CC BY
377
ЭПИСТЕМОЛОГИЯ & ФИЛОСОФИЯ НАУКИ • 2014 • Т. XXXIX • № 1
Р
1еду
едукционизм и холизм в познании живого: методологический диалог
Елена Борисовна Муз-рукова - доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник Института истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН. Роман Алексеевич Фандо - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН. E-mail: [email protected]
В статье проанализировано, как разные методологические подходы (редукционизм и холизм) позволили изучать одну познавательную модель - клеткуживо-го организма. Показано, как исследования этой модели различными учеными привели к современным представлениям молекулярной биологии и генетики. Приведенные примеры из истории науки наглядно демонстрируют, что в области биологическихдисциплин происходитзакономерное взаимопроникновение методологий и эвристических гипотез. Это связано с системной сложностью биологических объектов, так как на различных уровнях элементарные структуры и процессы приобретают определенное значение только в рамках целостного контекста, который сам по себе является многомерным образованием.
Ключевые слова: методология биологического познания, междисципли-нарность, история естествознания, философия науки, познавательные модели, развитие фундаментальных направлений физико-химической биологии, место субъекта в научном исследовании.
^^ductionism and holism in a process of cognition of the living: a methodological dialogue
Elena Muzrukova -
doctor of science (biology), professor, leading researcher of the Institute for the history of science and technology, the Russian Academy of Sciences. Roman Fando -candidate of science (biology), senior researcher of the Institute for the history of science and technology, the Russian Academy of Sciences.
The article analyzes how different methodological approaches (reductionism and holism) allow one to study one cognitive model-the cell of a living organism. It is shown how the study of this model by different scientists have led to modern concepts of molecular biology and genetics. These examples from the history of science clearly show that in the biological sciences the interpenetration of natural methodologies and heuristic hypotheses is. This is due to the complexity of the biological system, since different levels of the elementary structures and processes have a definite meaning only within the context of integral, which in itself is a multidimensional form.
Key words: methodology of biological cognition, interdisciplinary, history of science, philosophy of science, cognitive models, the development of the fundamental areas of physico-chemical biology, place a subject in a research study.
Interdisciplinary Studies 211
Процесс познания осуществляется на основе смены различных фундаментальных теорий, которые и выстраивают научные факты. Из созданного фактами материала вырастают разнообразные проблемы изучения живого: проблема целостности, эволюции, детерминации, самоорганизации.
Биология и химия на первых этапах своей истории отличались и объектами, и методами исследования, однако в ходе развития этих наук изменялась их методология и расширялось исследовательское поле. Если в эпоху Средневековья главной целью исследователей было описать различные организмы и их органы, то в течение последующих столетий внимание ученых было сконцентрировано на других уровнях организации живого (видовом, по-пуляционном, биоценологическом, тканевом, клеточном, молекулярном).
В истории изучения живого всегда существовало два противоположных течения - холизм и редукционизм. Представители холизма (от греч. Ио1о8 - целое) считают, что живые организмы отличаются от неживой природы особыми качествами, поэтому к биологическим объектам не применимы полностью законы физики и химии. Холизм включает в себя множество различных направлений, наиболее яркими из которых являются иррациональный и рациональный холизм. Иррациональный холизм основывается на постулате о непознаваемости особого качества жизни, а рациональный, допуская отличие живого от неживого, считает возможным познание детерминант живого благодаря научному инструментарию.
Парадоксальная ситуация сложилась в эмбриологии. Принцип однозначного детерминизма (редукционизм), входя в противоречие с фактами, применялся в эмбриологии с большим догматизмом, чем в науках, у которых он был заимствован. Л.В. Белоусов показал историю неприятия «закона Дриша» научным сообществом [Белоусов, 2005]. Из достаточно простых опытов Дриша сле-Л довало, что ни о каких индивидуальных и четко локализованных причинах (детерминантах) онтогенеза не может быть и речи, (В вплоть до тех стадий развития, на которых происходит усложне-.£ ние структуры зародыша, заведомо выходящее за пределы однозначного детерминизма. «Дриш, не остановившись на этом негативном утверждении, предложил лапидарную формулировку того, что же определяет... судьбу каждой части зародыша, т.е. весь путь его дальнейшего развития. Это, по Дришу, положение данной части в целом зародыше. Здесь мы имеем дело с совершенно новым для науки того времени двухуровневым каузальным по-
у
1Л
строением, когда частные события подчиняются более общему началу» [Белоусов, 2007: 72]. Это начало не обязательно телеологич-но, хотя и может быть таковым.
В отличие от холизма редукционизм (от лат. геёисйо - упрощение) сводит живые объекты и процессы к физико-химическим закономерностям. Представители редукционизма объясняют законы биологии на языке химии и физики, т.е. наук, подчиняющихся четким законам. В свою очередь данное направление философы условно делят на два течения - сильный и слабый редукционизм [Моисеев, 2007]. Сильный редукционизм опирается нарадикаль-ные представления о возможности объяснения феномена живого только с помощью методологического аппарата физики, науки но-мотетической, т.е. подчиняющейся определенным законам. Ярким представителем этого течения являлся приверженец логического позитивизма Рудольф Карнап (1891-1970). Он считал, что все науки, включая психологию, возможно свести к основным физическим понятиям [Карнап, 1971].
Сторонники слабого редукционизма считают, что для понимания биологических процессов возможности классической физики порой бывают лимитированы, поэтому для познания живого необходимо привлекать новые методы исследования, заимствованные, например, из квантовой физики и химии. Представители «слабого» редукционизма готовы к преобразованию самого фундамента классической физики для решения некоторых вопросов естествознания. Один из создателей квантовой механики Эрвин Шредин-гер по этому поводу писал: «Развертывание событий в жизненном цикле организма обнаруживает удивительную регулярность и упорядоченность, не имеющие себе равных среди всего, с чем мы встречаемся в неодушевленных предметах. Нас не должны поэтому обескураживать трудности объяснения жизни с привлечением обыкновенных законов физики. Ибо это именно то, чего следует ожидать исходя из наших знаний относительно структуры живой материи. Мы вправе предполагать, что живая материя подчиняется новому типу физического закона» [Шредингер, 2002: 79]. Таким образом, Шредингер фактически постулировал специфику живого. &
В философии бывает тяжело классифицировать различные ме- Ы тодологические подходы и найти четкие грани между слабым ре- ¡д дукционизмом и рациональным холизмом. Выделение того или ф иного философского направления и придание ему особого места в методологической системе носит условный характер, приобретая
И £
И £
У
1Л
индивидуальные черты в связи с историческим, культурологическим и психологическим контекстами.
В.И. Моисеев отмечает, что развитие биологии и медицины шло от принятия крайних форм холизма и редукционизма к постепенному сближению их позиций [Моисеев, 2007: 27]. Представления о феномене жизни со стороны всех направлений холизма и редукционизма Моисеев представил в виде рисунка (рис. 1), где большие эллипсы символизируют исследовательские границы классической физики, общей физики, науки и культуры, а малым кругам соответствуют различные методологические направления. Согласно предложенной схеме, редукционизм полагает, что феномен жизни лежит внутри области классической физики, а рациональный холизм считает, что изучение живого не должно быть прерогативой классической физики и физики вообще, а лишь следовать логике научного познания.
Слабый Рациональный редукционизм холизм
Сильный 1 Иррациональный
_ \ холизм
редукционизм -
Классическая физика
Физика
Наука
Культура
Рис. 1. Представление о феномене жизни со стороны всех разновидностей редукционизма и холизма (по В.И. Моисееву)
Действительно, на заре зарождения представлений о клетке как структурной единице живого господствовал либо холизм, либо редукционизм, что приводило ученых к спорам и резкому неприятию идей противоположного лагеря.
Многое изменилось с возникновением и формированием цитохимии. Исторически методы и задачи цитохимии, возникшей достаточно поздно, были тесно связаны с гистохимией и морфологией клетки. Однако тенденция развития цитохимии в XX в. - это постепенное сближение с биохимией в исследовании изолированных клеточных структур (метод дифференциального центрифуги-
рования). В дальнейшем именно пограничное положение на стыке различных наук сделало химию клетки одной из главных «точек роста» физико-химической биологии. Наибольшее значение это направление имело для развития цитологии и биохимии, а в дальнейшем и генетики. Основной задачей цитологии на новом этапе развития стало изучение функционального взаимодействия клеточных компонентов в процессе жизнедеятельности клетки. Биохимическое изучение клетки должно было дать представление о координированной деятельности ее ферментных систем, что было невозможно без исследования их топографии и организации в цитоплазме [Музрукова, 1988: 103-104].
Сведение закономерностей одного уровня организации к другому на определенных исторических этапах оправдывало себя. В настоящее время внимание историков биологии и методологов науки привлекает анализ методологических оснований хромосомной теории наследственности и молекулярной биологии. И это вполне закономерно. Биология хочет осознать и понять себя. А это означает прежде всего осознание и понимание возникновения и развития тех «точек интенсивности», которые позволили биологии перейти на качественно иной уровень, увеличив эвристические возможности познания.
Достижения хромосомной теории наследственности и связанное с ними дальнейшее развитие генетики и генетики популяций неизмеримо повысили престиж биологии. Они показали, что по существу биология является такой же фундаментальной и точной наукой, как физика и химия. Достижения молекулярной биологии последних лет, успехи генной инженерии еще больше укрепили положение биологии в системе естественных наук. Интересно, как исторически формировались основные методологические направления биологической науки.
Анализируя методологию биологических исследований при- ■£ менительно к работе школы Т.Х. Моргана, Н. Ролл-Хансен выделил три основных методологических направления, сыгравших ^ главную роль в конкретных биологических исследованиях ^ [ЯоИ-Иашеп, 1979]: редукционизм в его классической форме; он- ц тологический холизм в формулировке Г. Дриша и эпистемологи- ,Е ческий холизм. Последний, по мнению Ролл-Хансена, отвергает механистические теории не потому, что они находятся в противоречии с реальными свойствами живой материи, а потому, что они ограничивают исследовательское поле только экспериментальными результатами. Представителем этого направления Ролл-Хансен считал Клода Бернара. Понимание Бернаром ограниченности
у
1Л
актуально достигаемых экспериментальных результатов было направлено в основном на предотвращение экспансии физики и химии в физиологию. Интересен тезис Ролл-Хансена о том, что редукционизм во многих областях исследования вовсе не отвергает возможности одновременного наличия антиредукционистских программ, что отразилось в истории зарождения и развития генетики.
Становление знаний о наследственности происходило очень медленно, а связь между фенотипическими признаками и материальными основами генетики была абсолютно не ясна; даже до наших дней эта проблема не решена окончательно [ЯоИ-Иашеп, 1979].
Несмотря на то что представления о передаче признаков возникли давно, генетика как наука оформилась только с момента переоткрытия законов Менделя. Основатель генетики Грегор Мендель открыл закономерность передачи наследственности с помощью достаточно элементарных математических понятий и сознательного ухода от традиционного организмоцентрического мышления. Он интуитивно пришел к пониманию существования отдельных элементов наследственности. Удачный выбор объекта для проведения гибридологических экспериментов (горох посевной Р1$иш) и четкий математический подход позволили Менделю сформулировать свои знаменитые законы (правила). Полученные опытным путем гибриды наследуют один элемент от каждого родителя, например, от одного - элемент, дающий гладкие семена, от другого - элемент, дающий морщинистые семена. Ни один из этих элементов при первом скрещивании не видоизменяется под действием другого. Это отражает суть менделевского закона единообразия гибридов первого поколения. При этом во всем первом поколении гибридов обнаруживается исключительно один из признаков - доминантный. В противоположность доминантному другой признак был назван рецессивным. Во втором поколении гибЛ ридов обе наследственные черты проявляются вновь: некоторые растения имеют гладкие семена, некоторые - морщинистые (закон (В расщепления). «Элементы» Менделя в 1909 г. Иогансен назвал ■Е термином «гены».
Чтобы получить осмысленную статистику в своих экспериментах, Мендель сократил число переменных до минимума. Он прорастил 14 000 растений гороха, различавшихся только по одному признаку, и обнаружил, что во втором поколении доминантные и рецессивные наследственные черты проявляются в отношении 3:1.
у
1Л
Мендель выращивал растения, отличавшиеся по двум, трем и более признакам, и открыт, что наследование одного элемента никак не влияет на наследование другого. Им быио обнаружено, что все семь признаков проявляются независимо друг от друга. Этот закон получил название закона независимого расщепления.
Открытия Менделя позволили взглянуть на проблему передачи признаков с позиций, противоречащих дарвиновской гипотезе о слитной наследственности. Согласно Ч. Дарвину, живой организм обладал «восковой пластичностью». Принятие этого исходного хаоса изменений, или, как назвал их A.A. Любищев, постулата о «тихогенетическом характере изменчивости», было существенно для дарвинистов. М.Д. Голубовский пишет, что в доменделевскую эпоху многообразие форм в потомстве гибридов объясняли «ослаблением силы наследственности», поэтому исследователи «терялись в противоречивых частностях и сложной мозаике признаков» [Голубовский, 2000: 262].
