stringtranslate.com

Функция (биология)

В эволюционной биологии функция – это причина, по которой тот или иной объект или процесс возник в системе, которая развилась посредством естественного отбора . Эта причина обычно заключается в том, что он достигает определенного 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, способствующая эволюции, называется адаптацией ; другие характеристики могут быть нефункциональными перемычками , хотя они, в свою очередь, могут позже быть использованы в ходе эволюции для выполнения новых функций.

В биологии функция определялась по-разному. В физиологии это просто то, что делает орган, ткань, клетка или молекула.

В философии биологии разговор о функции неизбежно предполагает некую телеологическую цель, даже несмотря на то, что естественный отбор действует без какой-либо цели на будущее. Тем не менее, биологи часто используют телеологический язык как обозначение функции. В современной философии биологии существует три основных объяснения функций в биологическом мире: теории причинной роли, избранного эффекта и вклада в достижение цели.

В доэволюционной биологии

В физиологии функция — это деятельность или процесс, осуществляемый системой организма , например ощущение или передвижение у животного. [1] Эта концепция функции в отличие от формы (соответственно эргона и морфа Аристотеля [2] ) была центральной в биологических объяснениях в классической античности . В более современное время это стало частью дебатов Кювье-Жоффруа 1830 года , где Кювье утверждал, что структура животного определяется его функциональными потребностями, в то время как Жоффруа предположил, что структура каждого животного была изменена на основе общего плана. [3] [4] [5]

В эволюционной биологии

Функцию можно определить по-разному, [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 причинная 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 персонаж является функциональным, может быть полезно в исследованиях, некоторые характеристики организмов нефункциональны и формируются как случайные спандрелы , побочные эффекты соседних функциональных систем. [8]

Естественный отбор

Молекула хлорофилла участвует в фотосинтезе .

С точки зрения естественного отбора , биологические функции способствуют приспособленности , увеличивая вероятность того, что организм выживет и сможет воспроизвести потомство . [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 объяснить поведение , хотя они были обобщены на более широкую область. 1) Механизм: Какие механизмы заставляют животное вести себя таким образом? 2) Онтогенез : Какие механизмы развития в эмбриологии животного (и в его молодости, если оно обучается ) создали структуры, вызывающие такое поведение? 3) Функция/адаптация: Какова эволюционная функция поведения? 4) Эволюция: Какова филогения поведения или, другими словами, когда оно впервые появилось в истории эволюции животного? Вопросы взаимозависимы, так что, например, адаптивная функция ограничена эмбриональным развитием. [15] [16] [17] [18]

В философии биологии

«Поведение с целью»: стотинг молодого спрингбока . [11] [19] Философ биологии мог бы утверждать, что это функция подачи сигналов хищникам , помогая спрингбоку выжить и позволяя ему размножаться. [11]

Функция — это не то же самое, что цель в телеологическом смысле, то есть обладание сознательным умственным намерением достичь цели. В философии биологии эволюция — это слепой процесс, не имеющий «цели» на будущее. Например, дерево выращивает цветы не для каких-либо целей, а делает это просто потому, что оно эволюционировало для этого. Сказать: «Дерево выращивает цветы , чтобы привлечь опылителей » было бы неверно, если бы «чтобы» подразумевало цель. Функция описывает, что что-то делает , а не какова его «цель». Однако телеологический язык часто используется биологами как сокращенный способ описания функции, хотя его применимость оспаривается. [11]

В современной философии биологии существует три основных объяснения функций в биологическом мире: теории причинной роли, [20] избранного эффекта, [21] и целевого вклада. [22]

Причинная роль

Теории причинно-ролевых биологических функций берут свое начало в статье Роберта Камминса 1975 года. [20] Камминс определяет функциональную роль компонента системы как причинное воздействие, которое компонент оказывает на более крупную содержащую его систему. Например, сердце играет реальную причинную роль в перекачивании крови в системе кровообращения; следовательно, функция сердца – перекачивать кровь. Против этой версии возражали на том основании, что она слишком расплывчата в понимании функции. Например, сердце также оказывает причинное воздействие на производство звука, но мы не считаем производство звука функцией сердца. [23] [24]

Выбранный эффект

Теории избранного эффекта биологических функций утверждают, что функция биологического признака — это функция, для которой этот признак был выбран , как утверждает Рут Милликен. [21] Например, функция сердца — перекачивание крови, поскольку это действие, для которого сердце было выбрано эволюцией. Другими словами, перекачивание крови является причиной эволюции сердца. Эту концепцию критиковали за слишком ограничительное понятие функции. Не всегда ясно, какое поведение способствовало выбору признака, поскольку биологические признаки могут иметь функции, даже если для них не проводился отбор. Полезные мутации изначально не отбираются, но у них есть функции. [25]

Вклад в достижение цели

Теории вклада в достижение цели стремятся найти золотую середину между теориями причинной роли и теориями избранного эффекта, как это было 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 сбивают с толку хищников . Эта роль полос зебры будет способствовать выживанию и воспроизводству зебр, и именно поэтому можно сказать, что сбивающие с толку хищники являются функцией полос зебры. Согласно этой теории, является ли определенная причинная роль признака его функцией, зависит от того, способствует ли эта причинная роль выживанию и воспроизводству этого организма. [26]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Флетчер, Джон (1837). О функциях организованных существ и их устройстве. Джон Карфрэ и сын. стр. 1–15. {{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь )
  2. ^ Типтон, Джейсон А. (2014). Философская биология в частях животных Аристотеля. Спрингер. п. 33. ISBN 978-3-319-01421-0.со ссылкой на «Части животных» 640–641.
  3. ^ Рассел, Эдвард Стюарт (1916). Форма и функция: вклад в историю морфологии животных. Джон Мюррей. Архивировано из оригинала 12 июня 2023 г. Проверено 14 января 2018 г.
  4. ^ Асма, ST (1996). Следующая форма и функция: Философская археология наук 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 «Понимание эволюции: квалификация как адаптация». Калифорнийский университет в Беркли. Архивировано из оригинала 7 ноября 2017 года . Проверено 29 июля 2016 г.
  9. ^ Аб Циммер, Карл ; Эмлен, Дуглас Дж. (2013). Эволюция: обретение смысла жизни (1-е изд.). Издатели Робертс и компания. ISBN 978-1-936221-17-2.
  10. ^ аб Хладки, В.; Гавличек, Ю. (2013). «Был ли Тинберген аристотелевцем? Сравнение четырех причин Тинбергена и четырех причин Аристотеля» (PDF) . Бюллетень этологии человека . 28 (4): 3–11. Архивировано (PDF) из оригинала 4 апреля 2017 г. Проверено 05 апреля 2017 г.
  11. ^ abcd «Телеологические понятия в биологии». Стэнфордская энциклопедия философии . 18 мая 2003 г. Архивировано из оригинала 13 марта 2020 г. Проверено 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. Штайн (1996). «Фотосинтез». Университет Цинциннати . Архивировано из оригинала 29 июня 2013 г.
  14. ^ Ши, Патрик М. (2015). «Фотосинтез и ранняя Земля». Современная биология . 25 (19): 855–859 р. дои : 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 года. Архивировано из оригинала 7 августа 2019 года . Проверено 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 (PDF) из оригинала 18 января 2012 года . Проверено 2 сентября 2018 г.
  18. ^ «Четыре области биологии». Архивировано из оригинала 14 мая 2017 года . Проверено 2 сентября 2018 г.
  19. ^ Каро, ТМ (1986). «Функции стотинга в газелях Томсона: некоторые проверки предсказаний». Поведение животных . 34 (3): 663–684. дои : 10.1016/S0003-3472(86)80052-5. S2CID  53155678.
  20. ^ ab Камминс, Роберт (1975). "Функциональный анализ". Журнал философии . 72 (20): 741–765. дои : 10.2307/2024640. JSTOR  2024640.
  21. ^ аб Милликен, Рут (1989). «В защиту правильных функций». Философия науки . 56 (2): 288–302. дои : 10.1086/289488 . JSTOR  187875. S2CID  120910145.
  22. ^ аб Бурс, Кристофер (1977). «Здоровье как теоретическая концепция». Философия науки . 44 (4): 542–573. CiteSeerX 10.1.1.486.2236 . дои : 10.1086/288768. JSTOR  186939. S2CID  146325798. 
  23. ^ Амундсон, Рон; Лаудер, Джордж (1994). «Функция без цели». Биология и философия . 9 (4): 443–469. дои : 10.1007/BF00850375. S2CID  4997676.
  24. ^ Крейвер, Карл Ф. (2001). «Ролевые функции, механизмы и иерархия». Философия науки . 68 (1): 53–74. дои : 10.1086/392866. JSTOR  3081024. S2CID  35230404.
  25. ^ Неандер, Карен (1991). «Функции как избранные эффекты: защита концептуального аналитика». Философия науки . 58 (2): 168–184. дои : 10.1086/289610. JSTOR  187457. S2CID  122866072.
  26. ^ Бигелоу, Джон; Парджеттер, Роберт (1987). «Функции». Журнал философии . 84 (4): 181–196. дои : 10.2307/2027157. JSTOR  2027157.