Структурализм (биология)
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 направляется 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 предпочитал 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 большинства нынешних типов, окаменелостей появившихся в результате кембрийского взрыва, было «доменделийским». [а] эволюция, вызванная 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 раскритиковали структурализм, подчеркнув, 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.
История [ править ]
Жоффруа Закон компенсации
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. [б] Он также 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 их использовалось для одной функции, меньше было доступно для других. [4]
Д'Арси Морфология Томпсона
В своем «эксцентричном, прекрасном» [5] В 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 по поводу « просто так объяснений »». морфологии, предложенной дарвинистами». Вместо этого, пишет Болл, Томпсон подробно останавливается на том, что биологической формой управляет не наследственность, а физические силы. [6] Философ биологии Майкл Рьюз аналогичным образом писал, что у Томпсона «не было времени на естественный отбор», он определенно предпочитал «механические объяснения» и, возможно, отклонялся в сторону витализма . [1]
Зейлахера структуры Пневные
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]
Вагнера развитие Ограничения на
В своей книге 2014 года « Гомология, гены и эволюционные инновации » 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 для них. [10] [11]
Самоорганизация Кауфмана [ править ]
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]
«Типы» Дентона [ править ]
Биохимик Майкл Дентон привел 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 ». [с] С этой точки зрения форма формируется не естественным отбором, а «самоорганизующимися свойствами определенных категорий материи» и «космической тонкой настройкой законов природы». [14] Биохимик Лоуренс А. Моран критиковал Дентона как антидарвиниста и сторонника креационизма . [15]
Левонтина Спандрели и Гулда
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 адаптации прямую причину . 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]
Доменделевская эволюция Мюллера и Ньюмана
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, в которой участвовали 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. например, что глубокие гомологии между широко разделенными группами организмов, такие как сигнальные пути и факторы транскрипции хоанофлагеллят Они отмечают , и многоклеточных животных , демонстрируют, что гены были вовлечены на протяжении всей эволюционной истории . [20]
Гудвина Морфогенетические поля
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, 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 шаблоны могут быть сформированы путем выбора значений параметров для создания либо статических геометрических шаблонов, либо динамических колебаний. [22] [23] подразумевая, что задействованная сигнальная система была каким-то образом альтернативой естественному отбору. [15] Докинз прокомментировал: «Он думает, что он антидарвинист, хотя это не может быть так, потому что у него нет альтернативного объяснения». [26]
Критика [ править ]
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. 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 в поддержку идеи, что если вы воспроизведете Лента жизни будет выглядеть примерно так, как мы видим сегодня. Можете быть уверены, что, посетив другую планету, вы не найдете позвоночных». [15]
Биолог -эволюционист Льюис Хелд писал: «Идея о том, что некоторые 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 . [д] За прошедшее столетие было высказано предположение, что различные черты возникли механически, а не генетически : извилины мозга, уплотнения хрящей, гофры цветков, зубные бугорки и отолиты рыб. К этому странному списку теперь мы можем добавить кривую улыбку крокодила или, по крайней мере, потрескавшуюся кожу, окружающую ее». [и] [28]
См. также [ править ]
Примечания [ править ]
- ^ Грегор Мендель был пионером в изучении генетики .
- ^ В этом гомологии Жоффруа были подобны формам Аристотеля .
- ^ Универсалии занимают центральное место в древнегреческой теории платонического реализма . [13]
- ↑ Художник Теодор Кук «Кривые жизни» , «Констебль», 1914 год в некоторой степени предвосхитил Д'Арси Томпсона, исследовавшего спирали в искусстве и природе.
- ↑ Последнее замечание Хелда заключалось в том, что трещины на коже крокодила действительно объясняются растрескиванием, в отличие от всех других примеров, которые он перечисляет. [28]
Ссылки [ править ]
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Русе, Майкл (2013). «17. От органицизма к механизму и на полпути назад?» . В Хеннинге, Брайан Г.; Скарф, Адам (ред.). За пределами механизма: возвращение жизни в биологию . Лексингтонские книги. п. 419. ИСБН 9780739174371 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж г Вагнер, Гюнтер П. , Гомология, гены и эволюционные инновации . Издательство Принстонского университета. 2014. ISBN 978-0691156460 . Страницы 7–38, 125
- ^ Боулер, Питер Дж. (1989) [1983]. Затмение дарвинизма: антидарвинистские эволюционные теории в десятилетия около 1900 года . Издательство Университета Джонса Хопкинса. стр. 261–262, 280–281. ISBN 978-0-8018-4391-4 .
- ^ Расин, Валери (7 октября 2013 г.). «Эссе: Дебаты Кювье-Жоффруа» . Энциклопедия проекта «Эмбрион», Университет штата Аризона . Проверено 10 декабря 2016 г. .
- ^ Леруа, Арман Мари (2014). Лагуна: как Аристотель изобрел науку . Блумсбери. п. 13. ISBN 978-1-4088-3622-4 .
- ^ Болл, Филип (7 февраля 2013 г.). «Оглядываясь назад: о росте и форме» . Природа . 494 (7435): 32–33. Бибкод : 2013Natur.494...32B . дои : 10.1038/494032а . S2CID 205076253 .
- ^ Зейлахер, Адольф (1991). «Механизмы самоорганизации в морфогенезе и эволюции». В Шмидт-Киттлер, Норберт; Фогель, Клаус (ред.). Конструктивная морфология и эволюция . Спрингер. стр. 251–271. дои : 10.1007/978-3-642-76156-0_17 . ISBN 978-3-642-76158-4 .
- ^ Зейлахер, Адольф (июль 1989 г.). «Вендозой: Организмы в протерозойской биосфере». Летайя . 22 (3): 229–239. дои : 10.1111/j.1502-3931.1989.tb01332.x .
- ^ Симпсон, Карл; Эрвин, Дуглас Х. (цитата) (13 апреля 2014 г.). Гомология, гены и эволюционные инновации Гюнтер П. Вагнер . Издательство Принстонского университета. ISBN 9780691156460 . Проверено 9 декабря 2016 г.
- ^ Браун, Рэйчел Л. (ноябрь 2015 г.). «Почему развитие имеет значение». Биология и философия . 30 (6): 889–899. дои : 10.1007/s10539-015-9488-9 . S2CID 82602032 .
- ^ Мюллер, Великобритания; Вагнер, врач общей практики (1991). «Новинка в эволюции: реструктуризация концепции» (PDF) . Ежегодный обзор экологии и систематики . 22 (1): 229–256. doi : 10.1146/annurev.es.22.110191.001305 . ISSN 0066-4162 . Архивировано (PDF) из оригинала 26 сентября 2017 года.
- ^ Фокс, Рональд Ф. (декабрь 1993 г.). «Обзор Стюарта Кауфмана, Истоки порядка: самоорганизация и отбор в эволюции» . Биофиз. Дж . 65 (6): 2698–2699. Бибкод : 1993BpJ....65.2698F . дои : 10.1016/s0006-3495(93)81321-3 . ПМК 1226010 .
- ^ Сильверман, Аллан. «Метафизика и эпистемология Платона среднего периода» . В Залте, Эдвард Н. (ред.). Стэнфордская энциклопедия философии .
- ^ Дентон, Майкл Дж. (август 2013 г.). «Типы: настойчивый структуралистский вызов дарвиновскому панселекционизму» . БИО-сложность . 2013 (3). дои : 10.5048/BIO-C.2013.3 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж Моран, Лоуренс А. (2 февраля 2016 г.). «Что такое структурализм?» . Sandwalk (блог признанного эксперта) . Проверено 9 декабря 2016 г.
- ^ Стивен Джей Гулд ; Ричард Левонтин (1979). «Спандрелы Сан-Марко и панглоссианская парадигма: критика адаптационистской программы». Учеб. Р. Сок. Лонд. Б. 205 (1161): 581–598. Бибкод : 1979РСПСБ.205..581Г . дои : 10.1098/rspb.1979.0086 . ПМИД 42062 . S2CID 2129408 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Эрвин, Дуглас Х. (сентябрь 2011 г.). «Эволюционный униформизм» . Биология развития . 357 (1): 27–34. дои : 10.1016/j.ydbio.2011.01.020 . ПМИД 21276788 .
- ^ Мюллер, Герд Б .; Ньюман, Стюарт А. (2005). «Инновационная триада: программа EvoDevo». Дж. Эксп. Зоол. (Мол. Дев Эвол) . 304Б (6): 487–503. CiteSeerX 10.1.1.501.1440 . дои : 10.1002/jez.b.21081 . ПМИД 16299770 .
- ^ Ньюман, Стюарт А.; Форгач, Габор; Мюллер, Герд Б. (2006). «До программы: Физическое происхождение многоклеточных форм» . Международный журнал биологии развития . 50 (2–3): 289–299. дои : 10.1387/ijdb.052049sn . ПМИД 16479496 .
- ^ Король, Николь (2004). «Одноклеточное происхождение развития животных» . Развивающая клетка . 7 (3): 313–325. дои : 10.1016/j.devcel.2004.08.010 . ПМИД 15363407 .
- ^ Гудвин, Брайан (2009). Русе, Майкл ; Трэвис, Джозеф (ред.). За пределами дарвиновской парадигмы: понимание биологических форм . Издательство Гарвардского университета. ISBN 978-0674062214 .
{{cite book}}:|work=игнорируется ( помогите ) - ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Прайс, Кэтрин СК; Гудвин, Брайан (1995). «Структурно несостоятельный». Эволюция . 49 (6): 1298. дои : 10.2307/2410461 . JSTOR 2410461 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Уэйк, Дэвид Б. (1996). «Как леопард изменил свои пятна: эволюция сложности», Брайан Гудвин. Американский учёный . 84 (3): 300–301. JSTOR 29775684 .
- ↑ Некролог Брайана Гудвина — The Guardian , 9 августа 2009 г.
- ^ Дикинсон, В. Джозеф (1998). «Форма и трансформация: генеративные и реляционные принципы в биологии. Джерри Вебстер; Брайан Гудвин». Ежеквартальный обзор биологии . 73 (1): 62–63. дои : 10.1086/420070 .
- ^ Докинз, Ричард (1 мая 1996 г.). «Глава 3 «Машина выживания» » . Край . Проверено 11 февраля 2018 г.
- ^ Гриффитс, Пол Э. (1996). «Дарвинизм, процессуальный структурализм и естественные виды». Философия науки . 63 (5): С1–С9. дои : 10.1086/289930 . JSTOR 188505 . S2CID 146674266 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Хелд, Льюис Ирвинг (2014). Как змея лишилась ног: любопытные истории с рубежа эво-дево . Кембридж, Великобритания Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. п. 121. ИСБН 978-1-107-62139-8 .
