"О биологической систематике" Сборник статей
Книга сто восемьдесят седьмая
"О биологической систематике" Сборник статей
И.Я. Павлинов "Основные подходы в биологической систематике" I II III
С.В. Мейен, Ю.А. Шрейдер "Методологические аспекты теории классификации"
С.В.Мейен "Основные аспекты типологии организмов"
Г.Ю. Любарский "Память и гомология" I II III IV V VI VII VIII
Чтение в рамках личной программы по разбору завала распечаток - вот собрал три статьи, посвященные философским основам биологической систематики. Потом подумал, что надо бы чего попроще для начала - тут мне гугль или яндекс и подкинули хороший обзор для неспециалистов (статья Павлинова). Накопить несколько статей по теме и потом прочесть их скопом - куда продуктивнее, чем читать их по мере появления.
А непосредственным поводом явился вот этот пост ivanov-petrov, самое начало, где он говорит о «дебиологизированной биологии». Я, я тот человек, у которого такой интерес! "Вдруг по ассоциации заработает собственная мысль" - это как раз про меня. Интерес не столько к эволюции (о чем тот пост), сколько вообще о подходе к предмету исследования. Честно признаюсь, была у меня едва ли не практическая задача, идеи к которой надеялся найти. Пока не получилось, но не суть. Интересна сама постановка вопроса: а можно ли из биологии извлечь что-то, какие-то методологические идеи, пригодные для совсем иной области? Понятно, что об этом не биолога надо спрашивать - он-то откуда знает? Так что решил провести эксперимент на себе. В щадящем режиме - выбрать по первоначалу что-то все ж рассчитанное на понимание неспециалистами. А систематика - задача разгребания хаоса - самое то.
Первая статья - хорошее введение в тему. Интересно то, что разговор сразу идет в общем-то на философском языке, т.е. об этой теме как-то проще и не расскажешь. Примерно как об основаниях математики разговор всегда начнется с философского уровня, и только потом, когда сформированы какие-то базовые понятия, можно переходить на уровень техники. Мне собственно биологическая техника не слишком интересна, но вот этот переход между философией и техникой - это самое то, что можно как-то перенести на иную предметную область. Так что я не буду рассматривать связно, а попытаюсь выхватить эти самые моменты кристаллизации техники:
Линней дал всей современной систематике достаточно формализованный язык описания таксономического разнообразия, смысл которого можно огрубить до двух принципов. Во-первых, название видового таксона должно быть двухсловным (принцип биноминальной номенклатуры); во-вторых, старейшее название всякого таксона должно быть закреплено за ним на все времена (принцип приоритета).
Изложение принципов фенетической систематики, основанной на позитивистской теории познания:
Последний тезис равносилен отказу от идеи естественной системы в ее эссенциалистском понимании. Вместо этого для оценки качества классификаций используются критерии, разработанные позитивистами в рамках своего понимания того, что такое научное знание. В фенетическом подходе такие классификации трактуются как особого рода справочные системы, свободные от какого-либо теоретического груза. С этой точки зрения, классификации должны быть:
- устойчивы, т.е. минимально меняться при включении новых данных;
- максимально прогностичны, т.е. позволять предсказывать максимально возможное число свойств организма, исходя из его положения в системе;
- максимально прагматичны, т.е. обеспечивать эффективное решение возложенных на них практических задач, прежде всего хранения и извлечения информации.
Следует заметить, что перечисленные критерии (иногда к ним добавляют еще два-три более частных) используются не только фенетической систематикой. К ним, как это ни странно, прибегают и теоретики современной типологии, для которой по-прежнему актуальна идея естественной системы.
В методологическом плане фенетическая систематика базируется на «фенетической идее», которая означает следующее. Организмы могут быть представлены суммой неких элементарных признаков, которым приписывается равный вес. Достаточным основанием для классифицирования служит так называемое общее сходство - сумма всех «единичных сходств», получаемых по этим элементарным признакам. «Достаточность» в данном случае означает, что это сходство никак далее не интерпретируется - ни с точки зрения отражения сущностей, как в эссенциализме, ни с точки зрения родства, как в далее рассматриваемом эволюционном направлении. Соответственно, в данном случае таксон - это фенон, т.е. просто группа наиболее сходных между собой организмов.
Фенетическая систематика уделяет основное внимание разнообразию на низших таксономических уровнях - видовом и внутривидовом, обеспечивая техническими средствами «новую систематику» (см. ниже: эволюционное направление). Немногие попытки применения этого подхода на более высоких уровнях чаще всего приводили к обескураживающим результатам. Причина в том, что при работе с морфологическим материалом на этих уровнях практически (да и, пожалуй, теоретически) невозможно достичь идеала фенетического подхода - представить организм как совокупность равноценных элементарных признаков.
А вот о типологическом направлении в систематике:
Представители пифагорейской школы исходят из того, что миром правит гармония чисел, так что естественная система должна отражать эту гармонию. В системе У. МакЛея наиболее гармоничным числом признана «пятерка» и, соответственно, на каждом уровне иерархии каждый таксон делится строго на пять таксонов следующего, более низкого, уровня. Таким образом, каждый тип делится на 5 классов, каждый из этих классов - на 5 отрядов и т.п. А идеальным представлением такой системы служит орнамент соприкасающихся вершинами лучей пятиконечных звезд.
Это может показаться бредом (почему именно пятерка?), но мне вспомнилась одна аналогия. В стандарте функционального моделирования IDEF0 сказано, что на каждой схеме должно быть не менее трех и не более семи функциональных блоков, к каждой стороне функционального блока должно подходить не более четырех интерфейсных дуг. Почему именно эти ограничения? На самом деле они произвольны в том плане, что в некоторых случаях хочется нарисовать интерфейсных дуг побольше, или вообще на одну схему запихать десяток-два функциональных блоков (особенно инженеры это любят). А нифига - смысл этих ограничений в том, чтобы структурировать область моделирования, разбить ее на уровни. Молчаливое предположение состоит в том, что нет единой или какой-то приоритетной модели, модель и членение системы на функции и уровни функций определяется не исследуемым объектом, а целью моделирования. И, кстати, соблюдение этих ограничений действительно здорово помогает - делает предмет обозримым. Так что пифагорейцы и Уильям МакЛей (интересно, кто это? в сети не нашел толковой информации) что-то полезное дают.
Одна из характерных особенностей типологии - концентрация внимания при построении системы на типичном. Это в большой мере связано с отмеченной выше мировоззренческой позицией, согласно которой миром правит некий единый закон. Соответственно, наибольший интерес представляют проявления этого закона, т.е. именно типичное, тогда как всякого рода уклонения или вовсе не заслуживают внимания, или интересны постольку, поскольку позволяют так или иначе связать разные типичные явления в единое целое.
Главный смысл типологического учения в систематике проявляется в следующем. Каждый конкретный организм воплощает в себе архетипы разных уровней общности, характеризующие его положение в естественной системе. Эти уровни общности образуют некую иерархию архетипов, которая определяет иерархию групп организмов (таксонов), характеризуемых соответствующими архетипическими признаками. Таким образом, речь идет о дифференциальном взвешивании признаков, имеющем в типологии двоякий характер.
С одной стороны, согласно традициям эссенциализма, признаки делятся на существенные - архетипические и несущественные, с архетипами не связанные. С другой стороны, вводится новый принцип ранжирования признаков, которые разделяются по уровням общности: одни признаки характеризуют роды, другие - семейства, отряды, классы, типы. В обоих случаях существенность признаков оценивается по их роли в отправлении жизненных функций организмов. Чем значительнее эта роль, тем значимее соответствующий признак, тем выше ранг таксона, который он характеризует.
И, наконец, эволюционная систематика (как я понимаю, основное направление сейчас):
В рамках эволюционного направления при разработке классификаций руководствуются общим принципом филогенетического единства, т.е. утверждением, что таксоны филогенетической системы должны характеризоваться единством происхождения (монофилией), общностью признаков и общностью тенденций исторического развития. Единство происхождения означает генеалогическое родство и сводится к принципу монофилии (ему стали придавать особое значение во второй половине ХХ в.). Две другие составляющие несут на себе отпечаток типологии, поскольку общность признаков и исторических тенденций в конечном итоге может быть сведена к единству плана строения, сохраняющегося в ряду потомков общего предка.
На основании этого общего принципа по-новому формулируется классическая проблема дифференциального взвешивания признаков. Значимость отдельных признаков теперь определяется как надежность свидетельства о филогенетическом единстве. А схоластический принцип единого основания деления отвергается как противоречащий дивергентному характеру эволюции.
И, наконец, систематика, основанная на молекулярных данных, называемая "кладистика":
Ключевым для кладистической систематики стало уточнение классического понятия филогенетическое единство. Оно сведено к монофилии в более узком понимании, нежели в классических школах, при этом никакие другие характеристики филогенеза (общность эволюционной истории, анагенетическая составляющая) во внимание не принимаются. Соответственно, какие-либо показатели сходства или различия, позволяющие судить об эволюционной специфике таксонов, не учитываются: в расчет принимается только такое сходство (оно называется синапоморфным), которое указывает на монофилию таксона в ее кладистической трактовке.
Вот это сужение значимых признаков (по сути, остается только один), оно делает эту область не интересной. В каком смысле неинтересной: ясно, что такое сужение и формализация делают эту область пригодной для применения матметодов, что и происходит весьма успешно. Наверняка тут есть куча значимых результатов, только не совсем ясно, какое отношение они имеют к тем сложным системам, которые мы называем живыми существами. Это больше похоже не на структурирование хаоса, а на структурирование имен предметов, этот хаос составляющих. Ясно, что записанные буквами имена можно всячески структурировать, но остается вопрос: насколько имя представляет сущность предмета? В биологии есть серьезные основания полагать, что имя - цепочка ДНК - действительно отражает суть предмета. Но это именно специфика предметной области биологии, не уверен, что этот опыт можно транслировать на иную предметную область. Вот именно в этом смысле и не интересно.
Общий вывод этой обзорной статьи таков:
Современная систематика более чем когда-либо разнообразна в своих принципах и методах. Одна из причин состоит в том, что в последние годы на нее «обрушилось» слишком много нового: пост-позитивистская философия познания, молекулярно-генетические данные, количественные методы их обработки. Это отчасти дестабилизировало таксономическую науку, лишив ее общих ориентиров: каждый подход, отвергая значимость других исследований, претендует на исключительное право решать присущими ему способами извечную задачу систематики.
Эта задача - построение естественной системы. Она вытекает из того, что таксономическое разнообразие в некотором абсолютном, метафизическом смысле представляет собой нечто единое, поэтому его разные аспекты не изолированы друг от друга. Так, можно изучать разнообразие на основании морфологических или генетических данных, но при этом подразумевать, что выделяемые таксоны так или иначе отражают родство относящихся к ним организмов.
Концепция естественной системы - общая для всей таксономической науки. В разных направлениях и школах она заполняется специфическим содержанием, но все-таки почти неизменно остается в базовом понятийном аппарате систематики, обеспечивая ее единство как научной дисциплины.
На этом основании, а также исходя из общих соображений, можно полагать, что дифференциация школ систематики не может быть бесконечной и не сопровождаться интегративными процессами. Вероятнее всего, будущее биологической систематики не за какими-то ныне доминирующими школами, сосредоточенными на решении частных задач. Необходим поиск таких подходов, которые обеспечили бы и соответствие концепции естественной системы современным критериям научного знания, и включение в нее как можно большего биологического содержания.
Вторая статья (Мейен и Шрейдер) посвящена самим основам классификации. Здесь авторы по возможности пытались элиминировать биологический материал:
Классификационные методы и процедуры широко применяются в научном исследовании для решения самых различных познавательных задач. Достаточно строго и четко проведенная классификация, как показывает история пауки, одновременно подытоживает результаты предшествующего развития данной отрасли познания и вместе с тем отмечает начало нового этапа в ее развитии. Такая классификация обладает большой эвристической силой, позволяя предсказать существование неизвестных ранее объектов или вскрыть новые связи и зависимости между уже известными объектами.
В математике содержательная классификация аксиоматически определенных объектов возникает чаще всего как венец некоторой области исследований, как некий «окончательный» результат, вскрывающий сущность изучаемого класса объектов. Примерами такого рода результатов могут служить теоремы о приведении матриц к жордановской нормальной форме (дающей полный перечень инвариантов линейного преобразования), теорема о спектральном представлении самосопряженных операторов в гильбертовом пространстве, классификация простых групп Ли и т.п.
Все подобные классификации строятся по следующему принципу. Сначала аксиоматически определяется некоторый класс математических объектов путем формального описания некоей теории. Затем выясняется, что с точностью до некоторого естественного в данных условиях изоморфизма все модели этой теории могут быть описаны «конструктивно» - заданы определенной структурой. Между аксиоматическим определением и конструктивным описанием всех допустимых возможностей и простирается собственно история конкретной области математики.
Целесообразно различать понятия «таксономия», «классификация» и «систематика». Под классификацией будем понимать разбиение любого множества (класса) объектов на подмножества (подклассы) по любым признакам. Систематикой (хотя бы из этимологических соображений) будем называть установление такой упорядоченности объектов, которая приобретает статус привилегированной системы, выделенной самой природой. Это примерно то же, что и естественная классификация (система). Таксономией назовем учение о любых классификациях с точки зрения структуры таксонов и признаков. Таксономия - это аспект метаклассификации.
Пожалуй, тут изгнание биологических привязок несколько иссушило идеи. Впрочем, когда речь идет о "естественной системы классификации", это действительно интересно:
Еще У. Уэвелл сформулировал критерий, отличающий естественные классификации от искусственных: чем больше общих утверждений об объектах дает возможность сделать классификация, тем она естественнее. Иными словами, классификация тем более естественна, чем более существенные связи она отражает. Этот критерий точнее сформулировал А. А. Любищев в упоминавшейся выше работе 1923 года: «Наиболее совершенной системой является такая, где все признаки объекта определяются положением его в системе. Чем ближе система стоит к этому идеалу, тем она менее искусственна, и естественной системой следует назвать такую, где количество свойств объекта, поставленных в функциональную связь с его положением в системе, является максимальным».
Разумеется, существование в каждом конкретном случае естественной системы среди возможных дескриптивных классификаций - это очень сильный методологический постулат. Для его принятия недостаточны никакие эмпирические основания. Из того, что в определенных случаях удается обнаружить естественную систему, никак не следует ее существование в общем случае. Основания в пользу принятия такого постулата имеют двоякий характер. С одной стороны, имеются онтологические доводы, состоящие в том, что архетип существует в некотором естественном многообразии. Это многообразие и порождает естественную систему объектов с фиксированным исходным архетипом. С другой стороны, постулат о существовании естественной системы имеет эвристическую ценность, стимулируя процесс последовательного уточнения таксонов и меронов, который без указанного постулата теряет направленность.
Второй, не менее важный, постулат состоит в признании единственности естественной системы. Принятие этого постулата нам представляется не столь обязательным, как принятие первого 20. В самом деле, само наличие привилегированных систем не означает, что в каждой предметной области с необходимостью должна быть лишь одна такая система. Поскольку каждое явление входит в сферу действия различных законов и поскольку мы не можем полностью абстрагироваться от субъект-объектных отношений, приходится допускать как принципиальную возможность существования нескольких привилегированных систем в одной предметной области, так и известную субъективность самой этой привилегированности.
