Биологический или процессуальный структурализм — это школа биологической мысли, которая возражает против исключительно дарвиновского или адаптационного объяснения естественного отбора, такого, как описано в современном синтезе 20-го века . Вместо этого он предполагает, что эволюция направляется по-другому , физическими силами, которые формируют развитие тела животного, и иногда подразумевает, что эти силы полностью вытесняют отбор.
Структуралисты предложили различные механизмы, которые могли бы направлять формирование планов тела . До Дарвина Этьен Жоффруа Сент-Илер утверждал, что животные разделяют гомологичные части , и что если одна увеличивается, 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 для «пневматических» структур в ископаемых остатках эдиакарской биоты, таких как дикинсония . Гюнтер П. Вагнер выступал за смещение развития, структурные ограничения на эмбриональное развитие . Стюарт Кауфман выступал за самоорганизацию , идею о том, что сложная структура возникает целостно и спонтанно из динамического взаимодействия всех частей организма . Майкл Дентон выступал за законы 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 палеонтологической летописи большинства типов в кембрийском взрыве было «доменделевской» [a] 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 обусловлено морфогенетическими полями .
Биологи-дарвинисты критиковали структурализм, подчеркивая, что существует множество доказательств того, что естественный отбор эффективен, и, исходя из глубокой гомологии , что гены участвовали в формировании организмов на протяжении всей эволюционной истории . Они признают, что некоторые структуры, такие как клеточная мембрана, самоорганизуются, но отрицают способность самоорганизации управлять крупномасштабной эволюцией.
В 1830 году Этьен Жоффруа Сент-Илер выступил с аргументами в пользу структуралистской позиции против функционалистской ( телеологической ) позиции Жоржа Кювье . Жоффруа считал, что гомологии структуры между животными указывают на то, что они разделяют идеальный образец; это не подразумевает эволюцию, а единство плана, закон природы. [b] Он также считал, что если одна часть была более развита в структуре, другие части обязательно будут редуцированы в качестве компенсации, поскольку природа всегда использовала одни и те же материалы: если больше из них использовалось для одной функции, меньше оставалось для других. [4]
В своей «эксцентричной, прекрасной» [5] книге 1917 года «О росте и форме » Д'Арси Вентворт Томпсон пересмотрел старую идею « универсальных законов формы », чтобы объяснить наблюдаемые формы живых организмов. [1] Научный писатель Филип Болл утверждает, что Томпсон «представляет математические принципы как формирующее агентство, которое может заменить естественный отбор, показывая, как структуры живого мира часто повторяют структуры неорганической природы», и отмечает свое «разочарование в объяснениях морфологии « просто так » , предлагаемых дарвинистами». Вместо этого, пишет Болл, Томпсон подробно останавливается на том, как не наследственность, а физические силы управляют биологической формой. [6] Философ биологии Майкл Руз аналогичным образом писал, что у Томпсона «было мало времени на естественный отбор», он определенно предпочитал «механические объяснения» и, возможно, скатывался в витализм . [1]
Как и Томпсон, палеонтолог Адольф Зайлахер подчеркивал производственные ограничения формы. Он интерпретировал окаменелости, такие как Dickinsonia в эдиакарской биоте, как «пневматические» структуры, определенные механической инфляцией, подобной стеганому воздушному матрасу , а не вызванные естественным отбором. [7] [8]
В своей книге 2014 года « Гомология, гены и эволюционные инновации » эволюционный биолог Гюнтер П. Вагнер выступает за «изучение новизны как отличной от адаптации». Он определяет новизну как происходящую, когда некоторая часть тела развивает индивидуальное и квазинезависимое существование, другими словами, как отдельную и узнаваемую структуру, которая, как он подразумевает, может возникнуть до того, как естественный отбор начнет адаптировать структуру для какой-то 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 на эмбриональное развитие) является ключевым объяснением для них. [10] [11]
Математический биолог Стюарт Кауфман предположил в 1993 году, что самоорганизация может играть роль наряду с естественным отбором в трех областях эволюционной биологии , а именно в популяционной динамике , молекулярной эволюции и морфогенезе . Что касается молекулярной биологии, Кауфман подвергался критике за игнорирование роли энергии в управлении биохимическими реакциями в клетках, которые можно справедливо назвать самокатализирующими , но которые не просто самоорганизуются. [12]
Биохимик Майкл Дентон отстаивал структурный довод в пользу самоорганизации. В статье 2013 года он утверждал, что «базовые формы естественного мира — Типы — имманентны природе и определяются набором специальных естественных биологических законов, так называемых «законов формы». Он утверждает, что эти «повторяющиеся модели и формы» являются «истинными универсалиями ». [c] Форма, с этой точки зрения, формируется не естественным отбором, а «самоорганизующимися свойствами отдельных категорий материи» и «космической тонкой настройкой законов природы». [14] Дентона критиковал биохимик Лоуренс А. Моран как антидарвиниста и сторонника креационизма . [15]
В 1979 году, под влиянием Сейлахера и других, палеонтолог Стивен Дж. Гулд и популяционный генетик Ричард Левонтин написали то, что Вагнер назвал «самым влиятельным структуралистским манифестом», « Парадиссы Сан-Марко и парадигма Панглосса ». [16] [2] Они указали, что биологические особенности (например, архитектурные парадиссы ) не обязательно имеют адаптацию в качестве своей прямой причины. Вместо этого архитекторы не могли не создавать небольшие треугольные области между арками и колоннами , поскольку арки должны (эволюционировать) быть изогнутыми, а колонны должны быть вертикальными. Полученные парадиссы являются экзаптациями , последствиями других эволюционных изменений. Эволюция, утверждали они, не отбирала выступающий человеческий подбородок: вместо этого, уменьшение длины зубного ряда оставило челюсть выступающей. [2]
Экстремальные структуралисты, такие как Герд Б. Мюллер и Стюарт А. Ньюман, наследуя точку зрения Д'Арси Томпсона, предположили, что физические законы структуры, а не генетика , управляют крупными диверсификациями, такими как кембрийский взрыв , за которым позже последовали кооптированные генетические механизмы. [17] [18] Они далее утверждали, что существовала «доменделевская» фаза эволюции животных, включавшая физические силы, до того, как 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 , демонстрируют, что гены были вовлечены на протяжении всей эволюционной истории . [20]
То, что Вагнер называет «маргинальным движением в эволюционной биологии», [2] форма структурализма, представленная Брайаном Гудвином , [2] [21] фактически отрицает, что естественный отбор важен, [2] [22] или, по крайней мере, что биологическая сложность может быть сведена 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] Он продемонстрировал с помощью математической модели, что различные паттерны могут быть сформированы путем выбора значений параметров для установки либо статических геометрических паттернов, либо динамических колебаний, [22] [23] подразумевая, что задействованная сигнальная система каким-то образом является альтернативой естественному отбору. [15] Докинз прокомментировал: «Он думает, что он антидарвинист, хотя он не может быть таковым, потому что у него нет альтернативного объяснения». [26]
Соглашаясь с тем, что механизмы формирования паттернов, подобные описанным Гудвином, существуют, биологи Ричард Докинз, Стивен Дж. Гулд, Линн Маргулис и Стив Джонс критиковали Гудвина за предположение, что химическая сигнализация является альтернативой естественному отбору. [15]
Моран, «скептически настроенный биохимик», комментирует, что «структурализм» — это «новое модное словечко... гарантированно произведет впечатление на толпу креационистов, потому что никто не понимает, что оно означает, но 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 ограничения развития не подтверждают эту интерпретацию. Эти 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 есть позвонки, а не экзоскелеты. Нет никаких доказательств, подтверждающих идею о том, что если вы прокрутите пленку жизни, то она будет выглядеть так, как мы видим сегодня. Вы можете быть уверены, что когда вы посетите другую планету, вы не найдете позвоночных». [15]
Эволюционный биолог развития Льюис Хелд писал, что «Идея о том, что аспекты анатомии могут быть объяснены физическими силами (например, растрескиванием при расширении), отстаивалась ~ 100 лет назад в работе Д'Арси Томпсона 1917 года « О росте и форме» и в книге Теодора Кука 1914 года «Кривые жизни» . [d] За прошедшее столетие было предложено, что различные черты возникают механически, а не генетически : извилины мозга, уплотнения хрящей, цветочные гофры, зубные бугорки и отолиты рыб. К этому странному списку мы теперь можем добавить кривую улыбку крокодила или, по крайней мере, потрескавшуюся кожу, которая ее окружает». [e] [28]
{{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )