stringtranslate.com

Функция (биология)

В эволюционной биологии функция — это причина, по которой некоторый объект или процесс возник в системе, которая эволюционировала посредством естественного отбора . Эта причина обычно заключается в том, что она достигает некоторого результата, например, хлорофилл помогает улавливать энергию солнечного света при фотосинтезе . Следовательно, организм, который его содержит, с большей вероятностью выживет и размножится, другими словами, функция повышает приспособленность организма . Характеристика, которая помогает эволюции, называется адаптацией ; другие характеристики могут быть нефункциональными спандрелями , хотя они, в свою очередь, могут позже быть кооптированы эволюцией для обслуживания новых функций.

В биологии функция определяется многими способами. В физиологии это просто то, что делает орган, ткань, клетка или молекула.

В философии биологии разговор о функции неизбежно предполагает некую телеологическую цель, даже если естественный отбор действует без какой-либо цели на будущее. Тем не менее, биологи часто используют телеологический язык как сокращение для функции. В современной философии биологии существуют три основных описания функции в биологическом мире: теории причинной роли, выбранного эффекта и целевого вклада.

В доэволюционной биологии

В физиологии функция — это деятельность или процесс, осуществляемый системой в организме , например, ощущение или движение у животного. [1] Эта концепция функции в противоположность форме (соответственно, ergon и morphê Аристотеля [2] ) была центральной в биологических объяснениях в классической античности . В более современные времена она стала частью дебатов Кювье и Жоффруа 1830 года , где Кювье утверждал, что структура животного обусловлена ​​его функциональными потребностями, в то время как Жоффруа предположил, что структура каждого животного была изменена из общего плана. [3] [4] [5]

В эволюционной биологии

Функцию можно определить различными способами, [6] [7] , в том числе как адаптацию, [8] как вклад в эволюционную приспособленность, [9] в поведении животных, [10] и, как обсуждается ниже, также как своего рода причинную роль или цель в философии биологии. [11]

Приспособление

Функциональная характеристика известна в эволюционной биологии как адаптация , а исследовательская стратегия для изучения того, является ли признак адаптивным, известна как адаптационизм . Хотя предположение о том, что признак является функциональным, может быть полезным в исследовании, некоторые характеристики организмов нефункциональны, сформированы как случайные спандрели , побочные эффекты соседних функциональных систем. [8]

Естественный отбор

Молекула хлорофилла выполняет функцию в фотосинтезе .

С точки зрения естественного отбора , биологические функции существуют для того, чтобы способствовать приспособленности , увеличивая шансы того, что организм выживет и сможет размножаться . [9] [12] Например, функция хлорофилла в растении заключается в улавливании энергии солнечного света для фотосинтеза , [13] что способствует эволюционному успеху . [14]

В этологии

Этолог Нико Тинберген назвал четыре вопроса, основанные на « Четырех причинах » Аристотеля [10] , которые биолог мог бы задать, чтобы помочь объяснить поведение , хотя они были обобщены для более широкой сферы. 1) Механизм: Какие механизмы заставляют животное вести себя так, как оно себя ведет? 2) Онтогенез : Какие механизмы развития в эмбриологии животного (и в его молодости, если оно обучается ) создали структуры, которые вызывают поведение? 3) Функция/адаптация: Какова эволюционная функция поведения? 4) Эволюция: Какова филогения поведения или, другими словами, когда оно впервые появилось в эволюционной истории животного? Вопросы взаимозависимы, так что, например, адаптивная функция ограничивается эмбриональным развитием. [15] [16] [17] [18]

В философии биологии

«Поведение с целью»: молодой спрингбок бежит . [11] [19] Философ биологии мог бы утверждать, что это имеет функцию подачи сигнала хищникам , помогая спрингбоку выживать и позволяя ему размножаться. [11]

Функция не то же самое, что цель в телеологическом смысле, то есть наличие осознанного ментального намерения достичь цели. В философии биологии эволюция — это слепой процесс, который не имеет «цели» для будущего. Например, дерево не выращивает цветы для какой-либо цели, а делает это просто потому , что оно эволюционировало, чтобы делать это. Сказать «дерево выращивает цветы , чтобы привлекать опылителей » было бы неправильно, если «to» подразумевает цель. Функция описывает то, что что-то делает , а не то, какова его «цель». Однако телеологический язык часто используется биологами как сокращенный способ описания функции, хотя его применимость оспаривается. [11]

В современной философии биологии существуют три основных подхода к функции в биологическом мире: теории причинной роли, [20] выбранного эффекта, [21] и целевого вклада. [22]

Причинная роль

Теории причинной роли биологической функции берут свое начало в статье Роберта Камминса 1975 года. [20] Камминс определяет функциональную роль компонента системы как причинный эффект, который компонент оказывает на более крупную содержащую систему. Например, сердце имеет фактическую причинную роль перекачивания крови в кровеносной системе; следовательно, функция сердца заключается в перекачивании крови. Это описание было подвергнуто возражениям на том основании, что это слишком свободное понятие функции. Например, сердце также имеет причинный эффект производства звука, но мы не будем считать производство звука функцией сердца. [23] [24]

Выбранный эффект

Теории селективного эффекта биологических функций утверждают, что функция биологического признака — это функция, для которой признак был выбран , как утверждает Рут Милликен. [21] Например, функция сердца — перекачивать кровь, поскольку это действие, для которого сердце было выбрано эволюцией. Другими словами, перекачивание крови — причина , по которой сердце эволюционировало. Этот отчет критиковали за слишком ограничительное понятие функции. Не всегда ясно, какое поведение способствовало выбору признака, поскольку биологические признаки могут иметь функции, даже если они не были выбраны. Полезные мутации изначально не выбираются, но у них есть функции. [25]