Третья статья (Мейен) в общем о том же, что и вторая, но непосредственно на биологическом материале:
Понимание гомологизации как классификации частей (компонентов, элементов) позволяет снять ряд дискуссионных проблем, связанных с гомологией. Заметим, что понятие гомологии не ограничивается морфологическими свойствами организмов. В литературе правомерно говорится о гомологизации физиологических функций и актов поведения. Допустима и гомологизация экологических отношений. Например, можно гомологизировать светолюбивость сосны и хлопчатника. Расчленяя организмы (или иные объекты) по морфологическим, физиологическим или экологическим признакам и классифицируя полученные компоненты, мы получаем мероны (классы частей). Мероны могут быть морфологическими (голень, пестик), физиологическими (гормональная система, пищеварительная функция) и экологическими (сигналы брачному партнеру, симбиотические отношения). Частными случаями меронов будут понятия: орган, ткань, клетка, физиологическая функция, экосистемное отношение и т.п.
Количество таксонов, с которыми имеет дело биолог, неизмеримо больше, чем в физике, и архетипы несравненно богаче. Поэтому область действия законов резко сужается, а из-за трудностей в сопоставлении архетипов границы действия закономерностей расплываются. Тем не менее каждый раз, когда мы приписываем всем особям вида кариотип, наблюдавшийся на выборочных экземплярах, мы опираемся на точно такой же «охватывающий» закон, что и физик, приписывающий всем телам, имеющим массу, те свойства, которые обобщаются законами Ньютона. Разница лишь та, что физический вид «все тела, имеющие массу» охватывает неизмеримо большее число объектов, чем любой биологический вид.
В этой статье Мейен вводит понятие рефрена:
в законе Вавилова в его обычной формулировке обращается внимание на повторность отдельных признаков от таксона к таксону, но опущена повторность в правилах преобразования варьирующих признаков.
Последнее обстоятельство с точки зрения типологических закономерностей особенно важно. Одно дело, если установлено, что в разных семействах цветковых можно встретить как сростнолепестный, так и раздельнолепестный околоцветник, как нижнюю, так и верхнюю завязь. Гораздо важнее, что в разных семействах проявляются одинаковые тенденции: постепенное срастание элементов околоцветника, последовательное смещение завязи вдоль оси по отношению к проксимальным частям околоцветника. То, что разные члены рядов изменчивости объединяются одной тенденцией, одним правилом преобразования, дает возможность предсказывать и целенаправленно искать недостающие члены. Эту повторяющуюся, подчиненную одному правилу преобразования последовательность состояний мерона назовем рефреном.
Рефрены устанавливаются по любым признакам: морфологическим, физиологическим и экологическим. Большее внимание к рефренам - главное условие номотетизации биологической типологии. Сочетание тривиальной номотетики с рефренами добавит к таксономической упорядоченности индивидов мерономическую упорядоченность, т.е. закономерность признакового пространства.
Тривиальная типологическая номотетика и рефрены дают возможность экстраполяций и подмены одних (трудно наблюдаемых) признаков другими (легче наблюдаемыми). Из-за многочисленности индивидов в таксоне и однотипных меронов (например, клеток) в индивиде мы не можем изучить каждый индивид и каждый мерон. Когда мы утверждаем единство живого по такому свойству, как принцип построения генетического кода, то это не означает, что биологи убедились в этом на всех организмах.
Возможность делать типологические экстраполяции в пределах таксона издавна рассматривается критерием естественности таксона. Этот критерий наиболее четко сформулировал Уэвелл, именем которого принцип может быть назван. Уэвелл писал, что естественной будет такая классификация, когда упорядоченность объектов в ней сохраняется при смене классификационных признаков. Милль в качестве примера неестественного таксона приводил таксон «курносые люди». Его представители не объединяются обязательно вместе с Сократом иными общими признаками, кроме приплюснутого носа.
Особенностью стиля Мейена является его прозрачность: кажется, что он говорит очевидные вещи. И только читая выводы в конце статьи понимаешь, как много нового он тут сказал:
1. Под типологией предлагается понимать общее учение о разнообразии организмов (как и других объектов). Выделяются два аспекта типологии - таксономия и мерономия. Таксономия рассматривает процедуры распределения объектов (индивидов) на группы (таксоны), опираясь на уже известные признаки индивидов. Мерономия рассматривает процедуры расчленения объектов, выявления их признаков, классификации частей (гомологизации), установления классов частей (меронов) и соединения меронов в архетипы.
2. Мерономия организмов составлена морфологией, экологией и физиологией. Таксономия и каждый из аспектов мерономии имеют исторический и неисторический аспекты. Понятия таксономии, мерономии, а также экологии и физиологии соотносительны и замещают друг друга в зависимости от того, что принимается в качестве индивида, а что в качестве мерона.
3. Всякая повторность и, следовательно, закономерность в разнообразии составляет номотетический аспект типологии. Сходство представителей одного таксона (мерона) составляет тривиальную номотетику типологии. Более сложный характер имеет повторность изменчивости в разных таксонах, описываемая законом Вавилова. Упорядоченная изменчивость однотипных меронов в разных таксонах названа рефреном. Дальнейшая номотетизация биологической типологии должна идти за счёт установления рефренов и обобщения материалов по ним, а также путём привлечения закономерностей типа тех, которые описываются законом Виллиса или приведены в работах Л.Л.Численко.
4. Естественность таксонов и архетипов оценивается с помощью критерия Уэвелла (возможность экстраполировать данные, полученные по одним объектам, на другие объекты, т.е. делать типологические экстраполяции). Однако до сих пор нет формальных способов оценки того, насколько лучше удовлетворяют критерию Уэвелла одни варианты таксонов и архетипов по сравнению с другими. Одним из методов приложения критерия Уэвелла является анализ устойчивости принятых таксонов и архетипов при введении новых признаков.
5. Исторический метод составляет один из аспектов описанного подхода к типологии организмов. Самостоятельность исторического метода проявляется лишь постольку, поскольку приходится различать (в значительной мере условно) структуры и процессы. Прерогативой исторического метода можно считать установление структурированности процессов преобразования таксонов и меронов в крупном временном масштабе. Историзм в таксономии и мерономии (т.е. филогенетический и семофилогенетический подходы) опирается на хотя бы предварительные типологические схемы, составленные с минимальным обращением к историзму. Главной проблемой историзма в биологии можно считать выявление и формализацию принципов исторических реконструкций.
В общем, эти выводы и способ мышления явно заслуживают внимания и проработки - что-то отсюда извлечь точно можно и для других предметных областей, имеющих дело со сложными неуникальными системами.
Четвертая статья (Любарский) на первый взгляд находится в стороне от вопросов систематики. Начинается она с рассмотрения сложных систем и роли памяти в их существовании:
Два типа сложных систем, преимущественно изучаемые физикой, характеризуются общим свойством: при нарушениях (напр., при разделении на части) в них мало что меняется. Например, нарушения во фрактальном объекте приводят, по сути, лишь к появлению новых уровней фрактальности, не изменяя тип самого объекта. Биолога же преимущественно интересуют объекты «хрупкие» (удаленные от термодинамического равновесия), которые при относительно небольших нарушениях существенно меняют своё устройство. И потому все трудности, испытываемые при изучении, скажем, кристаллической решетки минералов (выстроенной по минимуму энергии), невелики по сравнению с теми принципиально иными задачами, которые ставит сложность устройства живых организмов. При исследовании сложных диссипативных систем их обычно характеризуют по степени удаленности от термодинамического равновесия, степени «невероятности». Наряду с этой количественной характеристикой важно исследовать качественно определяемые характеристики системы, задающие ее устройство. Система, устойчиво воспроизводящая себя, характеризуется устройством памяти системы. Чтобы (само)воспроизводиться, нужно иметь запечатленные тем или иным способом в морфологии системы следы прошлых состояний, то есть обладать каким-то образом устроенной памятью.
Мы говорим об интересующей нас преемственности («памяти») развивающейся системы, когда в ней сохраняются черты многих (минимально - двух) взаимодействий. Структура (совокупность устойчивых внутренних связей объекта) может оставаться неизменной в широком диапазоне воздействий, но эта структура будет включать подобные части, возникающие в ответ на исторически типичные взаимодействия. При каждом (значимом с точки зрения системы) взаимодействии происходит дифференциация частей системы. Появляются части, затронутые недавним воздействием, и части, им не затронутые, а также части, несущие следы обоих воздействий - недавнего и прошлого. Новое воздействие не уничтожает прежнюю дифференцировку частей, а накладывает новую. Дедифференциация, уничтожение следов взаимодействий, происходит уже по законам системы, а не в зависимости от внешних влияний.
В таком случае мы можем сказать, что наша система «помнит» свои прошлые взаимодействия и мы можем реконструировать прошлое по строению (морфологии) этой системы. Например, система «человек» настолько прочно помнит взаимодействия с поверхностью земли, что даже в эмбриональном состоянии содержит утолщения кожного покрова на ступнях. В противном случае система при каждом следующем взаимодействии меняется так, что следы предыдущего воздействия исчезают, как следы отдельного вдоха постепенно стираются в организме. Система, для которой можно говорить о развитии, должна обладать достаточно сложной морфологией, чтобы поддерживать упомянутую дифференцировку частей. То есть система, чтобы сохранить преемственность, должна обладать частями, которые могут находиться в различных состояниях. Между частями существуют связи, по которым мы и можем выяснить характер преемственных состояний. Изучая взаимное положение частей, мы можем выделить «типы памяти», осуществленные в той или иной морфологии.
Далее рассматриваются три типа памяти: память книжного типа, в которой все накапливается без уничтожения информации (в геологии такую память воплощают осадочные породы), память палимпсестного типа, т.е. новые записи чатично затирают старые (почвы и коры выветривания), и, наконец, память "чистого листа", т.е. когда система может находиться только в дискретном числе состояний. Грубо говоря, вся компьютерная память устроена именно так - каждый бит либо 0, либо 1. На самом деле это не совсем так: даже ячейки памяти несут заряд, различающийся в зависимости от того, что было записано в них раньше, т.е. ноль после единички отличается от нуля после нуля. С помощью спецаппаратуры это можно прочесть, именно поэтому все грамотные системы шифрования данных предлагают и "надежное затирание" - многократную перезапись в очищаемые участки памяти случайных битов. а в рассматриваемой статье такой памятью "чистого листа" автор видит ДНК:
Палимпсестный тип имеет повсеместное распространение. Все черты строения живых существ в той или иной степени свидетельствуют о прошлых взаимодействиях, и в этом смысле вся морфология организмов устроена как память палимпсестного типа.
Одномерность может быть обеспечена не только геометрией, но и алгеброй. Этого можно достичь, если наша структура имеет всего несколько дискретных возможных состояний. Если структура способна пребывать только в состояниях 0 и 1, то любые не разрушающие структуру воздействия будут переводить её либо в состояние 0, либо в состояние 1. В ситуации, когда специфика воздействующего фактора не влияет на то, в каком состоянии окажется объект - то есть воздействие обуславливает только само изменение, а не его специфику - получается память
«чистого листа».
Именно такими свойствами обладают точечные мутации нуклеиновых кислот. Изменения нуклеотидов внезапны и скачкообразны, приводят к устойчивому, неопределенно долго сохраняющемуся результату, не зависят от специфики индуцирующего фактора. В биологии эту вырожденную «память чистого листа» называют генотипом, носителем генетической информации и считают основным видом биологической памяти. Генетическая информация (последовательность оснований в ДНК) есть по типу память «чистого листа».
Такая структура не сохраняет память о специфике действующего фактора (не выполняется принцип Кюри, отсутствует сохранение симметрии причин и следствий) и потому не способна помочь нам в реконструкции прошлых состояний среды, поскольку не помнит собственных прошлых состояний. Эта структура может сохраняться неопределенно долго в одном и том же состоянии до следующего значимого (с точки зрения данной структуры) взаимодействия. Точнее, эта структура не отмечает течения времени - процессы, происходящие в среде, на неё либо не действуют (она их не замечает, не фиксирует), либо действуют - и тогда она изменяется, причем это изменение по качеству никак не связано со способом воздействия. Именно поэтому с самого начала оговаривалось, что это, собственно, не память, по крайней мере - не та память, которая может интересовать при изучении сложных развивающихся систем. Однако именно по причине такой вырожденности преемственных свойств у такой структуры появляется новая возможность: стать знаком чужой памяти: она не может сама быть памятью (как палимпсестная структура), но может служить памятью для другой структуры.
Чтобы некоторая структура могла служить памятью для другой, требуется сделать данную триггерную структуру устойчивой по отношению к воздействию окружающих палимпсестных структур. То есть снизить частоту смены состояний триггерной структуры так, чтобы она редко менялась относительно характерного времени существования палимпсестных структур. Для этой цели прекрасно подходит принцип дублирования информации, совмещенный с репарирующими системами (двойная самовосстанавливающаяся спираль).
Как раз потому, что сама эта (суб)структура ничего не помнит, она и может быть знаком. Знак произволен. Наличие у такой (суб)структуры собственной памяти (неизбежно - палимпсестного типа) сделал бы невозможным её функционирование в качестве (произвольного) знака. Из свойств памяти «чистого листа» следует парадоксальный вывод: генетическая память в общем случае ничего не может сказать о прошлом и наименее пригодна для исторических реконструкций.
В общем, это основная идея - генотип как орган памяти. Это мощный тезис: собственно, он направлен против сведения биологии к молекулярной биологии, гены в этой трактовке не живые (не более живые, чем пальцы). Если генотип это память другой системы (организма, фенотипа), то без этой объемлющей системы он не несет собственного смысла.
Отсюда следует многое - в частности, идеи Докинза рассыпаются как неадекватные. Но следует не только это - рассыпаются и кладистические идеи. Они, конечно, несут в себе много верного, но, поскольку генотип есть лишь орган памяти, то вовсе не обязательно, что сходные гены кодируют сходные свойства организма - в основном это так, но бывает и наоборот: или сходные гены несут существенно разную информацию, или сходная информация кодируется несходными генами. Если генотип это не сущность живого а лишь орган его памяти - тогда это вполне логично. Вот основная идея этой статьи, но это в моем явно некорректном изложении. Сама статья читается как интеллектуальный детектив, с заходами с разных сторон и рассмотрении ее в контексте биологического знания (или биологического знания в контексте этой идеи). Попутно целая россыпь неожиданных идей, вот некоторые:
Согласно предлагаемой гипотезе, благодаря разделению палимпсестной и триггерной памяти первичный (прото)фенотип разделился на фенотип и генотип. Фенотип взял на себя функцию читателя, генотип - текста.
Эта возможность - наличие «двух морфологий», реальной и «в виде текста» - даёт возможность дифференцировать филогенез и онтогенез. Вероятным следствием является переход (пред)жизни, устроенной по типу почвы (или, если угодно, биогеоценоза), в следующее состояние. Этот переход можно характеризовать как индивидуацию - появление живых организмов с возникновением индивидной морфологии. Появление сокращенной кодировки морфологии, но во множестве копий, позволяет изменяться каждому тексту по отдельности и воспроизводить собственную версию. В копиях возможны случайные искажения и наследование этих искажений. В этом смысле (пред)жизнь старше наследственности, но организмы появляются только с появлением наследственности.
------------------------------------------
Признаюсь честно, из последней статьи я надергал цитат еще на несколько страниц (плотность мысли там необыкновенная), но ЖЖ, зараза, ругается, что пост слишком велик. А потому прекращаю дозволенные речи.
"О биологической систематике" Сборник статей
И.Я. Павлинов "Основные подходы в биологической систематике" I II III
С.В. Мейен, Ю.А. Шрейдер "Методологические аспекты теории классификации"
С.В.Мейен "Основные аспекты типологии организмов"
Г.Ю. Любарский "Память и гомология" I II III IV V VI VII VIII
Чтение в рамках личной программы по разбору завала распечаток - вот собрал три статьи, посвященные философским основам биологической систематики. Потом подумал, что надо бы чего попроще для начала - тут мне гугль или яндекс и подкинули хороший обзор для неспециалистов (статья Павлинова). Накопить несколько статей по теме и потом прочесть их скопом - куда продуктивнее, чем читать их по мере появления.
А непосредственным поводом явился вот этот пост ivanov-petrov, самое начало, где он говорит о «дебиологизированной биологии». Я, я тот человек, у которого такой интерес! "Вдруг по ассоциации заработает собственная мысль" - это как раз про меня. Интерес не столько к эволюции (о чем тот пост), сколько вообще о подходе к предмету исследования. Честно признаюсь, была у меня едва ли не практическая задача, идеи к которой надеялся найти. Пока не получилось, но не суть. Интересна сама постановка вопроса: а можно ли из биологии извлечь что-то, какие-то методологические идеи, пригодные для совсем иной области? Понятно, что об этом не биолога надо спрашивать - он-то откуда знает? Так что решил провести эксперимент на себе. В щадящем режиме - выбрать по первоначалу что-то все ж рассчитанное на понимание неспециалистами. А систематика - задача разгребания хаоса - самое то.
Первая статья - хорошее введение в тему. Интересно то, что разговор сразу идет в общем-то на философском языке, т.е. об этой теме как-то проще и не расскажешь. Примерно как об основаниях математики разговор всегда начнется с философского уровня, и только потом, когда сформированы какие-то базовые понятия, можно переходить на уровень техники. Мне собственно биологическая техника не слишком интересна, но вот этот переход между философией и техникой - это самое то, что можно как-то перенести на иную предметную область. Так что я не буду рассматривать связно, а попытаюсь выхватить эти самые моменты кристаллизации техники:
Линней дал всей современной систематике достаточно формализованный язык описания таксономического разнообразия, смысл которого можно огрубить до двух принципов. Во-первых, название видового таксона должно быть двухсловным (принцип биноминальной номенклатуры); во-вторых, старейшее название всякого таксона должно быть закреплено за ним на все времена (принцип приоритета).
Изложение принципов фенетической систематики, основанной на позитивистской теории познания:
Последний тезис равносилен отказу от идеи естественной системы в ее эссенциалистском понимании. Вместо этого для оценки качества классификаций используются критерии, разработанные позитивистами в рамках своего понимания того, что такое научное знание. В фенетическом подходе такие классификации трактуются как особого рода справочные системы, свободные от какого-либо теоретического груза. С этой точки зрения, классификации должны быть:
- устойчивы, т.е. минимально меняться при включении новых данных;
- максимально прогностичны, т.е. позволять предсказывать максимально возможное число свойств организма, исходя из его положения в системе;
- максимально прагматичны, т.е. обеспечивать эффективное решение возложенных на них практических задач, прежде всего хранения и извлечения информации.
Следует заметить, что перечисленные критерии (иногда к ним добавляют еще два-три более частных) используются не только фенетической систематикой. К ним, как это ни странно, прибегают и теоретики современной типологии, для которой по-прежнему актуальна идея естественной системы.
В методологическом плане фенетическая систематика базируется на «фенетической идее», которая означает следующее. Организмы могут быть представлены суммой неких элементарных признаков, которым приписывается равный вес. Достаточным основанием для классифицирования служит так называемое общее сходство - сумма всех «единичных сходств», получаемых по этим элементарным признакам. «Достаточность» в данном случае означает, что это сходство никак далее не интерпретируется - ни с точки зрения отражения сущностей, как в эссенциализме, ни с точки зрения родства, как в далее рассматриваемом эволюционном направлении. Соответственно, в данном случае таксон - это фенон, т.е. просто группа наиболее сходных между собой организмов.
Фенетическая систематика уделяет основное внимание разнообразию на низших таксономических уровнях - видовом и внутривидовом, обеспечивая техническими средствами «новую систематику» (см. ниже: эволюционное направление). Немногие попытки применения этого подхода на более высоких уровнях чаще всего приводили к обескураживающим результатам. Причина в том, что при работе с морфологическим материалом на этих уровнях практически (да и, пожалуй, теоретически) невозможно достичь идеала фенетического подхода - представить организм как совокупность равноценных элементарных признаков.
А вот о типологическом направлении в систематике:
Представители пифагорейской школы исходят из того, что миром правит гармония чисел, так что естественная система должна отражать эту гармонию. В системе У. МакЛея наиболее гармоничным числом признана «пятерка» и, соответственно, на каждом уровне иерархии каждый таксон делится строго на пять таксонов следующего, более низкого, уровня. Таким образом, каждый тип делится на 5 классов, каждый из этих классов - на 5 отрядов и т.п. А идеальным представлением такой системы служит орнамент соприкасающихся вершинами лучей пятиконечных звезд.
Это может показаться бредом (почему именно пятерка?), но мне вспомнилась одна аналогия. В стандарте функционального моделирования IDEF0 сказано, что на каждой схеме должно быть не менее трех и не более семи функциональных блоков, к каждой стороне функционального блока должно подходить не более четырех интерфейсных дуг. Почему именно эти ограничения? На самом деле они произвольны в том плане, что в некоторых случаях хочется нарисовать интерфейсных дуг побольше, или вообще на одну схему запихать десяток-два функциональных блоков (особенно инженеры это любят). А нифига - смысл этих ограничений в том, чтобы структурировать область моделирования, разбить ее на уровни. Молчаливое предположение состоит в том, что нет единой или какой-то приоритетной модели, модель и членение системы на функции и уровни функций определяется не исследуемым объектом, а целью моделирования. И, кстати, соблюдение этих ограничений действительно здорово помогает - делает предмет обозримым. Так что пифагорейцы и Уильям МакЛей (интересно, кто это? в сети не нашел толковой информации) что-то полезное дают.
Одна из характерных особенностей типологии - концентрация внимания при построении системы на типичном. Это в большой мере связано с отмеченной выше мировоззренческой позицией, согласно которой миром правит некий единый закон. Соответственно, наибольший интерес представляют проявления этого закона, т.е. именно типичное, тогда как всякого рода уклонения или вовсе не заслуживают внимания, или интересны постольку, поскольку позволяют так или иначе связать разные типичные явления в единое целое.
Главный смысл типологического учения в систематике проявляется в следующем. Каждый конкретный организм воплощает в себе архетипы разных уровней общности, характеризующие его положение в естественной системе. Эти уровни общности образуют некую иерархию архетипов, которая определяет иерархию групп организмов (таксонов), характеризуемых соответствующими архетипическими признаками. Таким образом, речь идет о дифференциальном взвешивании признаков, имеющем в типологии двоякий характер.
С одной стороны, согласно традициям эссенциализма, признаки делятся на существенные - архетипические и несущественные, с архетипами не связанные. С другой стороны, вводится новый принцип ранжирования признаков, которые разделяются по уровням общности: одни признаки характеризуют роды, другие - семейства, отряды, классы, типы. В обоих случаях существенность признаков оценивается по их роли в отправлении жизненных функций организмов. Чем значительнее эта роль, тем значимее соответствующий признак, тем выше ранг таксона, который он характеризует.
И, наконец, эволюционная систематика (как я понимаю, основное направление сейчас):
В рамках эволюционного направления при разработке классификаций руководствуются общим принципом филогенетического единства, т.е. утверждением, что таксоны филогенетической системы должны характеризоваться единством происхождения (монофилией), общностью признаков и общностью тенденций исторического развития. Единство происхождения означает генеалогическое родство и сводится к принципу монофилии (ему стали придавать особое значение во второй половине ХХ в.). Две другие составляющие несут на себе отпечаток типологии, поскольку общность признаков и исторических тенденций в конечном итоге может быть сведена к единству плана строения, сохраняющегося в ряду потомков общего предка.
На основании этого общего принципа по-новому формулируется классическая проблема дифференциального взвешивания признаков. Значимость отдельных признаков теперь определяется как надежность свидетельства о филогенетическом единстве. А схоластический принцип единого основания деления отвергается как противоречащий дивергентному характеру эволюции.
И, наконец, систематика, основанная на молекулярных данных, называемая "кладистика":
Ключевым для кладистической систематики стало уточнение классического понятия филогенетическое единство. Оно сведено к монофилии в более узком понимании, нежели в классических школах, при этом никакие другие характеристики филогенеза (общность эволюционной истории, анагенетическая составляющая) во внимание не принимаются. Соответственно, какие-либо показатели сходства или различия, позволяющие судить об эволюционной специфике таксонов, не учитываются: в расчет принимается только такое сходство (оно называется синапоморфным), которое указывает на монофилию таксона в ее кладистической трактовке.
Вот это сужение значимых признаков (по сути, остается только один), оно делает эту область не интересной. В каком смысле неинтересной: ясно, что такое сужение и формализация делают эту область пригодной для применения матметодов, что и происходит весьма успешно. Наверняка тут есть куча значимых результатов, только не совсем ясно, какое отношение они имеют к тем сложным системам, которые мы называем живыми существами. Это больше похоже не на структурирование хаоса, а на структурирование имен предметов, этот хаос составляющих. Ясно, что записанные буквами имена можно всячески структурировать, но остается вопрос: насколько имя представляет сущность предмета? В биологии есть серьезные основания полагать, что имя - цепочка ДНК - действительно отражает суть предмета. Но это именно специфика предметной области биологии, не уверен, что этот опыт можно транслировать на иную предметную область. Вот именно в этом смысле и не интересно.
Общий вывод этой обзорной статьи таков:
Современная систематика более чем когда-либо разнообразна в своих принципах и методах. Одна из причин состоит в том, что в последние годы на нее «обрушилось» слишком много нового: пост-позитивистская философия познания, молекулярно-генетические данные, количественные методы их обработки. Это отчасти дестабилизировало таксономическую науку, лишив ее общих ориентиров: каждый подход, отвергая значимость других исследований, претендует на исключительное право решать присущими ему способами извечную задачу систематики.
Эта задача - построение естественной системы. Она вытекает из того, что таксономическое разнообразие в некотором абсолютном, метафизическом смысле представляет собой нечто единое, поэтому его разные аспекты не изолированы друг от друга. Так, можно изучать разнообразие на основании морфологических или генетических данных, но при этом подразумевать, что выделяемые таксоны так или иначе отражают родство относящихся к ним организмов.
Концепция естественной системы - общая для всей таксономической науки. В разных направлениях и школах она заполняется специфическим содержанием, но все-таки почти неизменно остается в базовом понятийном аппарате систематики, обеспечивая ее единство как научной дисциплины.
На этом основании, а также исходя из общих соображений, можно полагать, что дифференциация школ систематики не может быть бесконечной и не сопровождаться интегративными процессами. Вероятнее всего, будущее биологической систематики не за какими-то ныне доминирующими школами, сосредоточенными на решении частных задач. Необходим поиск таких подходов, которые обеспечили бы и соответствие концепции естественной системы современным критериям научного знания, и включение в нее как можно большего биологического содержания.
Вторая статья (Мейен и Шрейдер) посвящена самим основам классификации. Здесь авторы по возможности пытались элиминировать биологический материал:
Классификационные методы и процедуры широко применяются в научном исследовании для решения самых различных познавательных задач. Достаточно строго и четко проведенная классификация, как показывает история пауки, одновременно подытоживает результаты предшествующего развития данной отрасли познания и вместе с тем отмечает начало нового этапа в ее развитии. Такая классификация обладает большой эвристической силой, позволяя предсказать существование неизвестных ранее объектов или вскрыть новые связи и зависимости между уже известными объектами.
В математике содержательная классификация аксиоматически определенных объектов возникает чаще всего как венец некоторой области исследований, как некий «окончательный» результат, вскрывающий сущность изучаемого класса объектов. Примерами такого рода результатов могут служить теоремы о приведении матриц к жордановской нормальной форме (дающей полный перечень инвариантов линейного преобразования), теорема о спектральном представлении самосопряженных операторов в гильбертовом пространстве, классификация простых групп Ли и т.п.
Все подобные классификации строятся по следующему принципу. Сначала аксиоматически определяется некоторый класс математических объектов путем формального описания некоей теории. Затем выясняется, что с точностью до некоторого естественного в данных условиях изоморфизма все модели этой теории могут быть описаны «конструктивно» - заданы определенной структурой. Между аксиоматическим определением и конструктивным описанием всех допустимых возможностей и простирается собственно история конкретной области математики.
Целесообразно различать понятия «таксономия», «классификация» и «систематика». Под классификацией будем понимать разбиение любого множества (класса) объектов на подмножества (подклассы) по любым признакам. Систематикой (хотя бы из этимологических соображений) будем называть установление такой упорядоченности объектов, которая приобретает статус привилегированной системы, выделенной самой природой. Это примерно то же, что и естественная классификация (система). Таксономией назовем учение о любых классификациях с точки зрения структуры таксонов и признаков. Таксономия - это аспект метаклассификации.
Пожалуй, тут изгнание биологических привязок несколько иссушило идеи. Впрочем, когда речь идет о "естественной системы классификации", это действительно интересно:
Еще У. Уэвелл сформулировал критерий, отличающий естественные классификации от искусственных: чем больше общих утверждений об объектах дает возможность сделать классификация, тем она естественнее. Иными словами, классификация тем более естественна, чем более существенные связи она отражает. Этот критерий точнее сформулировал А. А. Любищев в упоминавшейся выше работе 1923 года: «Наиболее совершенной системой является такая, где все признаки объекта определяются положением его в системе. Чем ближе система стоит к этому идеалу, тем она менее искусственна, и естественной системой следует назвать такую, где количество свойств объекта, поставленных в функциональную связь с его положением в системе, является максимальным».
Разумеется, существование в каждом конкретном случае естественной системы среди возможных дескриптивных классификаций - это очень сильный методологический постулат. Для его принятия недостаточны никакие эмпирические основания. Из того, что в определенных случаях удается обнаружить естественную систему, никак не следует ее существование в общем случае. Основания в пользу принятия такого постулата имеют двоякий характер. С одной стороны, имеются онтологические доводы, состоящие в том, что архетип существует в некотором естественном многообразии. Это многообразие и порождает естественную систему объектов с фиксированным исходным архетипом. С другой стороны, постулат о существовании естественной системы имеет эвристическую ценность, стимулируя процесс последовательного уточнения таксонов и меронов, который без указанного постулата теряет направленность.
Второй, не менее важный, постулат состоит в признании единственности естественной системы. Принятие этого постулата нам представляется не столь обязательным, как принятие первого 20. В самом деле, само наличие привилегированных систем не означает, что в каждой предметной области с необходимостью должна быть лишь одна такая система. Поскольку каждое явление входит в сферу действия различных законов и поскольку мы не можем полностью абстрагироваться от субъект-объектных отношений, приходится допускать как принципиальную возможность существования нескольких привилегированных систем в одной предметной области, так и известную субъективность самой этой привилегированности.
