Бернд-Олаф Кюпперс: возникновение живого существа отражено в эволюции его границ
«…Мы столкнемся с похожей проблемой, если попытаемся описать функции машины исключительно в физических и химических терминах. Также эффективность машины может быть вычислена очень точно, но эти вычисления не дадут нам понятия о ее функциональных свойствах. Простое знание об эффективности машины даже не позволит нам определить, что перед нами: паровой двигатель или современный автомобиль. Даже если бы у нас было полное описание материальных свойств машины плюс полный список всех ее компонентов (данные о двигательной силе и энергопотреблении), мы все равно не смогли бы ничего сказать о ее функции. Скорее, чтобы такое представление о функции у нас сложилось, нам понадобилось бы подробное описание порядка сочленения компонентов, т. е. как бы чертеж машины.
Мы можем иначе выразить эту мысль, сказав, что организация машины характеризуется особым набором границ между материальными частями системы. Благодаря своей особой подборке эти разграничения определяют такие связи в системе, через которые физические законы вынуждают систему служить той цели, ради которой она и была спроектирована. Изъясняясь более абстрактно, эти разграничения определяют такие условия, при которых естественные процессы действуют внутри системы неким конкретным образом.
Идея границ заимствована из физики, где эти границы обозначают пределы, в которых существует система (как, например, стенки контейнера, содержащего газ, или движение диэлектрической шайбы по проводнику). Более того, в традиционной физике эти разграничения рассматриваются как условные, т. е. они не являются случайными, но и не детерминированы законами. Они могут быть структурированы данным способом или же любым другим. Например, если мы будем варьировать в разумных пределах стенки газового контейнера, это не сильно скажется на основных свойствах системы в целом.
В отличие от границ в простых системах, границы в системах функциональных (как, например, машина) исключительны, поскольку сами являются безусловными свойствами системы. Это означает, что подобные системы напрямую зависят от своих границ и что даже малейшее отклонение в системе границ скорее всего приведет к полной утрате функциональных свойств. Однако в отношении машин мы редко употребляем термин «разграничения», чаще мы говорим о проектах, чертежах, схемах. Схема машины содержит информацию о ее конструкции, и через эту информацию - данные о функции. Таким образом, термины «безусловные разграничения» и «информация» оказываются эквивалентными, поскольку оба указывают на функциональную организацию машины.
Огромное значение понятия границ станет гораздо наглядней, если машинную метафору перенести на живой организм. Очевидно, что организм заключает в себе целую иерархию границ на различных уровнях сложности. На фенотипическом уровне данные разграничения представлены как согласование между целым и различными его частями, что прекрасно отражает пример с машиной. На генотипическом уровне эти разграничения заложены в четком порядке мономеров в несущей информацию молекуле нуклеиновой кислоты. На самом деле нуклеиновая кислота и сама по себе представляет собой разграничение, т. е. она задает пределы, в которых действуют естественные законы, и эти пределы сводят неизмеримое число разнообразных физических законов к небольшому набору законов, которые действуют в живой системе.
Майкл Полани был первым, кто по достоинству оценил значение и важность понятия границ, которые он назвал неразложимым свойством живой материи. Главным его аргументом было то, что разграничения кодируют схему живого организма И что они не более следуют естественным законам, чем проект машины следует физике. У Полани были свои причины утверждать, что невозможно полностью понять живые системы посредством физики, и эти причины нельзя просто отбросить. Понятия функции, целесообразности и информации не представляются ложными в понятийных рамках физики. В традиционной физике это иллюстрируется тем, что границы системы (например, контейнера с газом) рассматриваются как условные, а не как завязанные на некие физические принципы.
Сегодня подходы традиционной физики к биологии сильно изменились, и точка зрения Полани утратила свою актуальность. Сегодняшние понятия самоорганизации призваны объяснить возникновение специфических границ из неспецифических физических условий. В этих понятийных рамках полагают, что эволюция специфических границ началась со случайного первичного состояния. И через динамичную обратную связь, включающую в себя также некоторые оценочные механизмы, это первичное состояние изменяет себя шаг за шагом до тех пор, пока не достигнет той специфичности, которую мы привыкли ассоциировать с приспосабливающимися живыми системами.» -- цитата из "Мир биологической сложности"
Такая мысль:
Граница (мембрана) - преобразователь энергии, так как если бы не было преобразования, мы бы не видели эту границу в микроскопах. Но так как устройства, с помощью которых мы выделяем свойства мира, охватывают далеко не весь диапазон уровней энергии, то часть границ-мембран мы не обнаруживаем. В клетке, а также в микротрубочках, может быть, существуют множество мембран, которые мы не видим (например, между белками или между этапами в цикле Кребса). Кроме того, сам процесс наблюдения может оказываться разрушительным для этих границ.
Отсюда требуется осторожность в сопоставлении формы и функции.