Предпосылки успеха

Цель механистического подхода в биологическом исследовании особенно ясно была выражена более ста лет назад Томасом Хаксли в следующем определении:

«Зоологическая физиология — это доктрина функ­ций или действий животных. Она рассматривает тела животных как машины, побуждаемые к дейст­вию различными силами и совершающие некоторое количество работы, которую можно выразить на языке обычных сил природы. Конечная цель физиологии состоит в том, чтобы вывести факты морфологии, с одной стороны, и факты экологические — с другой из законов молекулярных сил вещества» [14].

Такие идеи прослеживаются во всем последующем развитии физиологии, биохимии, биофизики, генети­ки и молекулярной биологии. Эти науки во многих от­ношениях достигли блестящих успехов, и более всех молекулярная биология. Открытие структуры ДНК, разгадка генетического кода и выяснение механизма синтеза белка стали впечатляющими подтверждения­ми применимости механистического подхода.

Наиболее ярко выраженными и влиятельными из современных сторонников механистической теории яв­ляются молекулярные биологи. Их изложение теории обычно начинается с краткого отстранения от дел виталистических[15] и организмических теорий. Они объявляются пережитками примитивных верований, которые обречены отступать все дальше и дальше, по мере продвижения механистической биологии. Затем рассуждения строятся следующим образом[16].

Химическая природа генетического материала, ДНК, теперь известна, и известен также генетический код, определяющий последовательность аминокислот в белках. Механизм синтеза белка уже понят достаточно глубоко. Сейчас раскрыта структура многих белков. Все ферменты — белки, а ферменты катализи­руют сложные цепи и циклы биохимических реакций, которые образуют метаболизм организма. Метабо­лизм контролируется биохимической обратной свя­зью; известно несколько механизмов, которые могут регулировать скорость ферментативных реакций. Белки и нуклеиновые кислоты самопроизвольно агре­гируют с образованием таких структур, как вирусы и рибосомы. Если набор свойств белков, а также свойств других физико-химических систем, таких как липидные мембраны, станет известен, свойства живых клеток могут быть в принципе полностью объ­яснены.

Ключом к решению проблем дифференциации и развития, о которых пока известно очень мало, является понимание механизма контроля синтеза белка. Способ контроля синтеза некоторых метаболических фермен­тов и других белков в деталях установлен для бактерии Escherichia coli. В высших организмах контроль синтеза белка осуществляется с помощью более сложных меха­низмов, но они скоро будут раскрыты. Таким образом, дифференциация и развитие должны быть объяснимы с помощью серий химически управляемых «переключа­телей», которые «включают» и «выключают» гены или группы генов.

Способ приспособления частей живых организмов к функциям целого, а также явная целенаправленность структуры и поведения живых организмов могут быть объяснены случайными генетическими мутациями, за которыми следует естественный отбор; при этом от­бираются гены, увеличивающие способность организ­ма выживать и воспроизводить; вредные мутации ис­ключаются. Так неодарвинистская теория эволюции может объяснить целенаправленность; совершенно необязательно предполагать, что здесь участвуют ка­кие-либо таинственные «витальные факторы». Очень мало известно о функционировании центральной нервной системы, но со временем, благодаря успехам биохимии, биофизики и электрофизиологии, станет возможным объяснить то, что мы называем разумом, на языке механизмов физико-химических процессов в мозге. Таким образом, живые организмы в принципе полностью объяснимы в терминах физики и химии. То, что мы сегодня не понимаем в механизмах разви­тия и в деятельности центральной нервной системы, является следствием невероятной сложности этих про­блем; но теперь, вооруженные новыми мощными кон­цепциями молекулярной биологии и компьютерными моделями, мы можем взяться за решение этих задач в таких масштабах и такими способами, которые раньше были недоступны.

В свете прошлых успехов вполне понятны опти­мизм и уверенность в том, что все проблемы биологии могут быть до конца решены с позиций механистичес­кого подхода. Но реалистическая оценка перспектив механистического объяснения должна опираться на нечто более серьезное, нежели историческая экстра­поляция; такая оценка может быть сформирована только после рассмотрения важнейших проблем био­логии и способов, которыми они предположительно могут быть решены.