стых физических объяснений биологических форм [114 Сэр Д'Арси Томпсон в своем классическом эссе «О росте и форме» («On Growth and Form», 1942) предположил, что многие аспекты биологического морфогенеза могут быть объяснены на языке физических сил: например, план клеточного деления — на языке поверхностного натяжения, которое будет стремиться достичь минимальной площади поверхности. Но существует так много исключений, что эти простые интерпретации имели небольшой успех. Обсуждение теорий Томпсона можно найти у Медавара (Medavar, 1968).] предполагают, что большая часть аспектов биологичес­кого морфогенеза определяется морфогенетическими полями. Следует вновь подчеркнуть, что эти поля дей­ствуют не одни, но вместе с энергетическими и хими­ческими причинами, которые изучают биофизики и биохимики.
Пример того, каким способом морфогенетические поля могут оперировать в клетке, дается расположени­ем микротрубочек, тонких палочкообразных структур, образуемых при спонтанной агрегации белковых субъединиц. Микротрубочки играют важную роль микроскопических «подпорок» как в растительных, так и в животных клетках: они контролируют и направляют процессы, такие как клеточное деление (волокна вере­тена при митозе и мейозе [115 Митоз (от греч. нить) — непрямое деление ядра клетки и ее тела; в ходе такого деления возника­ют последовательные характерные фазы с чет­ кой морфологической картиной.
Мейоз (от греч. уменьшение, убывание) — процесс деления созревающих половых клеток.— Прим. ред.]
состоят из микротрубочек) и организованное отложение материала клеточной стенки в дифференцирующихся растительных клет­ках; они служат также внутриклеточными «скелета­ми», поддерживающими определенные формы клеток, как в радиоляриях [116 Объяснение свойств и функций микротрубочек было недавно дано в Dustin (1978) и Roberts and Hyams (eds.) (1979).]. Теперь если пространственное распределение микротрубочек ответственно за орга­низацию многих различных видов процессов и струк­тур внутри клеток, тогда что определяет пространст­венное распределение самих микротрубочек? Если ответственны другие виды пространственной органи­зации [117 Одно предположение состоит в том, что глад­ кий эндоплазматический ретикулум играет роль в транспорте субъединиц микротрубочек к уча­сткам, где они агрегируют (Burgess и Northcote, 1968). Предполагалось также сочетание «обра­зующих ядра элементов», которые могут быть или не быть связаны воедино в «организующих центрах микротрубочек» (J. В. Tucker in Roberts and Hyams (eds.), 1979).], проблема просто отодвигается на одну ступень назад; а что же определяет сами эти виды организа­ции? Но проблема не может отодвигаться до бесконеч­ности, поскольку развитие эпигенетично, то есть оно включает увеличение пространственного разнообра­зия и организации, которое не может быть объяснено с помощью предшествующих моделей или структур; рано или поздно что-то другое должно объяснить по­явление структуры, образующейся при агрегации микротрубочек.
Согласно настоящей гипотезе, эта структура объ­ясняется действием специфических морфогенетических полей. Эти поля сильно увеличивают вероятность агрегации микротрубочек в их подходящих положени­ях либо непосредственно, либо путем установления предшествующего образца соответствующей структу­ры. Очевидно, структурообразующая активность этих полей зависит от присутствия пересыщенного раство­ра субъединиц микротрубочек в клетке и от подходя­щих физико-химических условий для их агрегации; это необходимые условия для формирования микро­трубочек, но их самих по себе еще недостаточно для объяснения структуры, которую микротрубочки при этом образуют.
Можно возразить, что предполагаемое действие формативной причинности по организации вероятно­стных процессов в клетках невозможно, поскольку оно привело бы к локальному нарушению второго закона термодинамики. Но это возражение несправедливо. Второй закон термодинамики применим только к ан­самблям очень большого числа частиц и к процессам в макроскопическом масштабе. Более того, он приложим лишь к закрытым системам; участок клетки не является закрытой системой, а тем более к таким системам нель­зя отнести живые организмы вообще.
В живых организмах, как и в области химии, морфогенетические поля иерархически организованы: поля органелл — например, клеточного ядра, митохон­дрий и хлоропластов — действуют путем упорядочива­ния в них физико-химических процессов; эти поля под­вержены действию полей клеток, которые являются полями более высокого уровня; поля клеток находятся под влиянием полей тканей; поля тканей подчиняются полям органов; а поля органов — полю всего организма как целого. На каждом уровне поля работают путем упорядочивания процессов, которые в противном случае имели бы неопределенный характер. Например, на клеточном уровне морфогенетическое поле органи­зует кристаллизацию микротрубочек и другие процессы, необходимые для координации клеточного деле­ния. Но плоскости, в которых делятся клетки, могут быть неопределенными в отсутствие поля высшего уровня: например, в мозолях растений клетки делятся в более или менее случайных направлениях, создавая хаотическую массу [118 Streern Henshaw(1965).]. С другой стороны, в организо­ванной ткани одной из функций ее морфогенетического поля может быть наложение определенной модели организации на плоскости клеточного деления и осу­ществление таким образом контроля над ростом ткани как целого. Тогда развитие тканей самих по себе мо­жет быть неопределенным во многих отношениях, что выявляется, когда они изолируются искусственным путем и выращиваются в культуре [119 Примеры даны у Вилмера (Willmer, 1970).]; при нормальных условиях эта неопределенность ограничивается полем более высокого уровня — полем органа. Действитель­но, на каждом уровне в биологических системах, как и в химических, изолированные морфические единицы ведут себя более неопределенно, чем тогда, когда они являются частью морфической единицы более высоко­го уровня. Морфогенетическое поле ограничивает и организует присущий им индетерминизм.

4.5. Морфогенетические зародыши в биологических системах
На клеточном уровне зародыши морфогенетических трансформаций могут быть морфическими едини­цами низшего уровня в клетках, которые присутству­ют как в начале, так и в конце процесса клеточной дифференциации. Возможные морфогенетические зародыши этих трансформаций сразу не очевидны: это могут быть органеллы, макромолекулярные агрегаты, цитоплазматические или мембранные структуры или клеточные ядра. Во многих случаях ядра могут играть эту роль. Но поскольку в одном и том же организме может производиться так много различных типов дифференцированных клеток, если ядра должны действовать как морфогенетические зародыши, они должны быть способны создавать различные модели организации в клетках различных типов: дифферен­циации клетки должна предшествовать дифференци­ация ее ядра, благодаря изменениям в его мембране, или в расположении хромосом, или в связях между белками и нуклеиновыми кислотами в хромосомах, или в нуклеолях, или в других компонентах. Такие изменения могут быть вызваны непосредственно или опосредованно, через воздействие морфогенетического поля высшего уровня — поля дифференцирую­щейся ткани. Действительно, имеется немало данных о том, что многим типам клеточной дифференциации предшествуют изменения ядер. Выдвигаемое здесь предположение отличается от обычной интерпрета­ции таких изменений тем, что в нем эти изменения рассматриваются не как просто химические, обуслов­ленные образованием специальных видов РНК-мессенджера (предвестник), но, в дополнение к этому, как морфогенети­ческие: модифицированные ядра могут служить как зародыши, с которыми ассоциируются (связываются) специфические морфогенетические поля дифферен­цированных клеток [120 В некоторых случаях ядра разрушаются на последних стадиях дифференциации (например, ксилемные сосуды у растений, красные кровя­ные тельца у млекопитающих). В этих случаях ядра могут действовать как морфогенетические зародыши для процесса дифференциации до того момента, пока они остаются нецикличными; затем конечные стадии дифференциации про­текают чисто механически с помощью прямых химических процессов, не подверженных морфогенетическому упорядочиванию, через вы­брос гидролитических ферментов.].
Существует по крайней мере один процесс клеточ­ного морфогенеза, в котором ядро не может служить морфогенетическим зародышем: это деление ядер. Ядро теряет свою идентичность как отдельная структу­ра, когда ядерная мембрана разрушается и исчезает [121 У некоторых водорослей, например Oedogonium, ядерная мембрана в течение митоза остается нецикличной; возможно, это особенность прими­тивной эволюции (Pickett-Heaps, 1975).]. Двойные, сильно скрученные хромосомы выстраива­ются в линии в экваториальной области митотического веретена [122 Митотическое веретено (веретено деления) — образуется в делящейся клетке в период определенных фаз (после исчезновения ядерной оболочки) и занимает до половины объема клетки; временное тело нуклепротеидной при­ роды; обеспечивает расхождение хромосом в митозе и мейозе.— Прим. ред.], и затем полный набор хромосом движется к каждому из полюсов веретена. Затем вокруг каждого набора хромосом нарастает новая ядерная мембрана, в результате чего образуются дочерние ядра. Морфогенетическими зародышами для этих процессов долж­ны быть экстра-нуклеарные (внеядерные) структуры или органеллы, и таких зародышей должно быть два [123 У животных центриоли могут оказаться вероятными кандидатами на эту роль, но у высших растений нет центриолей. В обоих случаях «организующие центры микротрубочек» могут быть ответственны за развитие полюсов веретена; центриоли могут быть просто «пас­сажирами», для которых гарантировано оди­наковое попадание в дочерние клетки путем связывания с этими центрами (Pickett-Heaps, 1969). Центриоли служат организующими центрами, или морфогенетическими заро­дышами, для развития ресничек и бичей (flagella).].
Развитие тканей и органов обычно включает как трансформативные, так и агрегативные изменения. В этих морфогенезах морфогенетическими зародыша­ми должны быть клетки или группы клеток, которые присутствуют и как часть конечной формы, и в начале морфогенетического процесса; это не могут быть те специализированные клетки, которые появляются только после того, как процесс начался. Таким обра­зом, здесь морфогенетическими зародышами, веро­ятно, могут быть только относительно слабо специа­лизированные клетки, которые изменяются мало. В высших растениях такие клетки присутствуют, например в апикальных зонах меристем [124 Меристема (от греч. делимый), или точка рос­ та,— группа клеток, способных к активному кле­точному делению. Такие клетки имеются, напри­ мер, в конце корня растения под корневым чех- ликом, который защищает их от повреждений и облегчает продвижение корня в почве во время роста.— Прим. пер.] или точек роста [125 Clowes (1961).]. У побегов стимул к цветению трансформиру­ет меристемы таким образом, что они порождают, скорее, цветы, нежели листья и другие вегетативные структуры; апикальные зоны, должным образом мо­дифицированные стимулом к цветению, могут быть морфогенетическими зародышами для такой транс­формации. В эмбрионах животных эмбриологами уже было обнаружено множество «организующих центров», которые играют ключевую роль в развитии тканей и органов; одним из примеров является апи­кальный гребень эктодермы [126 Эктодерма — 1) наружный зародышевый лис­ ток эмбриона многоклеточных животных; 2) наружный слой двуслойных животных — губок, кишечнополостных.— Прим. ред.] на верхушках развива­ющихся зачатков конечностей [127 Wolpert (1978).]. Эти «организующие центры» вполне могут быть зародышами, с которыми связываются морфогенетические поля более высоких уровней.
Хотя как в химии, так и в биологии для описания явлений можно предложить морфогенетические тер­мины, а иногда и идентифицировать соответствую­щие структуры, все же многое остается неясным, особенно происхождение индивидуальной формы каждого морфогенетического поля, а также способа его соединения со своим зародышем. Рассмотрение этих проблем в следующей главе приводит нас к бо­лее сложной гипотезе формативной причинности, которую, хотя она и выглядит удивительно и непри­вычно, понять оказывается легче.
