Откуда взялась форма живых существ?



Хаос в биологическом морфогенезе.


(Обновленная версия статьи «Откуда взялась форма живого?», опубликованная в 2002 году в «Automates intelligents»: http://www.automatesintelligents.com/echanges/2002/avr/jourdan.html)

image trouvée sur http://sansentraves.heberg-forum.net/ftopic436_ennemis-betes.html

Вы спрашиваете себя, откуда берется форма (в широком смысле) – живых существ? Как это сделалось, что они стали способны воспроизводить форму не только своего вида, но и на более высокой ступени – форму своих родителей?

Для тех, кто могут размножаться делением или черенкованием, эта проблема не стоит: у них форма приобретена напрямую. У других организмов предполагается, что эта форма должна быть где-то “записана” в яйце, и этот вопрос обычно связывается с изучением наследственности.

Таким образом, вплоть до конца прошлого века (XX-го!), ученые имели привычку рассматривать эту проблему как решаемую теоретически, если не практически, с помощью следующего суждения: все генетическое есть наследственное, а все наследственное есть генетическое.

Многие менее известные ученые исподволь критиковали это положение, но только Генри АТЛАН в 1998 году бросил камень в лужу своим трудом: ” Конец всей генетики – к новым парадигмам в биологии? “(Издания INRA)

Фарс генетической программы

Математик и кибернетик D.Hofstadter, в знаменитой книге:”Gödel, Escher, Bach, les brins dune guirlande éternelle“(1979) полагал, кроме всего прочего, что если послать ДНК в космос, инопланетяне (умники, которые получили бы корабль в своем саду) смогли бы восстановить живых существ, из которых этот ДНК происходил, при условии, если можно исследовать его достаточно долго! (глава 13). На самом деле, Hofstadter предлагал эту историю, скорее, как тест способности инопланетян расшифровать ДНК при наличии определенных данных. Что касается того факта, что ожидаемое живое существо было закодировано внутри, он, очевидно, рассматривал это как тривиальность, как позже и Спилберг: в известном фильме «Парк Юрского периода» динозавра восстанавливают из одной клетки (притом эритроцита!), но это рассматривается не как научная фантастика, а как реальная возможность!

Эти идеи, как видно, пронизывающие научное сообщество сверху донизу, находят научное обоснование в понятии “генетической программы”, ставшем настолько банальным, что Эрнст Мэйр позволил себе написать ” Историю биологии “, в которой его использует на каждой странице, не давая при этом никакого определения! (Издания Fayard,1989)

По наивности или глупости, эта так называемая “генетическая программа” бесконечно повторяется в учебниках, например “Наука о жизни и о Земле” Таверньера и Лизо для 3-его класса, BORDAS, pp.12, 13, 18, 19, 20, 22, 23, 50, 51, 52 .

Труды такого рода никогда не упоминают о существовании очевидно наследуемых признаков, генетическую базу которых не обнаруживали никогда: факт быть правшой или левшой, например!

Происхождение Генетической Программы

Каково истинное происхождение понятия генетическая программа (ГП)? Атлан описывает его как супер-сплав: вначале смешение понятий кода и программы, затем слияние этой предполагаемой программы с «программой развития», предложенной эмбриологами (простая констатация абсолютной регулярности этапов развития от яиц до взрослых особей).

В действительности, реальное происхождение понятия ГП было бы возможным благодаря одновременному и близкому развитию двух наук: молекулярной биологии и информатики. Если они были и останутся неразрывными технически – нет последовательной цепочки без компьютера – у них нет, в действительности, никакого эпистемологического родства (пока кибернетики не смогут создать живое существо).

Атлан, который никогда не предлагает в качестве причины информационные метафоры, совсем не замечает, что и это понятие ГП – не единственный пример биолого-информационного загрязнения – использования информационного термина в биологии. ГП находит свою точную копию в “информационном вирусе ” – пример использования биологического термина в информатике. Все должны был бы ясно увидеть, что понятие информационного вируса – простая шутка, которую трудно возвести в ранг аналогии!.. и что это должно было бы сделать ученых более подозрительными по отношению к также пустому понятию, как ГП! К сожалению, этого не произошло.

Что можно закодировать в ДНК?

Ошибка в рассуждении всегда одна и та же: обнаруживается ген, аномалия или отсутствие которого провоцирует некоторое изменение по отношению к нормальному действию. Тотчас же из этого заключают, что обсуждаемое действие “содержится” в этом гене. Например, допустим, что ген Y-хромосомы, “ответственный” за развитие тестикул у зародыша млекопитающего, был бы ” геном мужского пола “, это значит, что он имел бы отношение к физическому явлению маскулинизации, следовательно, содержал бы “план” сексуальной дифференциации тела, нервной системы и даже поведения. Ничего в нем этого конечно, нет, потому что такая же дифференциация происходит в других классах животных или растений другими способами, кариотипическими или физиологическими, например. В действительности, этот ген сексуальной дифференциации не является ни частью программы, ни даже частью данных, Он – простая произвольная марка, не содержащая никакой информации!

Давайте снова спустимся на землю: конечно, есть “генетический код”, который содержит информацию, способную определять основные характеристики нашей формы: цвет наших глаз, нашу группу крови, наш комплекс тканевой совместимости HLA и т.д. Но, очевидно, существует в нем большая пустота: как это случилось, что никто еще не спросил себя о теоретической возможности “кодировать» и даже “программировать” генетический код?

Можно ли программировать наличие четырех членов? Можно ли программировать форму кости? Можно ли программировать расположение мышц на этих костях? Можно ли программировать распределение и направление волос на коже? Можно ли программировать срок (жизни, например, или эмбрионального этапа)? Можно ли программировать размер?

Что мы можем программировать, имея максимум 30000 генов? Давайте пойдем дальше: можем ли мы программировать способность научиться говорить? Это последнее утверждение, что дар речи был якобы запрограммирован в человеческом роде, не редок в книгах по языкознанию, где описывается эволюция человека. Однако не является ли это представление столь же абсурдным, как думать о запрограммированности дара научиться читать или ездить на велосипеде?

Проблема остаточной наследственности

Корова порождает корову, которая порождает корову, которая порождает корову… и процесс, кажется, повторяется бесконечно (в нашем масштабе).

Генетический код имел, за исключением нескольких малых спонтанных мутаций, доказанное свойство идентичного самоповторения, из этого обычно выводят, что он – отвечает за это свойство (наблюдаемое в короткий срок, но не доказанное для очень долгого срока наблюдений) живых организмов к идентичному самоповторению, когда нет генетического изменения.

Не могла бы однажды корова родить нечто иное (монстра), исходя из того же наследственного материала, чудовище, у которого были бы те же протеины, но которое не было бы больше коровой, и которое воспроизвелось бы затем в подобной себе форме?

Если покинуть все генетическое, чем его можно заменить?

Хотя критика Атланом генетической программы вначале была очень резка, то, что он предлагает в конечном счете взамен, остается достаточно робким: ДНК не был бы программой, но… данными, соответствующая программа для этих данных была бы не в ДНК, но полностью заложена в клетке! Видим, что так просто не уйти от информационной метафоры и даже Атлан не в большей степени определяет ГП, чем Мэйер!

Тем не менее, есть и другие направления исследований: до этой всеобщей генетической моды, много занимались эмбриогенезом, также как и изучением монстров: тератологией. К этой немного забытой науке надо добавить несколько других мало изученных мест: регуляцию, в развитии и в нормальном функционировании, включая восстановление (например, заживление) и, наконец, изучение метаморфоз.

Возможно, надо возвратиться к исследованию, обучению и популяризации этих дисциплин!

Именно такое размышление, и не генетический поиск, позволило Итлису (From Teosinte to Maize: The Catastrophic Sexual Transmutation, Science, Vol. 222) понять происхождение домашней кукурузы, с ее полностью абсурдными колосьями внутри злаков. Итлис объясняет появление абсурдной формы транссексуальной архитектурой растения. “Колосья” кукурузы в действительности, произошли не из женских цветков злака, а из феминизировавшихся мужских! Все-таки, за исключением того факта, что обсуждаемые мужские колосья были якобы приведены в женскую зону влияния сокращением боковых ветвей, и прибавления таких темных слов как “катастрофа” и “превращение”, Илтис дает очень мало указания на то, какую роль играет онтогенетический план, в действующем реальном механизме.

Следовательно, недостает теории, которая могла бы объяснить не только как появляется новая форма, но и откуда, и почему появляется эта форма…

Теория хаоса, примененная на практике к биологии, или как освобождаться от веры

Pins atteints du phénomène de "Foxtailing" (ou queue de renard) © Photo : Stéphane Jourdan

У растений морфогенез обычно непрерывен, то есть мы можем наблюдать его во время всей жизни индивида, в отличие от животных, у которых он более или менее замкнут в эмбриональной жизни. Это позволяет с большой легкостью изучить у них изменения, иногда очень внезапные, в архитектуре или анатомии.

Изучая именно такие аномалии архитектуры сосен и в поиске структурных объяснений (то есть перемещений в рамки онтогенеза из филогенеза) я убедился, что различные аномалии роста могли быть объяснены тем же явлением, которое вмешивается в онтогенез: хаосом

(см. мою статью о соснах)

Теория хаоса, многообразная и мультидисциплинарная, уже была применена на практике в физике потоков для моделирования возникновения турбулентности, и в биологии именно она была предложена для объяснения сердечной фибрилляции.

Известно также, что орбиты планет солнечной системы, которые кажутся нам устойчивыми, предстают хаотичными, если брать длинный период наблюдений.

Эта идея, насколько мне известно, никогда не применялась к фенотипу живых существ.

Действительно, констатации, что данный генотип обычно производит тот же фенотип, наблюдаемый факт воспроизводства чистых гомозиготных рас, у настоящих близнецов и сегодня еще подчеркнутый в клонировании, не достаточно, чтобы доказать, что тот же фенотип будет всегда воспроизводиться. Это то, что следует из “веры”, основанной на ошибке в доказательстве.

О крайне существенной параллели мне сигнализировал Жан-Поль Бакиа: при изучении прионов (сверх-опосредованном сегодня), можно заметить, что ген кодирует протеин, окончательное сгибание которого не кодируется, в конечном счете, в этом гене – вопреки тому, что долго принимали на веру!

Также, данному генотипу обычно соответствует некоторый фенотип (псевдо-наследственный!), который не мешает другому фенотипу (псевдо-наследственному!) очень легко появиться в любое время, пока обратное не доказано. Эта теория внезапного изменения через вмешательство хаоса могла бы объяснить тем более значительные фенотипические потрясения после легкого изменения генотипа (и/или кариотипа), как в случае с шимпанзе и человеком, например.

Если бы наша теория получила однажды фактическое подтверждение, она имела бы преимущество сделать возможным сальтационизм (и даже решительно поддержать старый мутационизм) объясняя при этом парадокс нейтрализма.

Laisser un commentaire

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Changer )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Changer )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Changer )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Changer )

Connecting to %s

%d bloggers like this: