Теория систем в биологии
Рефераты >> Биология >> Теория систем в биологии

Противоположный тип систем характеризуется жесткофиксированными связями составляющих их звеньев, наличие или функция каждого из которых является необходимым условием функционирования всей системы.

Жесткость связей понимается здесь не в механическом, а в организационном смысле, предполагающем строгую согласованность функций системы. Так, например, со­гласованы между собой последовательно этапы в эм­бриональном развитии глаза, где из первичной нервной пластинки развивается глазной бокал, который в свою очередь индуцирует развитие хрусталика, и т. д. В нашем организме жестко связаны и взаимно дополняют друг друга центральная нервная система, система кровообра­щения,система пищеварения, система выделения и др Каждая из них необходима и не может быть заменена другой. Структуры такого типа могут весьма сильно по­вышать уровень организации систем по сравнению с тем, что имеется в отдельных составляющих их звеньях. Но в то же время такие системы оказываются гораздо менее гибкими и способными к перестройке, чем «корпу­скулярные» системы.

Нужно оговориться, что системы этих двух крайних типов в чистом виде встречаются очень редко. Но формы, близкие к ним настолько, что в них выявляются свойст­венные данным типам закономерности, достаточно часты. При этом при переходе от низших уровней, лежащих на грани молекулярной биологии, но все более высоким уровням—клеточному, тканевому, организменному, ви­довому и т. д.— обнаруживается довольно правильное чередование этих двух типов организации: парные хро­мосомы (корпускулярность), взаимное дополнение ядра и клетки (жесткое отношение), клетки одной ткани (кор­пускулярность), взаимное дополнение тканей (жесткое отношение), множественные органы или их части (кор­пускулярность), соотношение систем органов (жесткие отношения), особи одного пола (корпускулярность), вза­имное дополнение полов (жесткое отношение) и т. д.

Это чередование нетрудно объяснить, если подойти к нему с точки зрения общих принципов структурной орга­низации живых систем. Взаимодополняющие отношения звеньев внутри системы жесткого типа необходимы для повышения уровня организации и эффективности систе­мы; однако они не обеспечивают необходимой гибкости и «живучести» системы. Поэтому такие жесткие системы дважды или многократно повторяются на следующем уровне, выступая уже как единицы корпускулярной си­стемы. Этим обеспечивается и большая надежность, и количественная гибкость следующего уровня организации. Высокоразвитые системы в организме должны в какой-то степени отвечать требованиям разного рода: и гибкости, и экономичности, и координированности. Поскольку каж­дый тип простейших систем, обеспечивая один из этих свойств, автоматически исключает другие, постольку из­вестные оптимальные сочетания. Достигаются чередова­нием обоих типов па разных уровнях организации.

Однако возможен и другой путь, обеспечивающийоп­тимальное совмещение «корпускулярности» и «жесткости». Это такое строение системы, когда на одном уровне совмещаются некоторые черты обоих типов. Так, для филогенеза очень важно, чтобы эволюционное изменение одного органа не отражалось бы па других. Например, даже благоприятное изменение глазного бокала с боль­шой вероятностью может нарушить совершенство хру­сталика. Такое положение очень затрудняет свободную эволюцию более ранних в индивидуальном развитии ор­ганов (в данном случае бокала). С другой стороны, та же зависимость хрусталика от бокала имеет и приспосо­бительное значение: ею обеспечивается то, что хрусталик всегда возникает именно перед бокалом, как это требует­ся для полноценного развития глаза. Требования к коор­динированному развитию приходят здесь в противоречие с требованиями к эволюционной независимости органов, которая обеспечила бы возможность совершенствования каждого органа, не нарушая совершенства другого. Если координация достигается последовательной связью А — В — С — D — Е, то эволюционно независимым здесь является лишь последнее звено, поскольку от его измене­ний не зависит ни один предыдущий орган. Для полной эволюционной независимости было бы идеальным, если бы каждый орган развивался совершенно самостоятель­но. Система была бы корпускулярной, и новый вариант каждого органа мог бы в новых поколениях замещать старый, не влияя на другие органы.

Систему, оптимально совмещающую в себе оба досто­инства крайних типов (независимость и координацию), А. А. Малиновский назвал «звездным» типом системы. Это такой тип, когда один орган А берет на себя прямую стимуляцию развития органов пли функции В и С и D и Е. Орган А оказывается тогда как бы в центре (разумеется, не в пространственно-геометрическом смысле, а остальные органы связаны с ним как луч со звез­дой. При таком типе взаимоотношении лишь один объ­единяющий другие признаки орган — наиболее ярко это выражено в системе желез внутренней секреции — ока­зывается эволюционно связанным, так как его изменение сразу отразилось бы на всех зависимых органах. И дей­ствительно, железы внутренней секреции чрезвычайно консервативны. Зато признаки, определяемые железой, все являются конечными в цепи зависимостей; поэтому они могут свободно эволюционировать и в результате резко различаются у разных видов. С гормоном половой железы у оленя связаны рога, у льва — грива, у птиц - характерное оперение и т. д. В то же время все призна­ки, определяемые одной железой, оказываются через нее тесно связанными между собой. Вокруг каждой железы группируются признаки одной и той же приспособитель­ной направленности: вокруг половой — признаки, способ­ствующие функции размножения, вокруг адреналовой системы — функции, мобилизующие возможности орга­низма в острых ситуациях (бегство, борьба) и т. д.

Таким образом, в случае «звездной» связи онтогене­тическая координация достигается почти максимально, как и в жесткой системе, а эволюционная гибкость те­ряется только для одного звена — для центрального ор­гана, объединяющего все другие. Этот тип достаточно широко распространен в живых системах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мы видим что уже выделение про­стейших типов организации живых существ помогает объяснить некоторые существенные особенности струк­туры и эволюции биологических организмов. Более того, из него вытекают и некоторые важные практические следствия. Одно из них базируется на представлении о корпускулярности механизма наследственности, т. е. той дискретности передачи наследственных признаков, кото­рую противники генетики ставили в упрек этой науке. Известно, что в борьбе с вредителями и инфекциями обычно применяются антибиотики или инсектициды. Ча­сто, применяя определенный инсектицид, получают среди уничтожаемых насекомых устойчивую к нему расу. Тог­да приходится переходить к другому инсектициду и т. д. Таким образом, идет бесконечная борьба с перевесом, пожалуй, на стороне не человека, а его врага. Подобный подход к борьбе с вредными насекомыми неправилен, так как всегда существует достаточно большая вероят­ность приспособиться к одному инсектициду путем соот­ветствующей единичной мутации. Когда же вид, таким образом, приспособится, то последующее размножение даст миллионы особей, и на их фойе применение нового инсектицида также может быть нейтрализовано повой мутацией, может дать новую расу, устойчивую уже к обоим ядам. Напротив, одновременное применение хотя бы только двух инсектицидов требует для выживания насекомого и создания устойчивой расы возникновения у одной особи одновременно двух полезных специфических мутаций, и к тому же прочно сцепленных, ибо если они разойдутся в потомстве, то все потомки, с одной только защищающей их мутацией, погибнут от второго яда, за­щиты от которого они лишились, потеряв вторую мута­цию. Однако возникновение двух мутаций, одновременно защищающих каждая от одного из специфических ядов, да еще мутации сцепленных, явление практически не­возможное. Поэтому, хотя это на первое время менее экономично, одновременное применение двух-трех разно­типных инсектицидов было бы чрезвычайно рентабель­ным, так как оно почти полностью гарантирует от воз­никновения устойчивых к ним рас насекомых. То же ка­сается и применения антибиотиков. Два антибиотика или антибиотик плюс какой-то другой бактерицидный препа­рат, применяемые одновременно, а не последовательно, дали бывозможность избежатьвозникновения устойчи­вых рас микроорганизмов или сделать такое возникнове­ние гораздо более редким. [3]


Страница: