Биологический или процессуальный структурализм — это школа биологической мысли, которая возражает против исключительно дарвинистского или адаптационистского объяснения естественного отбора , такого как описано в современном синтезе 20-го века . Вместо этого он предполагает, что эволюция управляется по-другому , в основном более или менее физическими силами, которые формируют развитие тела животного, а иногда подразумевает, что эти силы полностью вытесняют отбор.
Структуралисты предложили различные механизмы, которые могли руководить формированием планов тела . До Дарвина Этьен Жоффруа Сен-Илер утверждал, что животные имеют гомологичные части и что, если одна из них будет увеличена, другие будут уменьшены в качестве компенсации. После Дарвина Д'Арси Томпсон намекнул на витализм и предложил геометрические объяснения в своей классической книге 1917 года «О росте и форме» . Адольф Зейлахер предложил механическую инфляцию «пневных» структур в окаменелостях эдиакарской биоты, таких как дикинсония . Гюнтер П. Вагнер приводил доводы в пользу предвзятости развития и структурных ограничений эмбрионального развития . Стюарт Кауфман выступал за самоорганизацию , идею о том, что сложная структура возникает целостно и спонтанно в результате динамического взаимодействия всех частей организма . Майкл Дентон приводил доводы в пользу законов формы, по которым платоновские универсалии или «Типы» самоорганизуются. Стивен Дж. Гулд и Ричард Левонтин предложили биологические «спандрелы» — особенности, созданные как побочный продукт адаптации близлежащих структур. Герд Б. Мюллер и Стюарт А. Ньюман утверждали, что появление в летописи окаменелостей большинства нынешних типов в результате кембрийского взрыва было «доменделийской» эволюцией , вызванной физическими факторами. Брайан Гудвин , описанный Вагнером как часть « маргинального движения в эволюционной биологии», [2] отрицает, что биологическая сложность может быть сведена к естественному отбору, и утверждает, что формирование паттернов управляется морфогенетическим полями .
Биологи-дарвинисты критиковали структурализм, подчеркивая, что существует множество доказательств эффективности естественного отбора и, исходя из глубокой гомологии , того, что гены участвовали в формировании организмов на протяжении всей эволюционной истории . Они признают, что некоторые структуры, такие как клеточная мембрана , самособираются, но отрицают способность самоорганизации стимулировать крупномасштабную эволюцию.
В 1830 году Этьен Жоффруа Сен-Илер выдвинул структурные доводы против функционалистской ( телеологической ) позиции Жоржа Кювье . Жоффруа считал, что гомология строения животных указывает на то, что у них общий идеальный образец; это подразумевало не эволюцию, а единство плана, закон природы. [b] Далее он считал, что если одна часть была более развита внутри структуры, другие части обязательно были бы уменьшены в качестве компенсации, поскольку природа всегда использовала одни и те же материалы: если больше из них использовалось для одной функции, меньше было доступно для других. другие. [4]
В своей «эксцентричной, красивой» [5] книге 1917 года «О росте и форме » Д'Арси Вентворт Томпсон вновь обратился к старой идее « универсальных законов формы », чтобы объяснить наблюдаемые формы живых организмов. [1] Научный писатель Филип Болл утверждает, что Томпсон «представляет математические принципы как формирующий фактор, который может заменить естественный отбор, показывая, как структуры живого мира часто повторяют структуры неорганической природы», и отмечает свое «разочарование в «справедливости» . Итак , «объяснения морфологии , предложенные дарвинистами». Вместо этого, пишет Болл, Томпсон подробно останавливается на том, что биологической формой управляет не наследственность, а физические силы. [6] Философ биологии Майкл Руз аналогичным образом писал, что у Томпсона «не было времени на естественный отбор», он определенно предпочитал «механические объяснения» и, возможно, отклонялся в сторону витализма . [1]
Как и Томпсон, палеонтолог Адольф Зейлахер подчеркивал производственные ограничения формы. Он интерпретировал окаменелости, такие как дикинсония, в эдиакарской биоте , как «пневные» структуры, возникшие в результате механического надувания, например стеганого надувного матраса , а не как вызванные естественным отбором. [7] [8]
В своей книге «Гомология, гены и эволюционные инновации» 2014 года биолог-эволюционист Гюнтер П. Вагнер выступает за «изучение новизны в отличие от адаптации». Он определяет новизну как явление, возникающее, когда какая-то часть тела обретает индивидуальное и квазинезависимое существование, другими словами, как отдельную и узнаваемую структуру, которая, как он предполагает, может возникнуть до того, как естественный отбор начнет адаптировать структуру для какой-либо функции. [2] [9] Он формирует структуралистскую картину эволюционной биологии развития , используя эмпирические данные, утверждая, что гомология и биологическая новизна являются ключевыми аспектами, требующими объяснения, и что смещение развития (т.е. структурные ограничения эмбрионального развития) является ключевым объяснением этих факторов. . [10] [11]
Биолог-математик Стюарт Кауфман предположил в 1993 году, что самоорганизация может играть роль наряду с естественным отбором в трех областях эволюционной биологии , а именно в динамике популяций , молекулярной эволюции и морфогенезе . Что касается молекулярной биологии, Кауфмана критиковали за игнорирование роли энергии в запуске биохимических реакций в клетках, которые справедливо можно назвать самокаталитическими, но которые не просто самоорганизуются. [12]
Биохимик Майкл Дентон представил структурные аргументы в пользу самоорганизации. В статье 2013 года он утверждал, что «основные формы мира природы — Типы — имманентны природе и определяются набором особых естественных биологических законов, так называемых «законов формы». Он утверждает, что эти «повторяющиеся образцы и формы» являются «истинными универсалиями ». [c] С этой точки зрения форма формируется не естественным отбором, а «самоорганизующимися свойствами определенных категорий материи» и «космической тонкой настройкой законов природы». [14] Дентон подвергся критике со стороны биохимика Лоуренса А. Морана как антидарвинист и сторонник креационизма . [15]
В 1979 году, под влиянием, среди прочего, Зейлахера, палеонтолог Стивен Дж. Гулд и популяционный генетик Ричард Левонтин написали то, что Вагнер назвал «самым влиятельным структуралистским манифестом», « Спандрелы Сан-Марко и панглоссианская парадигма ». [16] [2] Они отметили, что биологические особенности (например, архитектурные перемычки ) не обязательно имеют прямую причину адаптации . Вместо этого архитекторы не могли не создать небольшие треугольные области между арками и колоннами , поскольку арки должны (эволюционировать) быть изогнутыми, а колонны должны быть вертикальными. Возникающие в результате спандрелы являются экзаптациями , последствиями других эволюционных изменений. Они утверждали, что эволюция не выбрала выступающий человеческий подбородок: вместо этого уменьшение длины зубного ряда привело к тому, что челюсть стала выступать вперед. [2]
Крайние структуралисты, такие как Герд Б. Мюллер и Стюарт А. Ньюман, унаследовав точку зрения Д'Арси Томпсона, предположили, что физические законы структуры, а не генетика , управляют крупными диверсификациями, такими как кембрийский взрыв , за которыми позже последовали кооптированные генетические механизмы. . [17] [18] Далее они утверждали, что существовала «доменделевская» фаза эволюции животных, включающая физические силы, прежде чем гены взяли верх. [17] [19] Биологи-дарвинисты открыто признают, что физические факторы, такие как поверхностное натяжение, могут вызывать самосборку , но настаивают на том, что гены играют решающую роль. Они отмечают, например, что глубокие гомологии между широко разделенными группами организмов, такие как сигнальные пути и факторы транскрипции хоанофлагеллят и многоклеточных животных , демонстрируют, что гены были вовлечены на протяжении всей эволюционной истории . [20]
То, что Вагнер называет «маргинальным движением в эволюционной биологии», [2] форма структурализма, примером которой является Брайан Гудвин , [2] [21] фактически отрицает важность естественного отбора, [2] [22] или, по крайней мере, эту биологическую сложность. можно свести к естественному отбору. [22] [23] Это привело к конфликту с дарвинистами, такими как Ричард Докинз . [24] Гудвин связал старую концепцию морфогенетического поля с пространственным распределением химических сигналов в развивающемся эмбрионе. [25] С помощью математической модели он продемонстрировал, что различные паттерны могут быть сформированы путем выбора значений параметров для создания либо статических геометрических паттернов, либо динамических колебаний, [22] [23] подразумевая, что задействованная сигнальная система была каким-то образом альтернативой естественной выбор. [15] Докинз прокомментировал: «Он думает, что он антидарвинист, хотя это не может быть так, потому что у него нет альтернативного объяснения». [26]
Согласившись с тем, что механизмы формирования паттернов, подобные описанным Гудвином, существуют, биологи Ричард Докинз, Стивен Дж. Гулд, Линн Маргулис и Стив Джонс раскритиковали Гудвина за предположение, что химическая передача сигналов образует альтернативу естественному отбору. [15]
Моран, «скептический биохимик», отмечает, что «структурализм» — это «новое модное слово… гарантированно произведет впечатление на креационистскую толпу, потому что никто не понимает, что оно означает, но оно звучит очень «научно» и философски». [15] Философ науки Пол Э. Гриффитс пишет, что структуралисты «рассматривают это структурирование пространства биологических возможностей как часть фундаментальной физической структуры природы. Но явления филогенетической инерции и ограничений развития не подтверждают эту интерпретацию. явления показывают, что эволюционные пути, доступные организму, являются функцией структуры развития организма». [27]
Моран резюмирует: «В науке нет ничего, что поддерживало бы взгляды структуралистов. У нас есть совершенно хорошие объяснения того, почему шмели отличаются от грибов и почему у всех позвоночных животных есть позвонки, а не экзоскелеты. Нет никаких доказательств в поддержку идеи, что если вы воспроизведете Если вы заметите жизнь, то она будет выглядеть примерно так, как мы видим сегодня. Вы можете быть уверены, что, посетив другую планету, вы не найдете позвоночных животных». [15]
Биолог -эволюционист Льюис Хелд писал: «Идея о том, что аспекты анатомии можно объяснить физическими силами (например, растрескиванием при расширении), была высказана примерно за 100 лет до этого в книге Д'Арси Томпсона « О росте и форме» 1917 года и в книге Теодора Кука 1914 года. Кривые жизни . [d] За прошедшие столетия было высказано предположение, что различные черты возникают механически, а не генетически : извилины мозга, уплотнения хрящей, гофры цветков, зубные бугорки и отолиты рыб. К этому странному списку мы теперь можем добавить кривая улыбка крокодила или, по крайней мере, потрескавшаяся кожа, которая его окружает». [д] [28]
{{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь )