Методология познания живого: идея самоподобия самоорганизующихся систем

Второй этап развития «понятия» связан с животным организмом. Обладая развитой душой, животное отражает себя, поэтому оно обладает ощущением. «Животная субъективность,- пишет Гегель,- заключается именно в том, что в своем соприкосновении с внешним миром она сохраняет сама себя…понятие, присутствующее в телесности…эта субъективность еще…. не мыслит себя, она только чувствует, созерцает себя». Гегель. Философия природы.-М.,-Л.,1934.-С.438-439.

В философии Шеллинга обнаруживается принцип «раздвоения» живого на идеальную и материальную формы, при этом делается акцент на противостоянии живого разрушающим факторам природы. Противостояние живого разрушению, способность к развитию, в современной науке называют негэнтропией: «Органическая природа…являет себя нам как деятельность, которая непрерывно служит одновременно причиной и действием самой себя…это понятие есть принцип всего учения об органической природе…жизнь должна мыслиться в постоянной борьбе с круговоротом природы или в стремлении утвердить своё тождество в противовес ему». Шеллинг Ф.В.Й. Сочинение в 2-х томах.- Т.1.-М.:Мысль,1987.-С.364-370.

Определение жизни как проявлением борьбы с разрушающими факторами природы, с энтропией, соответствуют и современным представлениям. А стремление «утвердить своё тождество в противовес ему» имеет смысл сохранения постоянства в условиях изменяющейся среды. Идея Шеллинга близка современным представлениям,- поддержания «гомеостаза» в условиях колебаний среды.

В системе Лейбница, которая исторически предшествовала немецкой классической философии, обнаруживается подобный принцип соотношения души и тела: «Монада является постоянным живым зеркалом универсума…Тело, принадлежащее монаде, которая есть его энтелехия, или душа, образует вместе с энтелехией то, что можно назвать живым существом, а вместе с душою- то, что называется животным». Лейбниц Г.В. Сочинения в 4-х томах.0Т.1.-М.:Мысль,1982.-С.413-424. В понятии монады, Лейбниц выразил когнитивную природу отражения, свойственного живому. Способность живого отражать объективный мир и себя самого, он называет «живым зеркалом». В этом проявляется природа информационного отражения на уровне нервной системы животных.

Таким образом, принцип, связывающий идеальное и материальное в органическое целое, с позиции современной науки, представляет собой основной структурный паттерн самоорганизации живого. Живые организмы- это самоорганизующиеся системы, функционирующие на основе информационной программы и запрограммированных механизмов гомеостаза. Генетическая программа, выполняет функцию первичного интеллекта, сформировавшегося эволюционно, что обеспечивает целесообразное, «разумное» поведение.

Во второй главе «Природа живого в свете идей самоорганизации» анализируется становление представлений о живых системах, развития понятия гомеостаза, анализируются проблемы эволюции и когнитивного подхода.

В первом параграфе «Методологические проблемы изучения самоорганизации живых систем» анализируется развитие системно-синергетической методологии, выявляется эволюция системных представлений. Первой концепцией была тектология А.А.Богданова. В 30-40-е годы известность приобрела система Т.Котарбинского,- праксиология. Третьей стала общая теория систем Л.фон Берталанфи. Четвертый этап связан с созданием кибернетики Н.Винером. Пятый этап ознаменовался появлением теории самоорганизации, неустойчивых динамических систем, теории катастроф и хаоса.

Рассматриваются этапы формирования концепции обратной связи, разработанной Н.Винером. Обратная связь означает передачу информации о результате деятельности к первоначальному источнику, корректирующему устройству, на основе программы поведения. Первое исследование петель обратной связи было дано Н.Винером, Дж.Биглоу и А.Розенблютом, описавшими идею круговой причинности как логического паттерна, лежащего в основе концепции обратной связи и применили её к модели поведения живых организмов.

Концепция обратной связи в биологии переросла в концепцию гомеостаза, механизм которого лежит в основе представлений о норме и патологии в медицине. Великий французский физиолог Клод Бернар сформулировал понятие постоянства внутренней среды организма. Концепция «внутренней среды» К.Бернара послужила в современной биологии и медицине основой учения о гомеостазе и стала одной из самых плодотворных учений физиологии.

Деятельность И.М.Сеченова способствовала продолжению развития учения о гомеостазе. Он проводит аналогию принципов саморегуляции в живых системах с автоматическим регулятором Уатта. Уже в двадцатом столетии американский физиолог У.Б.Кеннон продолжил развитие учение о гемеостазе, разработав теорию принципа саморегуляции постоянства внутренней среды организма, ставшею одной из предпосылок кибернетики. Кеннон использовал понятие о том, что живые существа представляют собой открытую систему, имеющую связи с окружающей средой, при этом саморегуляция ограничивает возникающие в организме колебания в узких пределах. Кроме процессов уравновешивания в организме включается кооперация и интеграция функционирования органов и систем. Для процессов, обеспечивающих устойчивость организма, Кеннон предложил термин «гомеостазис», который означает регулируемое постоянство внутренней среды; термин «гомеостаз» - это совокупность механизмов и связей организма, направленных на поддержание постоянства внутренней среды. В эволюционном аспекте гомеостаз- это генетически закрепленная адаптация организма к условиям окружающей среды. Кеннон пришел к выводу о том, что организм обладает большим «запасом прочности».

В дальнейшем было показано, что значительная роль в регуляции гомеостаза принадлежит нервной и эндокринной системам. Л.А.Орбели была установлена адаптационно-трофическая роль нервной системы, сущность которой заключается в том, что симпатическая нервная система может менять функциональную активность органов, адаптируя к внешним условиям. Гормональные влияния непосредственно участвуют в обеспечении адаптации к воздействиям внешней среды и находятся под контролем нервной системы.

Согласно теории И.П.Павлова низшие отделы центральной нервной системы регулируют в основном внутреннюю среду и обычные вегетативные функции, а адаптация к изменениям внешней среды осуществляется большими полушариями мозга, которые своей сигнальной деятельностью путем образования условных рефлексов реализуют всё более совершенное уравновешивание с внешней средой. В работах А.А.Ухтомского выявляются уже элементы синергетики: «Что касается динамического равновесия, стационарного процесса…и производных из них колебательных явлений нелинейного типа, то их…можно находить в возбуждении нерва или мышцы…Повсюду, где есть…нарушающиеся и всё время восстанавливающиеся равновесие, есть и почва для колебательных явлений периодического типа». Ухтомский А.А. Физиологическая лабильность и равновесие.-Собр. Соч.-Л.:Изд-во ЛГУ,1962.-Т.6.-С.171.

Развитие представлений о самоорганизации биологических систем в рамках синергетического подхода рассматривается в параграфе «Методология фрактального подхода в биологии». В этом разделе акцентируется внимание на анализе понятия самоподобия как основы фракталов. Методология фрактального подхода осмысливается в контексте понятий симметрии, инвариантности, монизма, принципа «клеточки». В философии таким принципом является «бритва Оккама». Широкое распространение получил принцип «клеточки» К.Маркса. «Клеточка» как абстракция товара, представляет собой «раздвоение» товара на две противоположные формы товара (идеальную и материальную), образующими кругооборот.

Кольцевой принцип «клеточки», как показывается в работе, аналогичен кольцевому принципу самоорганизации лауреата Нобелевской премии М.Эйгена: «Не может быть организованной функции, если нет информации, а эта информация приобретает смысл только через функцию, которую она кодирует. Такую систему можно сравнить с замкнутой петлей». Эйген М. Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул.- М.:Мир,1973.-С.10-34.

Идея кольцевой причинно-следственной связи составляет также основу концепции аутопоэзиса У.Матурана и Ф.Варела, согласно которой жизненный процесс направлен на постоянное воплощение и поддержание сетевого паттерна организации живой системы.

Саморазвивающимся системам присуща сетевая иерархия организации, порождающая новое качество в процессе развития. Фрактальный подход, согласно Б.Мандельброту, направлен на поиск «инвариантов», обнаружение порядка в хаосе: «Связывающей нитью, определяющей понятие фрактала, стала идея о том, что некоторые феномены …имеют одинаковую структуру при рассмотрении их вблизи или издалека». Мандельброт Б. Фракталы, случай и финансы.- Москва-Ижевск :Ниц «Регулярная и хаотическая динамика»,2004.-С.10-54.

Воспроизводство генома состоит в повторении общего паттерна, что обеспечивает воспроизводство сетевой организации живых систем. Фрактальность эволюции, проявляется в виде сетевого дерева эволюции, иерархических сетей экосистемы, которые постоянно воспроизводятся.

Фрактальное строение имеют разветвленная система легких, почечных канальцев, лимфатическая, кровеносная система, ветвящиеся кроны деревьев, корней, дерево эволюции с повторяющимися разветвлениями (точками бифуркации, мутовками).

Биологические формы и функции, согласно шведскому эволюционисту Лима-де-Фариа, это продукты, отлитые в тех же матрицах, в которых отливаются форма и функция, уже имеющихся форм более ранней стадии развития материи. Новые уровни эволюции возникают путем комбинирования исходных форм. В исследовании этой проблемы было выявлено сходство между природой фракталов и теорией автоэволюции Лима-де-Фариа.

Анализируются методологические проблемы фракталов и хаоса, явления нарушения линейности, что приводит к появлению апериодических хаотических движений. Показывается, что хаотичности жизни, турбулентному хаосу противостоят явления самоподобия. Сущность фрактальной методологии сводится к поиску инвариантов, которые позволяют сжимать информацию, выявить закон построения фрактального множества. Самоподобие как основа фрактальности, согласно М.Шредеру, представляет собой тип симметрии, периодичности. Шредер М. Фракталы, хаос, степенные законы.- Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика»,2005.-528 с.

С понятием фракталов тесно связана природа хаоса. Хаос объясняет случайные изменения погоды, распространение эпидемий, распространение нервного импульса из клетки в клетку. Хаос это наличие апериодических, случайных событий в детерминированных системах.

Формируется фрактал за счет повторения паттерна с помощью обратной связи. Математически петля обратной связи соответствует нелинейному процессу, известному как итерация (повторение). В этом процессе функцию многократно применяют к себе.

Системно-структурные неустойчивости развивающегося процесса в критических точках представляют собой бифуркации (мутовки, дивергенции). В эволюции в точках бифуркации появляются вилки, мутовки в результате система отклоняется. Фрактальность живого означает, что общий паттерн организма, «клеточка», повторяется на всех уровнях жизни.

Живые индивиды путем самоорганизации могут создавать более высокие уровни «социальных» интеграций. Данная стратегия эволюции характерна для пчел, муравьев, социальной организации. Очевидно, можно предположить, что эволюция запрограммирована в виде фрактального паттерна, что определяет повторение этапов интеграции, дивергенции (мутовки), определяющие успешность экспансии.

Принцип циклической связи, как показывается в работе, проясняет философскую проблематику внутренней цели, целесообразности органических систем. В методологическом плане в этом обнаруживается переход от мышления в линейных причинных цепях к мышлению по схеме циклической связи.

Выясняется природа и значение хаотической динамики в биологии. Отрицательное значение хаоса определяется воздействием, выходящим за пределы компенсаторных, когнитивных возможностей гомеостатических систем, что приводит к их гибели.

Использование хаотического поведения, движения живыми организмами многообразны. Фрактальное заполнение пространства используется в стратегии поиска цели. Хаотический полет насекомых по сложным траекториям увеличивает площадь и объем, что затрудняет обнаружение их местонахождения. Хаотическое, петляющее передвижение, создает помехи хищнику в моделировании поведения жертвы. Результат игрового поведения с использованием фрактального хаотического движения, определяется когнитивными способностями противников, выработанными рефлексами.

Исследование хаоса в живой природе открывает новую страницу в познании самоорганизации живых систем. Хаос это универсальное свойство, присущее системам с нелинейной обратной связью. Динамическое поведение присущее биологическим осцилляторам характеризует электрическую активность сердца. Нелинейность в процессах с обратной связью служит целям регуляции и управления.

Идеи синергетики имеют важное методологическое значение, поскольку включают представление о развитии физических систем в картину универсального эволюционизма. Освоение синергетикой сложных, развивающихся систем стирает границы между методами естественнонаучного и гуманитарного познания.

Важный вклад в разработку нового подхода внесла школа И.Пригожина. В рамках нового подхода обосновывается представление о развитии физических систем и включение их в физическую картину мира. Удалось свести в единое целое различные науки, сформировать целостную общенаучную картину мира.

У истоков междисциплинарного синтеза стоял В.И.Вернадский, который рассматривал биосферу как самовоспроизводящуюся систему, функционирование которой обусловлено существованием в ней живого вещества, совокупности живых организмов.

Самоорганизация это процесс спонтанного усложнения, появления нового порядка, являющегося противоположностью энтропии,- тенденции к разрушению градиентов, структур. Синергетические системы способны к самоорганизации при определенных условиях: существования надкритического интервала, отделяющего систему от состояния равновесия, притока в систему полноценной энергии и вывода энтропии из системы. Различают открытые системы, обменивающиеся с окружением энергией и веществом, и закрытые. Порядок и хаос две противоположности динамически взаимосвязаны. Хаос выступает как источник эволюции,- в точках бифуркации происходят качественные изменения, повороты к новым направлениям развития.

Исследуется проблема взаимосвязи эволюции с нарушением симметрии. Историческая траектория эволюции системы при увеличении управляющего параметра, характеризуется чередованием устойчивых областей, где доминируют детерминистические законы, и неустойчивых областей вблизи точек бифуркации, где открывается возможность выбора. Такие системы вблизи фазовых переходов совершают флуктуации, для них характерно большое время релаксации, идентичные структуры на многих масштабах (фрактальность), особые спектры, шумы. Как считает датский ученый П.Бак, критические состояния эволюционных систем можно определить как «самоорганизующуюся критичность» и является особо ценным для эволюции. Эбелинг В., Файстель Р. Хаос и космос:синергетика эволюции.-Москва-Ижевск, НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика»,2005.-С.67.

Воспроизводство системы поддерживает паттерн самоорганизации, которую У.Матурана, Ф.Варела назвали аутопоэзисом. Молекулярные компоненты такой системы связаны в сеть динамических взаимодействий. Молекулярные компоненты аутопоэзного единства динамически связаны в сеть непрерывных взаимодействий. Клеточный метаболизм порождает такие компоненты, которые участвуют в цепи превращений, которая их же порождает. С позиции философии, эту особенность можно выразить как «причину самого себя», «самоцель». Особенность аутопоэзной системы состоит в том, что она сама себя делает отличной от окружающей среды путем самоорганизации, поддержания гомеостаза, при этом продолжает составлять с ней единое целое. Живые существа отличаются тем, что их организация порождает в качестве продукта их самих, без разделения на производителя и продукт. Бытие (продукт) и творение (деятельность) аутопоэзного единства образуют одно целое, что определяет специфику способа организации живых систем. Основные положения теории аутопоэзиса можно считать экспликациями философского определения сущности живых существ, данные Аристотелем, Кантом, Гегелем. В этом обнаруживается имманентная связь философии и современных биологических (синергетических) теорий живых систем.

Дарвиновский принцип естественного отбора, согласно М.Эйгену, является механизмом создания информации. Селекция информационных программ определяется оценкой информации и конкуренцией.

С позиции теории эволюции, обосновывается новый подход к определению «ценности» информации. Значение нового направления в эволюции можно оценить через степень разветвленности фрактала. Фундаментальные эволюционные приспособления, порождают более мощные фракталы. Фрактальная размерность может служить количественным определением ценности новой информации.

В третьей главе «Методологические проблемы эволюции» развивается новый подход к проблеме источника эволюционной изменчивости и пределам эволюции. Выдвигается модель внутреннего источника эволюционной изменчивости, согласно которой источник эволюционной изменчивости связан с наличием в клетке генов-мутаторов, способных вызывать определенную скорость мутаций. К этому факту необходимо добавить обнаруженное свойство у некоторых генов менять своё местоположение в геноме. Открытие «прыгающих генов» и «генов-мутаторов» позволяет по-новому подойти к источнику эволюционной изменчивости.

Новое представление об источнике эволюционной изменчивости обосновывается ещё одной группой данных,- открытием японским ученым С.Тонегава механизма формирования новых генов иммуноглобулинов: «Иммунная система…пример изобретательности… разнообразие антител…обеспечивается перетасовкой гораздо более узкого набора генных фрагментов генов антител…Разрезание и сшивание сегментов генов…представляет собой не случайный процесс…То, что для обеспечения разнообразия антител существует два механизма- комбинаторный и мутационный,- интригует». Тонегава С. Молекулы иммунной системы//В мире науки.-№12.-С.78-88.

Обосновывается модель внутреннего источника эволюционной изменчивости, согласно которой механизм, обнаруженный С.Тонегава, носит не узкий характер, обеспечивая разнообразие иммуноглобулинов, а является источником эволюционной изменчивости. Открытие внутригенных дупликаций и дупликаций целых генов, а также мобильных генетических элементов (МГЭ), влияющих на работу смежных генов, содержащих различные сигналы управления, изменили представление о механизмах эволюции генетического материала. МГЭ способны в ответ на стрессовое воздействие произвести в организме изменения, которые наследуются. Реорганизация кодирующих участков носит адаптивный характер. Создание новых генов посредством рекомбинации копий генов или их частей экзонов, кодирующих отдельные домены белков, лишь некоторая возможность использования имеющегося потенциала генных преобразований. Крылов М.В., Либенсон М.Н. Особенности эволюции живой и неживой материи//Вестник РАН,том78,№2, С.132-137. Новая модель источника эволюционной изменчивости объясняет обнаруживаемую эволюционистами «канализацию» эволюции.

Новое представление об источнике эволюции дополняет теорию автоэволюции Лима-де-Фариа и теории номогенеза Л.С.Берга. При этом эволюционный отбор не отвергается.

Эта модель, состыковывается с представлением о фрактальном характере эволюции,- становится понятным, что фракталоподобные структуры в эволюции, обладающие иерархической системностью, обеспечивают максимальное выживание. Осуществление процесса эволюции через каскад точек ветвления (мутовчатость, вилки) обеспечивает дивергентный характер эволюции, что определяет разнообразие по многим параметрам.

Природа фрактальности организма, эволюции связан с проблемой «сжатия» информации. Как отмечает Дж.Глейк, в геноме может кодироваться не каждая деталь ветвящихся бронхов, дыхательного дерева легких или переплетения кровеносных сосудов, а алгоритм фрактала, путем повторения точек бифуркации.

Отмечается, что в направлении «социальной» организации эволюционировали муравьи и пчелы. Очевидно, что алгоритм, обеспечивающий «интеграцию» и формирование организма имеет широкое эволюционное значение. Согласно Л.Маргулис, эволюция клетки результат интеграции более примитивных форм жизни. Второй этап интеграции связан с эволюцией многоклеточных организмов.

Другой аспект методологических проблем эволюции, связан с проблемой предела эволюции. Постановка проблемы предела эволюции, имеет важное методологические значение. Как считает Э.Майр, явления эволюционного застоя всегда были загадкой.

Рассматриваемая модель «пределов эволюции» связывается с ограничением эволюционной изменчивости. Показывается, что структура белков, их разнообразие, сформировавшееся в начале эволюции, в дальнейшем не изменяется. Сочетание факторов, создающих новые направления, ограничено. В эволюции каждой системы организма можно выделить фазу развития и фазу достижения максимально возможного. После формирования основных типов биохимических реакций, внутриклеточных структур,- эволюция этих структур прекратилась. На втором этапе происходило формирование органов и систем многоклеточного организма.

Согласно К.М.Завадскому и Э.И.Ключинскому, эволюционные новшества капитального значения, удерживаются в течение миллионов поколений. Завадский К.М., Колчинский Э.И. Эволюция эволюции.-Л.:Наука,1977.- 236 с. Этот факт известен для клеточных органелл, биохимических реакций. С этой точки зрения, эволюция завершилась два миллиарда лет назад. Данные выводы получают обоснование в рамках выдвинутой модели пределов эволюции.

Отмечается, что гены, мутационные изменения которых ответственны за морфологическую эволюцию, в большинстве своем не структурные, а регуляторные. Структурные гены являются наиболее эволюционно консервативными, продукты их активации определяют основные свойства зародышевых клеток. Согласно Бернарди, большая часть мутаций имевших место в древних генах были не случайным, а строго канализированным процессом. Лима-де-Фария А. Эволюция без отбора:Автоэволюция форм и функций.-М.:Мир,1991.-С.347.

Согласно известному эволюционисту Н.Н.Воронцову, модель эволюции, предложенная Л.С.Бергом, получила косвенное подтверждение. Теория номогенеза Л.С.Берга представляет собой эволюцию на основе закономерностей. Исходя из современных представлений, в эволюции существует определенная векторизация, направленность путей преобразования некоторых признаков и структур, что придает эволюции направленность, канонизированный характер.

В диссертации проводится параллель между моделью эволюции Л.С.Берга и теорией Лима-де-Фариа. Однако этим теориям не достает конкретизации источника эволюционной изменчивости. В контексте выдвинутой модели «источника эволюционной изменчивости» эта проблема получает новое освещение.

В этой связи представляет интерес точка зрения Б.А.Богатых, согласно которому, «фрактальность отражает некую канализацию эволюции». Эволюция есть развертывание уже существующих зачатков. Идею фрактальности эволюции развивает Н.Луман, «эволюция протекает рекурсивно, т.е. итеративно применяет к своим собственным результатам тот же самый процесс». Луман Н. Эволюция.-М.: «Логос»,2005.-С.8.

В четвертой главе «Когнитивный подход к самоорганизации живого» показывается, что результатом эволюции является «разумность» формы строения живых организмов, совершенство механизмов гомеостаза, целесообразность адаптации. Понятие интеллекта связывается с функцией программы, обеспечивающей целесообразность поведения, что объясняется отбором программ на выживание. Как показали многочисленные исследования, нервная система возникает как сеть специализированных клеток (нейронов), связывая точки сенсорных поверхностей с точками моторных поверхностей. Функционирование нервной системы обеспечивает автономность живого организма, в котором каждое состояние активности приводит к другому состоянию активности, поскольку его функционирование носит круговой характер. Когнитивный процесс базируется на единстве организма и операциональной замкнутости нервной системы. Познание есть создание сенсорно- эффекторных корреляций в области структурного сопряжения нервной системы. Любое взаимодействие организма, его поведение есть когнитивный процесс.

В работе развивается новое представление о природе интеллекта, основанном на «условно-рефлекторном» механизме. Теория И.П.Павлова рассматривается с позиции когнитивных наук, не только как условно-рефлекторная деятельность, но и как основа логических операций интеллекта, включая генезис знакового отражения. Методологическое осмысление этой проблемы основывается на концепции Г.Х.Шингарова: «У истоков поворота… к проблеме знака и значения находится учение И.П.Павлова...Рассмотрение условного рефлекса как своеобразной формы семиотической деятельности дает возможность увидеть… логическую взаимосвязь вещественно-энергетических и информационно-семантических процессов». Шингаров Г.Х. Условный рефлекс и проблема знака и значения.-М.:Наука,1978.- С.197.

Анализ условно-рефлекторных механизмов показало, что законы, открытые И.П.Павловым, являются основой элементарных логических операций, составляющих природу интеллекта.

Другой аспект когнитивности связан с адекватностью отражения,- проблемой истинности информационных систем и их эволюции. Представление о «функциональной» природе истины, развиваемое в работе, связывается с результатом отбора программ. Обосновывается положение, что критерии эволюции являются определяющими в оценке истинности информации. Эволюционная «разумность» поведения системы определяется истинностью информации и игровой стратегией конкурентной борьбы. Генетическая программа представляет собой закодированный текст, отражающий объективный мир, что проявляется в адаптации организма к окружающей среде. Ошибки когнитивного уровня, переводятся в «эволюционную валюту»,- успех в выживании, или гибель. Проявление интеллекта в игровой стратегии, обеспечивает выживание «умных» программ, согласно концепции «эгоистичного гена». Докинз Р. Эгоистичный ген.-М.:Мир,1993.-С.187-230.

В пятой главе «Методологические проблемы понятия гомеостаза в биологии и медицине» анализируются концепции общей патологии и выявляется методологическая роль понятия гомеостаза в биологии и медицине.

В первом параграфе «Проблема гомеостаза и самоорганизации организма» понятие гомеостаза связывается с самоорганизацией, основанной на принципе обратной связи. Основное свойство живых систем, способность к самосохранению возникает вместе с зарождением жизни. В ходе эволюции механизмы, обеспечивающие это свойство, совершенствовались. Концепция «постоянства внутренней среды» организма была создана Клодом Бернаром и позднее У.Кенноном на основе большого экспериментального материала. Сущность гомеостаза и постоянного воспроизводства (аутопоэзиса) целостной системы на основе обратной связи, саморепликацией генетической матрицы, определяет природу жизни. Рассматривая гомеостаз как поддержание организмом постоянства, динамической устойчивости внутренней среды в процессе изменяющихся условий, становится понятно, что осуществление гомеостаза возможно благодаря регуляционному взаимодействию элементов организма на основе обратной связи. Создатель общей теории систем фон Берталанфи, обратил внимание на то, что множество несхожих систем имеют много общих свойств. Это один из основных тезисов кибернетики. Аналогичные взгляды пронизывали кибернетическое движение, возглавляемое Винером, Биглоу и Розенблютом, когда они в 40-х годах ХХ столетия сформулировали кибернетические идеи. Их общее отношение к организации систем, устойчивости и обратной связи показали тесную связь кибернетических идей с идеями общей теории систем. Понятие «гомеостаза» введенное У.Б.Кенноном, состоит в том, что потребности организма определяют деятельность, направленную на снятие этой потребности. Влияние концепций, развитых в технических системах управления, подтверждается широким использованием в биологии понятия обратной связи.

Методологический подход к анализу природы гомеостаза привел к обоснованию концепции тканевого гомеостаза как основы возрастных патологий. Черезов А.Е.Тканевая теория рака и сердечно-сосудистой патологии:на пути к единой парадигме//Наука и её методы наканунеХХ1 столетия.-М.:РХТУ им.Д.И.Менделеева,2004; Черезов А.Е. Разрушение тканей как общепатологический механизм сердечно-сосудистой патологии, рака, сахарного диабета//Медицинские науки.-№3 (9),2005; Черезов А.Е.Общая теория рака:тканевый подход.-М.:Изд-во МГУ,1997; Черезов А.Е. Поиск новых взаимоотношений организма и клетки в процессе трансформации//Проблемы научного поиска.-М.:ИФРАН,1987. Анализ динамики тканевого гомеостаза выявил новый подход к общей патологии, интегрирующий альтернативные модели.

С позиции динамических болезней, динамика пролиферации влияет на устойчивость тканевого гомеостаза, что раскрывает механизм возрастных заболеваний. Наш подход развивает направление, связанное с хронобиологией, «динамическими болезнями», обусловленными нарушением ритма, временной организацией пролиферации и динамической устойчивостью гомеостатических систем. Показывается, что физиологические ритмы на клеточном, тканевом, организменном уровне составляют динамическую природу жизни. Признаком динамической болезни является резкое изменение в динамике какой-либо переменной. Нормальная динамика в здоровом организме имеет «хаотическую» природу, а болезнь связана с «периодическим» поведением. Гомеостатическое регулирование предполагает эффекторные механизмы, противодействующие вызванному извне отклонению переменной, чтобы вернуть её в допустимые пределы. На основании информации об изменении динамики смертности клеток, вырабатывается адекватный ответ в виде компенсаторной пролиферации. Длительное патогенное воздействие инициирует компенсаторную пролиферацию и прогрессирующую эмбрионализацию, которая постепенно приводит к снижению отрицательной обратной связи, поскольку кейлоны синтезируются дифференцированными клетками, которых становится всё меньше. Разрушение обратной связи в структуре тканевого гомеостаза приводит к неконтролируемому росту стволовых клеток. Регенерационный потенциал ткани, как эффекторный механизм, компенсирующий клеточные потери, ограничен, поэтому длительное патогенное воздействие, хронические функциональные нагрузки, приводят к исчерпанию регенерационных возможностей и разрушению гомеостаза. Многие авторы отмечают уменьшение стволовых клеток в условиях патологии.

Хорошо известно, что системы с отрицательной обратной связью способны давать колебания. Колебательная неустойчивость в системах с отрицательной обратной связью имеет отношение к возникновению колебаний во многих других системах физиологического регулирования. Примером динамической болезни является нарушение гомеостаза крови. Изучение динамики систем с обратной связью в регуляции гемопоэза показали, что у пациентов появляются колебания и хаотическая динамика. Была установлена связь динамических изменений, в популяциях кровяных клеток у больных циклической нейропенией, с бифуркацией в динамическом поведении популяции полипотентных стволовых клеток. В результате был сделан вывод, что бифуркация возникает в результате аномальной гибели клеток во время пролиферативной фазы в популяции полипотентных стволовых клеток. У некоторых больных возникают колебания в численности стволовых клеток и более зрелых гематопоэтических клеток во время их восстановления. Глас Л., Мэки М. От часов к хаосу: Ритмы жизни.-М.:Мир,1991.-С.190-195. Многие патологические состояния характеризуются сложной динамикой.

Анализ механизмов гомеостаза с обратной связью, лежащих в основе таких заболеваний, оказывается связанным с методологией самоорганизации, теоретическим анализом в рамках понятий синергетики, фрактальным подходом. Физиологическая концепция гомеостаза означает стремление системы поддерживать постоянство внутренней среды в неблагоприятных условиях внешних патологических воздействий. Механизмы, которые порождают сложную хаотическую динамику в системах физиологического регулирования, состоят во взаимодействии между множественными петлями обратной связи. В рамках синергетического подхода стало понятно, что остановка сердца представляет собой бифуркацию от фрактальной, хаотической динамики нормальных сердцебиений к патологическим ритмам умирающего сердца.