Третья статья (Мейен) в общем о том же, что и вторая, но непосредственно на биологическом материале:
Понимание гомологизации как классификации частей (компонентов, элементов) позволяет снять ряд дискуссионных проблем, связанных с гомологией. Заметим, что понятие гомологии не ограничивается морфологическими свойствами организмов. В литературе правомерно говорится о гомологизации физиологических функций и актов поведения. Допустима и гомологизация экологических отношений. Например, можно гомологизировать светолюбивость сосны и хлопчатника. Расчленяя организмы (или иные объекты) по морфологическим, физиологическим или экологическим признакам и классифицируя полученные компоненты, мы получаем мероны (классы частей). Мероны могут быть морфологическими (голень, пестик), физиологическими (гормональная система, пищеварительная функция) и экологическими (сигналы брачному партнеру, симбиотические отношения). Частными случаями меронов будут понятия: орган, ткань, клетка, физиологическая функция, экосистемное отношение и т.п.
Количество таксонов, с которыми имеет дело биолог, неизмеримо больше, чем в физике, и архетипы несравненно богаче. Поэтому область действия законов резко сужается, а из-за трудностей в сопоставлении архетипов границы действия закономерностей расплываются. Тем не менее каждый раз, когда мы приписываем всем особям вида кариотип, наблюдавшийся на выборочных экземплярах, мы опираемся на точно такой же «охватывающий» закон, что и физик, приписывающий всем телам, имеющим массу, те свойства, которые обобщаются законами Ньютона. Разница лишь та, что физический вид «все тела, имеющие массу» охватывает неизмеримо большее число объектов, чем любой биологический вид.
В этой статье Мейен вводит понятие рефрена:
в законе Вавилова в его обычной формулировке обращается внимание на повторность отдельных признаков от таксона к таксону, но опущена повторность в правилах преобразования варьирующих признаков.
Последнее обстоятельство с точки зрения типологических закономерностей особенно важно. Одно дело, если установлено, что в разных семействах цветковых можно встретить как сростнолепестный, так и раздельнолепестный околоцветник, как нижнюю, так и верхнюю завязь. Гораздо важнее, что в разных семействах проявляются одинаковые тенденции: постепенное срастание элементов околоцветника, последовательное смещение завязи вдоль оси по отношению к проксимальным частям околоцветника. То, что разные члены рядов изменчивости объединяются одной тенденцией, одним правилом преобразования, дает возможность предсказывать и целенаправленно искать недостающие члены. Эту повторяющуюся, подчиненную одному правилу преобразования последовательность состояний мерона назовем рефреном.
Рефрены устанавливаются по любым признакам: морфологическим, физиологическим и экологическим. Большее внимание к рефренам - главное условие номотетизации биологической типологии. Сочетание тривиальной номотетики с рефренами добавит к таксономической упорядоченности индивидов мерономическую упорядоченность, т.е. закономерность признакового пространства.
Тривиальная типологическая номотетика и рефрены дают возможность экстраполяций и подмены одних (трудно наблюдаемых) признаков другими (легче наблюдаемыми). Из-за многочисленности индивидов в таксоне и однотипных меронов (например, клеток) в индивиде мы не можем изучить каждый индивид и каждый мерон. Когда мы утверждаем единство живого по такому свойству, как принцип построения генетического кода, то это не означает, что биологи убедились в этом на всех организмах.
Возможность делать типологические экстраполяции в пределах таксона издавна рассматривается критерием естественности таксона. Этот критерий наиболее четко сформулировал Уэвелл, именем которого принцип может быть назван. Уэвелл писал, что естественной будет такая классификация, когда упорядоченность объектов в ней сохраняется при смене классификационных признаков. Милль в качестве примера неестественного таксона приводил таксон «курносые люди». Его представители не объединяются обязательно вместе с Сократом иными общими признаками, кроме приплюснутого носа.
Особенностью стиля Мейена является его прозрачность: кажется, что он говорит очевидные вещи. И только читая выводы в конце статьи понимаешь, как много нового он тут сказал:
1. Под типологией предлагается понимать общее учение о разнообразии организмов (как и других объектов). Выделяются два аспекта типологии - таксономия и мерономия. Таксономия рассматривает процедуры распределения объектов (индивидов) на группы (таксоны), опираясь на уже известные признаки индивидов. Мерономия рассматривает процедуры расчленения объектов, выявления их признаков, классификации частей (гомологизации), установления классов частей (меронов) и соединения меронов в архетипы.
2. Мерономия организмов составлена морфологией, экологией и физиологией. Таксономия и каждый из аспектов мерономии имеют исторический и неисторический аспекты. Понятия таксономии, мерономии, а также экологии и физиологии соотносительны и замещают друг друга в зависимости от того, что принимается в качестве индивида, а что в качестве мерона.
3. Всякая повторность и, следовательно, закономерность в разнообразии составляет номотетический аспект типологии. Сходство представителей одного таксона (мерона) составляет тривиальную номотетику типологии. Более сложный характер имеет повторность изменчивости в разных таксонах, описываемая законом Вавилова. Упорядоченная изменчивость однотипных меронов в разных таксонах названа рефреном. Дальнейшая номотетизация биологической типологии должна идти за счёт установления рефренов и обобщения материалов по ним, а также путём привлечения закономерностей типа тех, которые описываются законом Виллиса или приведены в работах Л.Л.Численко.
4. Естественность таксонов и архетипов оценивается с помощью критерия Уэвелла (возможность экстраполировать данные, полученные по одним объектам, на другие объекты, т.е. делать типологические экстраполяции). Однако до сих пор нет формальных способов оценки того, насколько лучше удовлетворяют критерию Уэвелла одни варианты таксонов и архетипов по сравнению с другими. Одним из методов приложения критерия Уэвелла является анализ устойчивости принятых таксонов и архетипов при введении новых признаков.
5. Исторический метод составляет один из аспектов описанного подхода к типологии организмов. Самостоятельность исторического метода проявляется лишь постольку, поскольку приходится различать (в значительной мере условно) структуры и процессы. Прерогативой исторического метода можно считать установление структурированности процессов преобразования таксонов и меронов в крупном временном масштабе. Историзм в таксономии и мерономии (т.е. филогенетический и семофилогенетический подходы) опирается на хотя бы предварительные типологические схемы, составленные с минимальным обращением к историзму. Главной проблемой историзма в биологии можно считать выявление и формализацию принципов исторических реконструкций.
В общем, эти выводы и способ мышления явно заслуживают внимания и проработки - что-то отсюда извлечь точно можно и для других предметных областей, имеющих дело со сложными неуникальными системами.
Четвертая статья (Любарский) на первый взгляд находится в стороне от вопросов систематики. Начинается она с рассмотрения сложных систем и роли памяти в их существовании:
Два типа сложных систем, преимущественно изучаемые физикой, характеризуются общим свойством: при нарушениях (напр., при разделении на части) в них мало что меняется. Например, нарушения во фрактальном объекте приводят, по сути, лишь к появлению новых уровней фрактальности, не изменяя тип самого объекта. Биолога же преимущественно интересуют объекты «хрупкие» (удаленные от термодинамического равновесия), которые при относительно небольших нарушениях существенно меняют своё устройство. И потому все трудности, испытываемые при изучении, скажем, кристаллической решетки минералов (выстроенной по минимуму энергии), невелики по сравнению с теми принципиально иными задачами, которые ставит сложность устройства живых организмов. При исследовании сложных диссипативных систем их обычно характеризуют по степени удаленности от термодинамического равновесия, степени «невероятности». Наряду с этой количественной характеристикой важно исследовать качественно определяемые характеристики системы, задающие ее устройство. Система, устойчиво воспроизводящая себя, характеризуется устройством памяти системы. Чтобы (само)воспроизводиться, нужно иметь запечатленные тем или иным способом в морфологии системы следы прошлых состояний, то есть обладать каким-то образом устроенной памятью.