Вклад в достижение цели

Теории вклада цели стремятся занять золотую середину между теориями причинной роли и выбранного эффекта, как у Бурса (1977). [22] Бурс определяет функцию биологического признака как статистически типичный причинный вклад этого признака в выживание и воспроизводство. Так, например, иногда говорили, что полосы зебры работают, сбивая с толку хищников . Эта роль полос зебры будет способствовать выживанию и воспроизводству зебр, и именно поэтому сбивание с толку хищников будет считаться функцией полос зебры. Согласно этому подходу, является ли конкретная причинная роль признака его функцией, зависит от того, способствует ли эта причинная роль выживанию и воспроизводству этого организма. [26]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Флетчер, Джон (1837). О функциях организованных существ и их расположении. Джон Карфрей и сын. С. 1–15. {{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )
  2. ^ Типтон, Джейсон А. (2014). Философская биология в «Частях животных» Аристотеля. Springer. стр. 33. ISBN 978-3-319-01421-0.ссылаясь на «Части животных» 640–641.
  3. ^ Рассел, Эдвард Стюарт (1916). Форма и функция: вклад в историю морфологии животных. Джон Мюррей. Архивировано из оригинала 2023-06-12 . Получено 2018-01-14 .
  4. ^ Асма, СТ (1996). Последующая форма и функция: философская археология науки о жизни. Издательство Северо-Западного университета. ISBN 9780810113978.
  5. ^ Арбер, Агнес (1950). Естественная философия растительной формы. Издательство Кембриджского университета.
  6. ^ Топфер, Г. (2011). «Функция». Historisches Wörterbuch der Biologie. Geschichte und Theorie der Biologischen Grundbegriffe (PDF) (на немецком языке). Том. 1. Мецлер. п. 644. Архивировано (PDF) из оригинала 12 июня 2023 г. Проверено 4 мая 2018 г.
  7. ^ Топфер, Г. «Функция». Биоконцепции: происхождение и определение биологических концепций . Das Zentrum für Literatur- und Kulturforschung Berlin. Архивировано из оригинала 12 июня 2023 года . Проверено 4 мая 2018 г.
  8. ^ ab "Understanding Evolution: Qualifying as an adaptation". Калифорнийский университет в Беркли. Архивировано из оригинала 7 ноября 2017 г. Получено 29 июля 2016 г.
  9. ^ ab Zimmer, Carl ; Emlen, Douglas J. (2013). Эволюция: Создание смысла жизни (1-е изд.). Roberts and Company Publishers. ISBN 978-1-936221-17-2.
  10. ^ ab Hladký, V.; Havlíček, J. (2013). «Был ли Тинберген аристотелианцем? Сравнение четырех «почему» Тинбергена и четырех причин Аристотеля» (PDF) . Human Ethology Bulletin . 28 (4): 3–11. Архивировано (PDF) из оригинала 2017-04-04 . Получено 2017-04-05 .
  11. ^ abcd "Телеологические понятия в биологии". Стэнфордская энциклопедия философии . 18 мая 2003 г. Архивировано из оригинала 13 марта 2020 г. Получено 28 июля 2016 г.
  12. ^ Холл, Брайан К.; Халлгримссон, Бенедикт (2008). Эволюция Стрикбергера (4-е изд.). Джонс и Бартлетт. стр. 4–6. ISBN 9781449647223.
  13. ^ Картер, Дж. Стайн (1996). "Фотосинтез". Университет Цинциннати . Архивировано из оригинала 29-06-2013.
  14. ^ Ши, Патрик М. (2015). «Фотосинтез и ранняя Земля». Current Biology . 25 (19): R855–R859. doi : 10.1016/j.cub.2015.04.046 . PMID  26439346. Фотосинтез сыграл важную роль в успехе жизни на Земле.
  15. ^ "Социобиология". Стэнфордская энциклопедия философии. 11 ноября 2013 г. Архивировано из оригинала 7 августа 2019 г. Получено 4 апреля 2017 г.
  16. ^ Тинберген, Н. (1963). «О целях и методах этологии». Zeitschrift für Tierpsychologie . 20 (4): 410–433. doi :10.1111/j.1439-0310.1963.tb01161.x.
  17. ^ "Четыре области биологии" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 18 января 2012 года . Получено 2 сентября 2018 года .
  18. ^ "Четыре области биологии". Архивировано из оригинала 14 мая 2017 года . Получено 2 сентября 2018 года .
  19. ^ Каро, ТМ (1986). «Функции стоттинга у газелей Томсона: некоторые тесты предсказаний». Animal Behaviour . 34 (3): 663–684. doi :10.1016/S0003-3472(86)80052-5. S2CID  53155678.
  20. ^ ab Cummins, Robert (1975). «Функциональный анализ». The Journal of Philosophy . 72 (20): 741–765. doi :10.2307/2024640. JSTOR  2024640.
  21. ^ ab Millikan, Ruth (1989). «В защиту правильных функций». Философия науки . 56 (2): 288–302. doi : 10.1086/289488 . JSTOR  187875. S2CID  120910145.
  22. ^ ab Boorse, Christopher (1977). «Здоровье как теоретическая концепция». Философия науки . 44 (4): 542–573. CiteSeerX 10.1.1.486.2236 . doi :10.1086/288768. JSTOR  186939. S2CID  146325798. 
  23. ^ Амундсон, Рон; Лаудер, Джордж (1994). «Функция без цели». Биология и философия . 9 (4): 443–469. doi :10.1007/BF00850375. S2CID  4997676.
  24. ^ Craver, Carl F. (2001). «Ролевые функции, механизмы и иерархия». Философия науки . 68 (1): 53–74. doi :10.1086/392866. JSTOR  3081024. S2CID  35230404.
  25. ^ Неандер, Карен (1991). «Функции как избранные эффекты: защита концептуального аналитика». Философия науки . 58 (2): 168–184. doi :10.1086/289610. JSTOR  187457. S2CID  122866072.
  26. ^ Бигелоу, Джон; Парджеттер, Роберт (1987). «Функции». The Journal of Philosophy . 84 (4): 181–196. doi :10.2307/2027157. JSTOR  2027157.