Во втором параграфе «Нарушение гомеостаза ткани как основа патологии» показывается, что динамика тканевого гомеостаза представляет собой «узкое место» между здоровьем и патологией. Функциональная недостаточность тканей развивается в результате хронической пролиферации при высоких нагрузках, патогенных воздействиях, следствием чего является эмбрионализации (дедифференцировка) клеток. Увеличение функциональной нагрузки на ткань вызывает повышенную гибель клеток при участии апоптоза, в результате ответной реакции, развивается компенсаторная пролиферация. Хроническая пролиферация вызывает эмбрионализацию клеток, что способствует развитию функциональной недостаточности. Структурные изменения гомеостаза,- соотношение (мера) между стволовыми, комитированными и дифференцированными клетками, в результате прогрессирующей эмбрионализации приводят к разрушению обратной связи, контролирующей деление стволовых клеток. Это объясняется тем, что дедифференцированные клетки не синтезируют кейлоны, которые репрессируют (обратная связь) митотическую активность стволовых клеток.

Согласно выдвинутой концепции «канцерогенного профиля», разрушение тканевого гомеостаза определяется не только свойствами канцерогена, но и временной структурой, динамикой воздействия на ткань. Временная структура, параметры воздействия на ткань, необходимые для разрушения гомеостаза, отражают динамические свойства самоорганизации тканевого гомеостаза, способность сопротивляться патогенным воздействиям, путем апоптоза и компенсаторной пролиферации. Способность тканевого гомеостаза восстанавливаться, за счет обратной связи (компенсаторной пролиферации), после длительного, хронического повреждения ограничена, и связана с сохранением структуры гомеостаза,- заданной «мерой»,- соотношения между стволовыми, комитированными и дифференцированными клетками. Изменение динамики патогенных воздействий инициирует прогрессирующую эмбрионализацию, которая разрушает тканевый гомеостаз, обратную связь, контролирующую деление стволовых клеток. В результате стволовые клетки переходят к новой бифуркации,- неконтролируемому росту.

В третьем параграфе «Тканевая модель сердечно-сосудистой патологии» анализируется методологические проблемы тканевой модели,- роль тканевого гомеостаза в атеросклерозе, сердечной недостаточности. Ученые, исследующие атеросклероз, отмечают повышенную пролиферацию клеток стенок кровеносных сосудов, в тех местах, где формируются атеросклеротические отложения. Эти места стенок сосудов, как правило, подвергаются избыточным функциональным воздействиям со стороны изменяющегося турбулентного кровотока, что вызывает повышенную гибель клеток и компенсаторные функции защиты гомеостаза. Измененная динамика пролиферации при высоких нагрузках на ткань выступает как причина прогрессирующей эмбрионализации клеток. Незрелые, дедифференцированные клетки снижают специализированные функции ткани, что проявляется в функциональной недостаточности. Низкодифференцированные клетки стенки сосудов, характеризуются нарушением катаболизирования жиров, холестерина, в результате чего они скапливаются на стенках сосудов. Клетки с низкой дифференцировкой переходят от аэробной энергетики к анаэробной, характерной для простейших организмов. Изменение в энергетике клетки приводит к нарушению углеводного и липидного обмена. В крови повышается уровень глюкозы, что стимулирует повышенную потребность в инсулине и определяет хроническую нагрузку на поджелудочную железу. Развивается компенсаторная пролиферация, вызывающая эмбрионализацию, уменьшение зрелых клеток, синтезирующих инсулин.

Близкую идею нарушения тканевого гомеостаза как причины атеросклероза выдвинули английские ученые: «Гипотезе Мартина и Спрейга…по мере старения…высокодифференцированные…клетки утрачивают способность вырабатывать достаточное количество кейлоноподобного ингибитора, подавляющего пролиферативную активность менее дифференцированных клеток …так что последние размножаются и образуют опухолевидные скопления, которые вызывают атеросклеротический процесс». Хэм А., Кормак Д. Гистология.-Т.4.- М.:Мир,1983.- С.244.

В ходе анализа концепции Мартина и Спрейга было внесено существенное уточнение,- снижение выработки кейлонов и других ингибиторов митоза связано не со старением дифференцированных клеток, а с их отмиранием (апоптозом), компенсаторной пролиферацией и эмбрионализацией клеток.

В четвертом параграфе «Методологические проблемы общей патологии» анализируются проблемы возрастной патологии. В качестве нового подхода обосновывается идея, что возрастные изменения приводят к снижению компенсаторных возможностей тканевого гомеостаза. Согласно этой версии причиной возрастного снижения тканевого потенциала является деградация, изменение пула стволовых клеток, приводящие к снижению регенерационной способности тканей.

Методологический анализ понятия гомеостаза в биологии и медицине выявил ряд новых направлений, связанных с природой самоорганизующихся систем, хаотической динамикой, нарушением динамической устойчивости тканевого гомеостаза.

В «Заключении» диссертации подводятся итоги исследования, формулируются основные результаты.

Основные положения и выводы диссертации нашли отражение в двух монографиях, учебном пособии, научных статьях, докладах автора на научных конференциях (список научных трудов прилагается). Наиболее значимые из них по теме диссертации

Философские проблемы биологии и методологии познания. - М.:МГПУ,2007.-112с. -7п.л. Учебное пособие для аспирантов и студентов.

1. Парадигма жизни. К построению общей теории самоорганизации живых и социальных систем.-М.:Компания Спутник+,2004.-528с.-33п.л. Монография.

2. Общая теория рака: тканевый подход.- М.:Изд-во МГУ,1997.-252 с.- 16 п.л. Монография.

3. К вопросу об основании диалектики живых систем//Методологическое значение принципов материалистической диалектики.- М.: ИФРАН, 1982.- 0,7 п.л. Статья.

4. Диалектика материального и идеального//Актуальные проблемы методологии научного исследования.-М.:ИФРАН,1982.-0,5 п.л. Статья.

5. О генезисе понятия в философии Гегеля как принципе самодвижения и саморазвития//Методологическая функция материалистической диалектики.-М.:ИФРАН,1982. -0,6 п.л. Статья.

6. Закон отрицания отрицания и принцип обратной связи в органических системах//Материалистическая диалектика и современное научное познание.-М.:ИФРАН,1984.- 0,8 п.л. Статья.

7. Основной вопрос философии и проблема информации//Книга В.И.Ленина «Материализм и эмпириокритицизм» и современное естествознание.-М.:ИФРАН,1984.- 0,4 п.л. Статья.

8. Диалектика развития и проблема пределов в эволюции живых систем//Исследования по диалектике познания.-М.:ИФРАН,1985.- 0,8 п.л. Статья.

9. Поиск новых взаимоотношений организма и клетки в процессе трансформации//Проблема научного поиска.-М.:ИФРАН,1987. -1 п.л. Статья.

10. Тканевая модель канцерогенеза//Журнал «Экспериментальная онкология».- М.,1990.- 0,2 п. Статья.

11. Социально-гуманитарное образование: состояние, тенденции, перспективы//Вестник МГПУ,№1.-2002. 1п.л. Статья.

12. Когнитивное развитие как основание парадигмы ХХ1 века//Вестник МГПУ,№1,2002.-0,3п.л. Статья.

13. Природа понятия как принцип философской парадигмы//Рационализм и культура на пороге третьего тысячелетия.- Ростов н/Д, Изд-во СКНЦ ВШ,2002.- 0,1 п.л. Статья.

14. Природа и механизм рака//Вестник МГПУ,№1,2004.-1п.л. Статья.

15. Тканевая теория рака и сердечно-сосудистой патологии: на пути к единой парадигме//Наука и её методы накануне ХХ1столетия.-М.:РХТУ им. Д.И.Менделеева, 2004.- 1 п.л. Статья.

16. Разрушение тканей как общепатологический механизм сердечно-сосудистой патологии, рака, сахарного диабета//Журнал «Медицинские науки»,№3, 2005.-1п.л.

17. Опора на философский потенциал интеллекта как одна из задач реформ образования//Человек, образование, общество.- М.:Гуманитарий,2005.-1 п.л. Статья.

18. Фрактальная методология в социологии образования//Социология и общество.- М.,2006.-0,8п.л. Статья.

19. Когнитивный подход в системе образования//ХХ1 век: Проблема подготовки специалистов в системе педагогического образования.- М.:МГПУ,2007.-0,7 п.л. Статья.

20. Гносеология, или Теория познания//Дидактические материалы по философии.-М.:МГПУ,2004.-0,7 п.л. Статья.

21. Проблема сознания//Дидактические материалы по философии.-М.:МГПУ,2004.-0,7п.л. Статья.

22. Модель глобализации человечества в трудах Вл.Соловьева//Мировоззренческий потенциал русской философии.-М.:МГПУ,2005.-0,8 п.л. Статья.

23. Русская культура как цивилизационный проект России ХХ1 в. В трудах Д.С.Лихачева//Межвузовская научно-практическая конференция, посвященная 100-летию со дня рождения академика Д.С.Лихачева.- М.:МГПУ,2007.- 0,7 п.л. Статья.

24. Когнитивное основание парадигмы образования ХХ1 века//Философско-социологические аспекты образования начала ХХ1 века.- М.: МГПУ, 2003.-0,7п.л. Статья.

25. Принцип жизни в философии и синергетике//Социально-гуманитарные знания.-2007.-№12.- 0,8 п.л. Статья.

26. Когнитивная составляющая модели образования ХХ1 века//Право и образование.-2008, №3.- 1 п.л. Статья.

27. Тканевая патология в свете идей самоорганизации//Естественные и технические науки.-2008,№1.- 0,8 п.л. Статья.

28. Методологические проблемы общей патологии//Естественные и технические науки.-2008, №2.- 0,7 п.л. Статья.

29. Методология синергетического подхода к теории эволюции//Социология образования.-2008.- №6.- 1п.л.- С. 74- 81.

30. Основной вопрос философии в свете идей самоорганизации//Социально-гуманитарные знания.-2008.-№4. -С.501-509. - 0,8 п.л. Статья.

Размещено на Allbest.ur