Только благодаря открытиям Менделя хаос, царивший в отношении наследственности, был подчинен математическому порядку. Идеи менделизма были поддержаны только спустя десятилетия. Английский естествоиспытатель Уильям Бэтсон одним из первых подверг критике дарвиновскую теорию о непрерывности изменчивости в эволюции, бросив вызов господствующему в то время дарвинизму1. Бэтсоном была предложена особая форма наследственной изменчивости - альтернативная, принципиально отличающаяся от признанной в то время слитной наследственности. Кстати, Бэтсон одним из первых предлагал при изучении генетики использовать физико-химический подход. В 1913 г. он писал, что с помощью химии хаос биологических факторов может быть обобщен и систематизирован. Бэтсон высказал гипотезу о том, что действие генов можно объяснить их энзиматической активностью, хотя и не развил ее, поскольку считал, что для объяснения подобного явления еще недостаточно фактов [Серебровский [и др.], 1928].
В 1900 г. работы Менделя получили особое звучание, после того как Гуго де Фриз в Голландии, Карл Корренс в Германии и Эрих Чермак в Австрии почти одновременно и независимо друг от друга на собственном опыте убедились в справедливости менде- & левских выводов. Его законы фактически открыли второй раз и Ы тем самым подготовили новый этап в исследовании проблем на- ¡5
1 Т.Е. Либацкая показала, как Бэтсон сумел правильно понять сущность классических работ Менделя и представить основы менделизма англоговорящему миру (см. [Либацкая, 2006]).
И
следственности и изменчивости. Конечно, до понимания глубинных механизмов наследственности в то время было еще далеко, но ученые, уверовав в законы менделизма, были полны оптимизма. Вскоре после переоткрытия законов Менделя, в 1902 г., американский биолог Уильям Сэттон, ученик Э. Вильсона, высказал предположение, что гипотетические «факторы наследственности» Менделя находятся в особых структурах клеточного ядра - хромосомах. Однако прямых подтверждений гипотезы Сэттона еще не было, необходимы были экспериментальные доказательства.
Доказательства были получены после серии работ американского эмбриолога и генетика Томаса Моргана и его учеников. Моргана интересовали мутации и их роль в формировании изменчивости вида. Он экспериментально доказал, что гены, ответственные за определенные признаки, локализованы в хромосомах клеточного ядра. Анализируя результаты своих наблюдений, Морган пришел к выводу, что ряд качеств передается потомкам в совокупности. Впоследствии это назвали слитной наследственностью, что позволило высказать гипотезу о том, что гены не разбросаны по всей клетке, а сцеплены в некие кластеры на хромосомах, что было подтверждено открытием кроссинговера.
К пониманию материальных основ гена Морган пришел с помощью редукционного подхода при объяснении результатов проведенных экспериментов. Данный подход критиковали Бэтсон и Иогансен, так как считали, что Морган оставляет без внимания целостность организма, анализируя лишь его составные части. Они, конечно, не были рьяными сторонниками натуралистического описания или метафизических спекуляций и приписывали ведущую роль не отдельным частицам, а внутренней среде хромосомы (континуальная модель хромосомы Р. Гольдшмидта). Критика в адрес хромосомной теории со стороны Бэтсона и Иогансена представляла собой своеобразную исследовательскую программу, основанную на примате целого. Иогансен считал генотип неразло-Л жимым целым исходя из представления о нем как об абстракции, в ^ которой невозможно выделить определенные составляющие час-(В ти. Понятие гена он считал условным.
.Е Сами по себе методологические основания «холистических»
концепций Бэтсона и Иогансена имели свою эвристическую цен-^ ность. С современной точки зрения представления Иогансена о ге-■д не отражают состояние генотипической среды на молекулярном Ф уровне. Однако не следует забывать, и мы уже говорили об этом, что на разных исторических этапах развития науки происходило а познание живого на различных его уровнях. Во время формирова-
ния хромосомной теории наследственности основную роль в методологической программе Моргана сыграл именно цитологический редукционизм, связанный с цитологическим анализом закономерностей хромосомных перестроек.
Взгляды Моргана о неделимости гена были пересмотрены уже в конце 1920-х - начале 1930-х гг. после работ A.C. Серебровского и сотрудников его лаборатории по изучению мутаций дрозофилы [Серебровский [и др.], 1928]. Именно благодаря этим исследованиям была доказана гипотеза о сложном строении гена, получившая название «гипотеза дробимости гена».
Сразу после своего появления теория дробимости гена подверглась резкой критике. Ее опровержению посвятили свою статью A.X. Стертевант и Дж. Шульц. Морган, упоминая работы по ступенчатому аллеломорфизму, отмечал, что для данной теории необходимы дальнейшие доказательства [Морган, 1996]. Генетикам было очень тяжело отказаться от признанного всеми постулата «ген не дробим». Только после получения мутаций achaete-scute и их анализа в исследованиях отечественных генетиков (1929-1935) принципиально изменился взгляд на проблему строения гена [Дубинин, 1929; Агол, 1929]. Теоретически были предсказаны составляющие единицы гена - субгены, которые предположительно располагались в гене в линейном порядке. Впоследствии Н.П. Дубинин, H.H. Соколов и Г.Г. Тиняков, исследуя комплекс achaete-scute, показали, что между субгенами может осуществляться рекомбинация [Дубинин, Соколов, Тиняков, 1937]. Данная работа в очередной раз подтвердила сложную материальную пространственную структуру гена, которая может подвергаться рекомбинациям.
После разработки методик молекулярных исследований стало возможным перепроверить основные постулаты теории сложного строения гена. Действительно, после открытия полинуклеотидной природы молекулы ДНК было доказано, что ген дробим на составляющие его части, располагающиеся в нем в линейном порядке. ^
Идею о связи наследственности с веществами в начале XX в. высказали независимо друг от друга представители различных наук, преимущественно химики, так как в то время были предприняты попытки объяснить суть биологических процессов с позиции молекулярных взаимодействий. В 1908 г. В. Оствальд, а в 1911 г. А. Хагедоорн выдвинули предположение о том, что факторам наследственности свойственны некоторые аутокаталитические особенности. Примерно в это же время, в 1914 г., появляется гипотеза американского биохимика Л. Троланда об энзимной природе на-
следственного вещества. Данные представления отражали наиболее распространенные взгляды биохимиков того времени, справедливо названного «золотым веком» энзимологии [Музрукова, 2002].
Постепенно с развитием биохимической цитологии, биохимии и генетики происходило стирание границ между холизмом и редукционизмом, так как не только менялись представления о строении и функциях биологических структур с физико-химических позиций, но происходила также трансформация этих позиций благодаря открытиям в области биологии.
Для понимания сущности различных явлений ученому необходимо целостное восприятие объектов исследования, расширение исследовательского кругозора, использование методик других наук. Поэтому одновременно с дифференциацией в науке происходят интегративные процессы, способствующие взаимопроникновению и объединению в единое целое самых различных направлений научного познания мира. Для развития научного направления часто используются знания, полученные другими науками. «Ход мыслей, развитый в одной ветви науки, - отмечали А. Эйнштейн и Л. Инфельд, - часто может быть применен к описанию явлений, с виду совершенно отличных. В этом процессе первоначальные понятия часто видоизменяются, чтобы продвинуть понимание как явлений, из которых они произошли, так и тех, к которым они вновь применены» [Эйнштейн, Инфельд, 1965: 34].
В середине ХХ в. междисциплинарность приобрела статус методологического принципа. Междисциплинарность как методологический принцип научного исследования нуждается в использовании информации независимо от ее дисциплинарной принадлежности. «Происходит реальный синтез научных дисциплин как в отдельных исследованиях, так и в крупных проектах. С помощью междисциплинарного подхода решаются проблемы экологии и Л культуры, биологии и медицины. Это отражает осознание иссле-^ дователями недостаточности одностороннего дисциплинарного (В принципа научного познания. Если дисциплинарный подход дает .Е возможность изучать разнообразные свойства объекта, то меж-& дисциплинарный дает его целостное видение» [Музрукова, 2008:
4].
В процессе познания структурной организации макромолекул возникла реальная необходимость учитывать не только физико-химические, но и иные закономерности строения, а также объединять различные данные в некое системное целое. Молекулы
у
1Л
нуклеиновых кислот оказались достаточно сложными структурами. Несмотря на многочисленные данные о составных частях ДНК и РНК, ученым очень долго не удавалось хоть сколько-нибудь близко подойти к созданию цельной картины строения и установления роли этих соединений. При решении данного вопроса они столкнулись с организованной сложностью молекул, целостность которых была гораздо больше суммы их частей. Справиться со сложной задачей стало возможно благодаря междисциплинарному подходу и использованию новых физико-химических методов исследования.
Начиная со второй четверти прошлого столетия в биологические лаборатории и институты стали активно привлекаться различные специалисты: физики, математики, химики. Да и самые, казалось бы, далекие от биологической проблематики ученые стали интересоваться вопросами организации и функционирования живого, происхождения жизни, передачи наследственных признаков, адаптации различных видов к изменяющимся условиям среды обитания, движущих сил эволюции и причин многообразия живого.
Внедрение новых физико-химических методов исследования произошло и в изучении молекулярных основ жизни. Понимание феномена жизни представляло интерес не только для биологов. На данную проблему ученые пытались смотреть гораздо шире, тем самым значительно обогащая содержательную и методологическую стороны молекулярно-биологических исследований.
История изучения структуры нуклеиновых кислот наглядно демонстрирует нам, как методами физики были найдены ответы на вопросы, долгие годы волновавшие биохимиков, генетиков, физиологов, эволюционистов. Физик Френсис Крик писал по поводу удачного взаимодействия физики и биологии в познании структуры молекул - хранителей наследственной информации: ■£ «По-настоящему ценить связь между двумя областями людей заставляют новые и поразительные результаты, связывающие эти ^ области весьма впечатляющим и очевидным образом. Один хоро- ^ ший пример стоит тонны теоретических аргументов. Тогда мост ц между двумя областями быстро заполняется исследователями с ■£ обеих сторон, жаждущими объединиться в новом подходе» [Крик, 2004: 115].
Идеи выдающихся физиков в значительной степени повлияли на раскрытие тайн строения основных молекул жизни. К началу 1930-х гг. у большинства физиков появилось ощущение всемогущества. Ученые все больше и больше постигали частицы микро-
у
1Л
мира: после изучения молекул перешли к атому, а затем и к элементарным атомным частицам. Конкуренция в области квантовой и ядерной физики была очень высока, поэтому многие ученые обратили свое внимание на «святая святых» и перешли к изучению того, о чем раньше физики не могли и мечтать, - самой жизни [Франк-Каменецкий, 2004; 2010].
Значимой фигурой, повлиявшей на сближение генетики и физики, был Шредингер. В 1944 г. вышла его книга «Что такое жизнь?», на русский язык ее перевели в 1947 г., как раз незадолго до августовской сессии ВАСХНИЛ 1948 г. В своей книге ученый четко изложил основы генетики, сделав доступными для многих своих коллег-физиков абстрактные биологические понятия и законы наследственности. Шредингер развил идеи Дельбрюка и Тимофеева-Ресовского о связи генетики и квантовой механики. До выхода в свет его революционного труда мало кто из физиков придавал особое значение работам неизвестных в их среде ученых, но когда об этой проблеме заговорил сам Шредингер, специалисты из разных областей знаний из разных стран мира стали штурмовать вершины познания природы гена.
В своей книге Шредингер выдвинул смелую идею о генетической макромолекуле, которая, «во-первых, должна была быть способна к самоудвоению - только при этом условии наследственная информация будет передаваться, а во-вторых, она должна была представлять собой "апериодический кристалл", то есть иметь достаточно сложную и стабильную структуру» [Беркинблит, Глаголев, Фуралев, 1999: 145]. Кроме того, Шредингер предположил, что генетическая макромолекула способна кодировать наследственные свойства. Эти взгляды имели много общего с представлениями Н.К. Кольцова, пророчески предсказавшего в 1920-е гг. возможность хранения наследственной информации в гигантских молекулах. В 1927 г. Кольцов выдвинул теоретическую гипотезу о хромосомах, состоящих из гигантских молекул белков, воспроизводя-Л щихся по матричному принципу. Передача наследственных признаков обусловлена последовательностью радикалов в цепочке (В белковой молекулы. Кольцов ошибся в материальном субстрате но-.£ сителя наследственной информации, но выдвинутая им идея о матричном синтезе наследственного материала стала впоследствии руководящей идеей молекулярной биологии.
Понять физическую природу гена удалось спустя несколько лет. Лидерами в этом поиске оказались две лаборатории - Кавен-дишская лаборатория в Кембридже и лаборатория Королевского колледжа в Лондоне. Приоритет принадлежал английским уче-
У
1Л
ным не случайно, именно в Великобритании к началу 1950-х гг. сформировалась крупнейшая школа в области рентгеноструктур-ного анализа. Применение рентгеновских лучей помогло ученым понять природу молекул наследственности.
