<<
>>

6-8* Многослойная регуляция

  Системолог В.Н. Новосельцев в 1973 году показал: если параллельных связей (переменных величин, влияющих на один и тот же параметр) в системе много (обычно хватает пяти), то в устойчивом состоянии ее параметры оказываются равноправными - управляющие изменяются столь же мало, сколь и управляемые.
Таков термостат с грубым и точным нагревателями, с грубым и точным охладителями и с подвижной теплоизоляцией, т.е. имеющий 5 регуляторов (подробнее см. [Чайковский, 1990]).

Когда нагреватель служит отрицательной (стабилизирующей систему) обратной связью, тогда включенный впараллель с ним охладитель - положительной (дестабилизирующей) обратной связью. Первая необходима, а вторая желательна - как усилитель и ускоритель поиска новой нормы.

Состояние равноправия (симметрии) параметров и есть здесь нормальное для системы (замечу, что это - отнюдь не определение всякой нормы, а свойство данного типа нормы). При смене среды симметрия нарушается: управляемые сохраняются за счет смены состояний управляющих. Если число последних уменьшить, их значения начнут прыгать, чтобы сохранить первые “в норме” (хотя это уже не столько норма системы, сколько ее патология). Cm. [Чайковский, 1990, с. 129].

Если так, то акт эволюции как акт смены норм происходит не в ходе приспособления, а при снятии давления нормы (т.е. при разрушении множества связей, которые до этого не удавалось разделить на управляемые и управляющие), когда открывается возможность для действия активности (в данном случае - внутренних законов развития).

Словом, можно считать, что в норме система не ведет поиска, т.е. имеет минимум изменчивости. Таков итог многослойной регуляции.

В этих терминах эволюционное приспособление состоит в подстройке каждого вида не только к среде52, но и к самому себе, к своим возможностям и к своему "внутреннему импульсу” или “жизненному порыву” (см. п. 6-2).

Способность к такой двойной подстройке - это обобщенная адаптивность [Гоинченко, с. 23-24]. Слова «к самому себе» можно выразить и иначе: «удовлетворяя тенденциям своего таксона». Сами тенденции состоят в направленном движении вдоль некоторого рефрена и могут не быть адаптивными даже в обобщенном смысле.

Например, утеря змеями конечностей выглядит приспособлением вовсе не к ползанию как освоению какой-то заранее выгодной экологической ни-

CO

Поскольку среда может меняться гораздо быстрее, чем идет эволюция вида, приспособление к среде эффективно лишь посредством смены функционирования (в том числе поведения) его особей. Что касается собственно эволюции (изменения строения органов), то она возможна как путем приспособления (адаптации), так и путем npeadan- тации Ca. 4-10) и даже вообще не быть приспособительной (гигантские рога).

ши, а к своей, увы, безрадостной тенденции - непомерному росту числа позвонков Она образует небольшой рефрен (у рыб, амфибий и рептилий) и оставляет ее обладателям всего одну возможность двигаться - извиваясь. К ней они приспособились, избавясь от бесполезных (при столь длинном теле) конечностей. Это коэволюция в рамках одного организма.

Итак, устойчива система с многослойной регуляцией, причем она устойчива, когда ее параметры симметричны (регуляторы не отличаются по своему поведению от регулируемых). Многослойность природных систем обеспечивается той “связью всего со всем”, о которой шла речь в п. 2-3.

При нарушении симметрии параметров (регуляторов и регулируемых) система эволюирует к новому устойчивому (симметричному) состоянию. Будет ли это прогресс (усложнение системы и обретение ею новых возможностей) или регресс, заранее сказать невозможно.

Зато можно сказать уверенно (и Новосельцевым было сказано), что многослойная регуляция в устойчивом состоянии обеспечивает постоянство потоков через систему, не требуя уставок (уставка - значение регулируемого параметра, устанавливаемое в искусственной системе оператором; таково в термостате значение требуемой постоянной температуры).

Так, организм человека является термостатом, но, насколько знаю, никакого органа, задающего пресловутые “36 и 6” нет: нормальная температура тела не задается, а вытекает как итог баланса потоков веществ и энергии через тело. Наоборот, повышенная при болезни температура не бывает постоянной. Это обстоятельство (отсутствие уставок) фундаментально, так как избавляет природу от проблемы, известной с древности как проблема «кто будет сторожить сторожей?».

В недавнее время выяснено, что именно так работает генетическая система: в ней всякую функцию осуществляет своя генная сеть (совокупность функционально связанных генов), в которой налицо “связь всего со всем”, т.е. многослойная регуляция. При этом обычно (нормально)

“наличие в генных сетях регуляторных контуров с положительными и отрицательными обратными связями... Благодаря этим двум типам регуляторных контуров возможно поддержание определенного функционального состояния генной сети или ее переход в другой режим функционирования, в том числе и под влиянием... среды” (Колчанов НА. и др. Генные сети // МБ, 2000, № 4, с. 543).

Для теории эволюции важно то, что понятие многослойной регуляции позволяет описывать с единой позиции эволюцию на разных уровнях.

Устойчивость государства тоже понимается в наше время как многослойная регуляция, хотя была осознана в прошлом иначе - как проблема разделения властей (п. 4-4), т.е. как проблема баланса (“сдержек и противовесов”). Лучше она видна как задача регулирования: власть не должна быть вся в одном учреждении, в одном контуре управления. Иными словами, проблема осознана в рамках статистической ПМ, но эффективно описана в системной (п. 5-3). Иногда ее пытаются описать в рамках диатропической ПМ (призывы к плюрализму).

Сказанное выше позволяет увидеть жизнь как совокупность разномасштабных циклов: на молекулярном - рождение и гибель активных форм кислорода и циклы АТФ - АДФ (мы обсудим это в гл. 7); на макромолекулярном - циклы многослойной генной регуляции, обмен веществ; на субклеточном - например, рост и распад микротрубочек; на клеточном - деление, дифференцировка, апоптоз (п. 6-6**); на ткане-органном - регенерация, циклы активности желёз; циклы многослойной регуляции параметров организма; на организменном - рождение, онтогенез (включая метаморфоз и смену “хозяев” паразитом), размножение, старение, смерть; на экологическом - сукцессия экосистем (далее, п. 8-13*); на уровне эволюции таксонов - прерывистая эволюция (пунк- туализм - п. 4-12), “старение таксонов” (броккизм - п. 1-15*). на биосферном - чередование теплых и холодных биосфер (но смена флор и фаун как правило циклом не является).

Образно выражаясь, эту совокупность циклов можно охарактеризовать как следствие фрактальной структуры диасети. Последние два уровня и означают биологическую эволюцию. Хотя данный “фрактал” един, но “физика” (форма активности), лежащая в основе работы каждого уровня - своя.

Это еще в 1932 году фактически понимал Берталанфи, когда отмечал, что на каждом уровне организации материи (от электронов до организмов) «надо ожидать» свою «специфическую закономерность», верную лишь на данном уровне (Вермель Е.М. История учения о клетке. М., 1970, с. 206). 

<< | >>
Источник: Чайковский Ю.В. Наука о развитии жизни. Опыт теории эволюции.. 2006

Еще по теме 6-8* Многослойная регуляция:

  1. Процессы регуляции в клетке
  2. 3.6.6.3. Регуляция экспрессии генов у прокариот
  3. Регуляция активности генов и белков
  4. 8.3.2. Эмбриональная регуляция
  5. Эпигенетическая регуляция онтогенеза
  6. Регуляция каст со стороны семьи
  7. Метаболическая регуляция
  8. Регуляция генной активности
  9. Генетическая регуляция онтогенеза
  10. Рефлекторная регуляция положения тела
  11. 4. 4. Биологические механизмы регуляции численности
  12. 3.6.6. Регуляция экспрессии генов на геномном уровне организации наследственного материала