Мы говорим об интересующей нас преемственности («памяти») развивающейся системы, когда в ней сохраняются черты многих (минимально - двух) взаимодействий. Структура (совокупность устойчивых внутренних связей объекта) может оставаться неизменной в широком диапазоне воздействий, но эта структура будет включать подобные части, возникающие в ответ на исторически типичные взаимодействия. При каждом (значимом с точки зрения системы) взаимодействии происходит дифференциация частей системы. Появляются части, затронутые недавним воздействием, и части, им не затронутые, а также части, несущие следы обоих воздействий - недавнего и прошлого. Новое воздействие не уничтожает прежнюю дифференцировку частей, а накладывает новую. Дедифференциация, уничтожение следов взаимодействий, происходит уже по законам системы, а не в зависимости от внешних влияний.
В таком случае мы можем сказать, что наша система «помнит» свои прошлые взаимодействия и мы можем реконструировать прошлое по строению (морфологии) этой системы. Например, система «человек» настолько прочно помнит взаимодействия с поверхностью земли, что даже в эмбриональном состоянии содержит утолщения кожного покрова на ступнях. В противном случае система при каждом следующем взаимодействии меняется так, что следы предыдущего воздействия исчезают, как следы отдельного вдоха постепенно стираются в организме. Система, для которой можно говорить о развитии, должна обладать достаточно сложной морфологией, чтобы поддерживать упомянутую дифференцировку частей. То есть система, чтобы сохранить преемственность, должна обладать частями, которые могут находиться в различных состояниях. Между частями существуют связи, по которым мы и можем выяснить характер преемственных состояний. Изучая взаимное положение частей, мы можем выделить «типы памяти», осуществленные в той или иной морфологии.
Далее рассматриваются три типа памяти: память книжного типа, в которой все накапливается без уничтожения информации (в геологии такую память воплощают осадочные породы), память палимпсестного типа, т.е. новые записи чатично затирают старые (почвы и коры выветривания), и, наконец, память "чистого листа", т.е. когда система может находиться только в дискретном числе состояний. Грубо говоря, вся компьютерная память устроена именно так - каждый бит либо 0, либо 1. На самом деле это не совсем так: даже ячейки памяти несут заряд, различающийся в зависимости от того, что было записано в них раньше, т.е. ноль после единички отличается от нуля после нуля. С помощью спецаппаратуры это можно прочесть, именно поэтому все грамотные системы шифрования данных предлагают и "надежное затирание" - многократную перезапись в очищаемые участки памяти случайных битов. а в рассматриваемой статье такой памятью "чистого листа" автор видит ДНК:
Палимпсестный тип имеет повсеместное распространение. Все черты строения живых существ в той или иной степени свидетельствуют о прошлых взаимодействиях, и в этом смысле вся морфология организмов устроена как память палимпсестного типа.
Одномерность может быть обеспечена не только геометрией, но и алгеброй. Этого можно достичь, если наша структура имеет всего несколько дискретных возможных состояний. Если структура способна пребывать только в состояниях 0 и 1, то любые не разрушающие структуру воздействия будут переводить её либо в состояние 0, либо в состояние 1. В ситуации, когда специфика воздействующего фактора не влияет на то, в каком состоянии окажется объект - то есть воздействие обуславливает только само изменение, а не его специфику - получается память
«чистого листа».
Именно такими свойствами обладают точечные мутации нуклеиновых кислот. Изменения нуклеотидов внезапны и скачкообразны, приводят к устойчивому, неопределенно долго сохраняющемуся результату, не зависят от специфики индуцирующего фактора. В биологии эту вырожденную «память чистого листа» называют генотипом, носителем генетической информации и считают основным видом биологической памяти. Генетическая информация (последовательность оснований в ДНК) есть по типу память «чистого листа».
Такая структура не сохраняет память о специфике действующего фактора (не выполняется принцип Кюри, отсутствует сохранение симметрии причин и следствий) и потому не способна помочь нам в реконструкции прошлых состояний среды, поскольку не помнит собственных прошлых состояний. Эта структура может сохраняться неопределенно долго в одном и том же состоянии до следующего значимого (с точки зрения данной структуры) взаимодействия. Точнее, эта структура не отмечает течения времени - процессы, происходящие в среде, на неё либо не действуют (она их не замечает, не фиксирует), либо действуют - и тогда она изменяется, причем это изменение по качеству никак не связано со способом воздействия. Именно поэтому с самого начала оговаривалось, что это, собственно, не память, по крайней мере - не та память, которая может интересовать при изучении сложных развивающихся систем. Однако именно по причине такой вырожденности преемственных свойств у такой структуры появляется новая возможность: стать знаком чужой памяти: она не может сама быть памятью (как палимпсестная структура), но может служить памятью для другой структуры.
Чтобы некоторая структура могла служить памятью для другой, требуется сделать данную триггерную структуру устойчивой по отношению к воздействию окружающих палимпсестных структур. То есть снизить частоту смены состояний триггерной структуры так, чтобы она редко менялась относительно характерного времени существования палимпсестных структур. Для этой цели прекрасно подходит принцип дублирования информации, совмещенный с репарирующими системами (двойная самовосстанавливающаяся спираль).
Как раз потому, что сама эта (суб)структура ничего не помнит, она и может быть знаком. Знак произволен. Наличие у такой (суб)структуры собственной памяти (неизбежно - палимпсестного типа) сделал бы невозможным её функционирование в качестве (произвольного) знака. Из свойств памяти «чистого листа» следует парадоксальный вывод: генетическая память в общем случае ничего не может сказать о прошлом и наименее пригодна для исторических реконструкций.
В общем, это основная идея - генотип как орган памяти. Это мощный тезис: собственно, он направлен против сведения биологии к молекулярной биологии, гены в этой трактовке не живые (не более живые, чем пальцы). Если генотип это память другой системы (организма, фенотипа), то без этой объемлющей системы он не несет собственного смысла.
Отсюда следует многое - в частности, идеи Докинза рассыпаются как неадекватные. Но следует не только это - рассыпаются и кладистические идеи. Они, конечно, несут в себе много верного, но, поскольку генотип есть лишь орган памяти, то вовсе не обязательно, что сходные гены кодируют сходные свойства организма - в основном это так, но бывает и наоборот: или сходные гены несут существенно разную информацию, или сходная информация кодируется несходными генами. Если генотип это не сущность живого а лишь орган его памяти - тогда это вполне логично. Вот основная идея этой статьи, но это в моем явно некорректном изложении. Сама статья читается как интеллектуальный детектив, с заходами с разных сторон и рассмотрении ее в контексте биологического знания (или биологического знания в контексте этой идеи). Попутно целая россыпь неожиданных идей, вот некоторые:
Согласно предлагаемой гипотезе, благодаря разделению палимпсестной и триггерной памяти первичный (прото)фенотип разделился на фенотип и генотип. Фенотип взял на себя функцию читателя, генотип - текста.
Эта возможность - наличие «двух морфологий», реальной и «в виде текста» - даёт возможность дифференцировать филогенез и онтогенез. Вероятным следствием является переход (пред)жизни, устроенной по типу почвы (или, если угодно, биогеоценоза), в следующее состояние. Этот переход можно характеризовать как индивидуацию - появление живых организмов с возникновением индивидной морфологии. Появление сокращенной кодировки морфологии, но во множестве копий, позволяет изменяться каждому тексту по отдельности и воспроизводить собственную версию. В копиях возможны случайные искажения и наследование этих искажений. В этом смысле (пред)жизнь старше наследственности, но организмы появляются только с появлением наследственности.
------------------------------------------
Признаюсь честно, из последней статьи я надергал цитат еще на несколько страниц (плотность мысли там необыкновенная), но ЖЖ, зараза, ругается, что пост слишком велик. А потому прекращаю дозволенные речи.