Одной из сложных задач, которую поставили перед собой сотрудники Кавендишской лаборатории, стала расшифровка пространственного строения макромолекул. Ведь молекулы в своем активном состоянии далеки от идеальной линейной цепочки. Обычно они представляют собой расположенные в трехмерном пространстве молекулы с множественными изгибами, петлями, завитками и т.п. За определение структуры молекулы белка велась ожесточенная борьба исследователей. Только к середине 1950-х гг. Джону Кендрю и Максу Перуцу удалось добиться успеха в этом поиске, они смогли смоделировать трехмерную молекулу белков.
В Кавендишской лаборатории внимание многих ученых было сосредоточено только на рентгеноструктурном анализе белков, а нуклеиновыми кислотами там почему-то не занимались. Два совсем молодых исследователя, встретившиеся в Кавендишской лаборатории, Джеймс Уотсон и Френсис Крик, заинтересовались вопросом изучения строения ДНК методами рентгенографии. Оказалось, что данную работу уже провели Морис Уилкинсон и Розалинда Франклин в Королевском колледже в Лондоне. Крик, впоследствии вспоминая важность нового метода, писал: «Теория дифракции рентгеновских лучей в кристаллах является прямой, и потому большинство современных физиков находят ее довольно скучной. Несмотря на то что она требует умения выполнять некоторые алгебраические манипуляции, я вскоре обнаружил, что могу найти ответы на многие из этих математических задач путем осмысления изображений на рентгенограммах и логических рассуждений, избежав, таким образом, рутины математических ■£ расчетов» [Крик, 2004: 53].
Сопоставив и проанализировав данные рентгеноструктурного анализа ДНК, проведенного Уилкинсоном и Франклин, Уотсон и ^ Крик в 1953 г. пришли к расшифровке структуры нуклеиновой мак- ц ромолекулы [Watson, Crick, 1953]. .Е
Если на первых порах своего развития молекулярная биология занималась вопросами структурной организации макромолекул, то по мере накопления соответствующих знаний она стала уделять пристальное внимание химическим свойствам и роли белков и нуклеиновых кислот в процессах жизнедеятельности организмов различных видов. С развитием новых физико-химических мето-
w
1Л
дов исследования ученые вплотную подошли к детальному изучению строения молекул с целью выяснения их функций в тех или иных процессах.
В молекулярно-биологических построениях также имели место как редукционизм, так и холизм. История молекулярной генетики и биохимии мало проанализирована под этим углом зрения, несмотря на то что она изобилует различными примерами применения этих методологических установок. Не стоит забывать, что принятие редукционизма или холизма связано с внутренними установками ученых, с их субъективным отношением к объектам исследования. Поппер, например, считал, что настоящий ученый должен быть редукционистом, применяя абстрактные законы к явлениям природы, помня при этом, что даже неудавшаяся редукция дает науке очень многое [Popper, 1968]. А наш соотечественник С.В. Мейен заявлял, что проблема редукционизма - это еще и этическая проблема. «Вера в редукционизм ведет к неверию в гуманистические ценности, удерживающие смысл лишь в рамках эгоизма и гедонизма... ß недавно мысленно отобрал среди своих знакомых убежденных редукционистов. Все они, кроме одного (у которого редукционизм сочетается с дуализмом), откровенные циники» [Мейен, 2001: 5].
Редукционизм как методология биологического познания успешно и плодотворно действовал в первые десятилетия XX в. наряду с попытками целостного подхода к организму, ярко проявившемуся не только в эмбриологии и биологии развития, но и в морфологии (Беклемишев, Любищев). Само различие исследовательских подходов двух выдающихся ученых и близких друзей Дриша и Моргана дает замечательный пример того, как быстро проникает в науку соответствующая мотивация. Часто это происходит неявно и бессознательно, но вполне объяснимо в терминах когнитивной внутренней связи.
Приведенные примеры из истории науки наглядно демонстри-Л руют, что в области биологических дисциплин наблюдается зако-gi номерное взаимопроникновение методологий и эвристических (В гипотез. Это связано с системной сложностью биологических объ-.S ектов, так как на различных уровнях элементарные структуры и процессы приобретают определенное значение только в рамках целостного контекста, который сам по себе является многомерным образованием. Таким образом, создаются новые познавательные модели.
В начале XX в. биология переживала трудные времена, связанные со становлением генетики, новым подходом к эмбриоло-
w
1Л
гии, созданием синтетической теории эволюции (СТЭ). Здесь уместно вспомнить слова Райнера Марии Рильке: «Трудные времена никогда не бывают потерянными временами». Но уже к концу ХХ в. стало ясно, сколь весомый вклад способна внести биология в современное понимание мира и человека.
Библиографический список
Агол, 1929 - Агол И.И. Ступенчатый аллеломорфизм у Drosophila melanogaster. Трансген scute // Журнал экспериментальной биологии. 1929. Т. 5, вып. 4. C. 23-37.
Белоусов, 2005 - Белоусов Л.В. Основы общей эмбриологии. М., 2005.
Белоусов, 2007 - Белоусов Л.В. Наука о развитии организмов и ее место в системе современного естествознания // Грани познания. М., 2007.
Беркинблит, Глаголев, Фуралев, 1999 - Беркинблит М.Б., Глаголев С.М., Фуралев В.А. Общая биология. М., 1999.
Голубовский, 2000 - Голубовский М.Д. Век генетики: эволюция идей и понятий. СПб., 2000.
Дубинин, 1929-Дубинин Н.П. Исследование явления ступенчатого алле-ломорфизма у Drosophila melanogaster // Журнал экспериментальной биологии. 1929. Т. 5, вып. 2. 1929. С. 53-84.
Дубинин, Соколов, Тиняков, 1937 - Дубинин Н.П., Соколов Н.Н., Тиня-ков Г.Г.Внутривидовая хромосомная изменчивость // Биологический журнал. 1937. Т. 6, № 5-6. С. 1007-1054.
Карнап, 1971 - Карнап Р. Философские основания физики. Введение в философию науки. М., 1971.
Крик, 2004 - Крик Ф. Безумный поиск: личный взгляд на научное открытие. М. ; Ижевск, 2004.
Либацкая, 2006 - Либацкая Т.Е. У истоков генетики. М., 2006.
Мейен, 2007 - Мейен С.В. Заметки о редукционизме // Методология биологии: новые идеи (синергетика, семиотика, коэволюция). М., 2001.
Моисеев, 2007 - Моисеев В.И. Философия биологии и медицины. М., 2007.
Морган, 1996 - Морган Т.Х. Экспериментальные основы эволюции. М. ; Л., 1996.
Музрукова, 1988 - Музрукова Е.Б. Роль цитологии в формировании и развитии общебиологических проблем. М., 1988.
Музрукова, 2002 - Музрукова Е.Б. Т.Х. Морган и генетика. Научная про- Я грамма школы Т.Х. Моргана в контексте развития биологии ХХ столетия. М., ■£
2002. "Е,
Музрукова, 2008 - Музрукова Е.Б. Предисловие // Междисциплинарный и синтез в биологии: история и современность. М., 2008.
Серебровский и др., 1928 - Получение мутаций рентгеновскими лучами у Drosophila melanogaster / А.С. Серебровский [и др.] // Журнал экспериментальной биологии. 1928. Т. 4, вып. 34. С. 161-180.
Франк-Каменецкий, 2004 - Франк-Каменецкий М.Д. Век ДНК. М., 2004.
И
1Л
И
W
1Л
Франк-Каменецкий, 2010 - Франк-Каменецкий М.Д. Королева живой клетки: от структуры ДНК к биотехнологической революции. М., 2010.
Шредингер, 2002 - Шредингер Э. Что такое жизнь? Физический аспект живой клетки. М. ; Ижевск, 2002.
Эйнштейн, Инфельд, 1965 - Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. М., 1965.
Popper, 1968 - Popper K.R. Epistemology without a knowing subject// Logic, Methodology and Philosopy of Science, III // Proceedings of the Third International Congress for Logic, Methodology and Philosophy of Science, Amsterdam, 1967. Amsterdam, 1968.
Roll-Hansen, 1979 - Roll-Hansen .MReductionism in biological research: Reflections on some historical case studies in experimental biology // Perspectives in Metascience. Oslo, 1979.
Sturtevant, Schultz, 1931 - Sturtevant A.H., Schultz /.The inadequacy of the sub-gene hypothesis of the nature of the scute allelomorphs of Drosophila // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1931. Vol. 17. P. 265-270.
Watson, Crick, 1953 - Watson J.D., Crick F.H.C. Molecular structure of nucleic acids //Nature. 1953. Vol. 171. P. 738-740.