Глава 5
Влияние прошлых форм
5.1. Постоянство и повторяемость форм
Раз за разом, когда возникают атомы, электроны заполняют одни и те же орбитали вокруг ядер; атомы снова и снова соединяются с образованием одних и тех же молекулярных форм; снова и снова молекулы крис­таллизуются в те же пространственные структуры; семена данного вида год за годом рождают растения одинаковой формы; поколение за поколением пауки ткут паутины одних и тех же видов. Формы повторяют­ся, и каждый раз следующая форма более или менее сходна с предыдущей. От этого факта зависит наша спо­собность узнавать, идентифицировать и называть вещи.
Эти постоянство и повторяемость не представляли бы проблемы, если бы все формы были раз и навсегда определены неизменными физическими законами или принципами. Такое допущение подразумевается в обычной теории причинности форм. Принимается, что эти фундаментальные физические принципы во вре­мени предшествуют реально существующим (актуаль­ным) формам вещей: теоретически способ кристалли­зации вновь синтезированного вещества должно быть возможно вычислить прежде, чем впервые образуются его кристаллы; подобным же образом влияние данной мутации в ДНК животного или растения на форму организма должно быть предсказуемо заранее. Конеч­но, на практике такие расчеты никогда не делались; это удобное допущение не проверено и, скорее всего, не может быть проверено.
Согласно же гипотезе формативной причинности — напротив, формы сложной химической или биологичес­кой системы не могут однозначно определяться извест­ными законами физики. Эти законы допускают сущест­вование диапазона возможностей, между которыми выбирают формирующие причины. Постоянство и по­вторяемость форм объясняются повторяющейся ассо­циацией одного и того же типа морфогенетического поля с физико-химической системой данного типа. Но тогда, что же определяет собственную форму мор­фогенетического поля?
Один из возможных ответов состоит в том, что морфогенетические поля существуют вечно. Они просто даны и необъяснимы через что-либо еще. Даже до появ­ления нашей планеты в латентном состоянии уже суще­ствовали морфогенетические поля всех минералов, кристаллов, животных и растений, которые когда-либо существовали на земле или которые будут существовать когда-либо в будущем.
Такой ответ является по существу платоновским или даже аристотелевским — в той степени, в какой Аристотель верил в извечную данность специфических форм. Этот ответ отличается от обычной физической теории тем, что эти формы не были бы предсказуемы на языке энергетической причинности; но он согласу­ется с ней в том, что также принимает как не требую­щее доказательств положение о том, что за всеми эмпи­рическими феноменами лежат предсуществующие принципы порядка.
Другой возможный ответ радикально отличается от первого. Химические и биологические формы повторя­ются не потому, что они определяются неизменными законами или вечными формами, но из-за причинного влияния прошлых подобных форм. Такое влияние требу­ет действия через пространство и время, в отличие от любого известного вида физического воздействия.
С этой точки зрения уникальная форма, принимае­мая системой, не может быть физически определена до ее первого появления. Тем не менее она может повторяться, поскольку форма первой системы сама определяет форму, принимаемую последующими по­добными системами. Представьте, например, что из нескольких различных возможных форм, Р, Q, R, S ... , которые с энергетической точки зрения все равнове­роятны, система в первый раз случайно принимает форму R. Тогда в последующих случаях подобные сис­темы также будут принимать форму R вследствие транспространственного и трансвременного влияния первой из таких систем.
Тогда что же определяет форму, появившуюся впервые? На это не может быть дан научный ответ: вопрос касается уникальных и энергетически неопре­деленных событий, которые, согласно гипотезе, непо­вторимы с того момента, как они произошли, так как они сами воздействуют на все последующие подобные события. Наука может иметь дело только с закономер­ностями, с вещами, которые повторяются. Изначаль­ный выбор индивидуальной формы можно приписать случаю, или врожденной творческой силе материи, или трансцендентной творческой деятельности. Но нет способа различить эти возможности путем экспери­мента. Выбор между ними может быть сделан только с метафизических позиций. Этот вопрос кратко освеща­ется в последней главе книги; но для целей настоящего обсуждения не имеет значения, какой из возможнос­тей отдается предпочтение. Гипотеза формативной причинности имеет дело лишь с повторением форм, но не с причинами их первого появления.

<< Предыдущая

стр. 2
(из 7 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>