<<
>>

Структура и функция

 
Большинству людей интуитивно понятно, что функция—это то, что делает данная система (структура). Функ ия повара—готовить пищу, а официанта— ее подавать. Однако, в биологии приходится несколько глубже рассматривать вопрос о функциях.
Прежде всего приходится различать активные функции, требующие для своего выполнения какого-либо действия и пассивные функции, требующие для своего выполнения той или иной структуры, но не действия этой структуры. Так, активная функция локо- моции животных требует сокращения мышц, участвующих в перемещении тела в пространстве, а пассивная функция защиты, выполняемая панцирем черепахи, не требует от панциря никаких действий. Поэтому активные функции, выполняемые той или иной структурой могут осуществляться только последовательно. Нельзя одновременно писать и той же рукой чесать в затылке, словом нельзя делать два дела сразу. Напротив, шерсть млекопитающих одновременно может выполнять функции термоизоляции, механической защиты покровов тела и покровительственной окраски. Невозможность одновременного выполнения одной и той же структурой двух активных функций является очень жестким ограничением экологической пластичности. Достаточно напомнить, что даже млекопитающие, имеющие твердое небо и сложно устроенную гортань, обеспечивающие самый короткий среди позвоночных перекрест верхних дыхательных путей и пищеварительного тракта испытывают затруднения с дыханием во время глотания пищи. Вероятно каждому случалось поперхнуться хлебной крошкой, заговорив во время еды. Эволюционные преобразования организмов во многом обусловлены селекционными процессами, направленными на то, чтобы избежать таких ограничений.
Каждая функция организма выполняется той или иной подсистемой (структурой) организма. Передвижение в пространстве осуществляется локомоторной системой, а сшивание нуклеотидов—лигазами и т. д. Функции осуществляют и связи организма с окружающей средой, и связи подсистем внутри организма. Однако, организм — целостная система, и все его подсистемы непосредственно или опосредованно связаны друг с другом. Поэтому на самом деле выполнение каждой функции обеспечивает не только тот эффектор, который непосредственно ее выполняет, но и многие другие подсистемы Сокращение мышцы обеспечивают и нервная регуляция этого

движения и кровоток, доставляющий в мышцу кислород и гликоген и т. д. П. К. Анохин (1968), введший представление о системном обеспечении функций, рассматривал в качестве элементарной системы рефлекторную дугу, точнее авторегуляторный цикл. Он ввел представление о том, что рефлекторная дуга замыкается через внешнюю среду и часть цикла: среда—рецептор — центральная нервная система служат прямой связью, а часть: центральная нервная система — эффектор — среда — обратной.
Кокшайский (1980) обратил внимание на то, что существует иерархия функций, соответствующая иерархической организации подсистем организма. Сокращение мышцы включает взаимодействие актина и миозина в миофибрилле, взаимодействие миофибрилл в мышечном волокне, взаимодействие мышечных волокон в мышце. Например, синхронное сокращение мышечных волокон обеспечивает сокращение всей мышцы и осуществляемую ею механическую работу, а асинхронное сокращение приводит не к сокращению мышцы, а к увеличению теплопродукции за счет пиломоторной реакции в просторечии называемой дрожью.
Надо отметить, что каждая функция может осуществляться выполняющей ее системой, а может в данный момент времени и не выполняться. Пищеварительная функция желудка выполняется только если в нем есть пища. Репродуктивная функция выполняется половыми органами большинства млекопитающих один раз в году. Поэтому функцию можно определить не только как связь подсистемы организма, но и как назначение этой подсистемы.
Исходя из сказанного можно дать следующее определение функции: функция—это назначение данной морфологической структуры (функциональной системы), обеспечивающее связь подсистем внутри организма и их взаимодействие с окружающей средой, а тем самым приспособленность целого организма.
Из этого определения следует, что отбор происходит по функциям. Нефункциональные системы не могут подвергаться непосредственному действию ни естественного, ни искусственного отбора. В организме существуют подобные нефункциональные признаки. Обычно они формируются как коррелятивный побочный результат функциональных взаимодействий. Таковы, например, регистрирующие структуры (Мина, Клевезаль, 1976), такие как слоистость отолитов рыб, дентина зубов, слоев трубчатых костей. Неравномерность роста и кальцинации обусловлена сезонными, астральными и даже суточными изменениями метаболизма, но не имеет ни функционального, ни адаптивного значения.
Представление о том, что отбор идет по функциям разрешает старую дискуссию о примате формы (структуры) или функции в эволюции организмов. Ламарк первым сформулировал представление о том, что функции определяют строение организмов. Это следовало из принципов упражнения и не упражнения органов и наследования благоприобретенных свойств.

Представление о примате функции восприняли все сторонники эктогенети- ческого механизма эволюции. С возникновением генетики сформировалось мнение о примате формы. Мутации не адаптивны, но меняют форму и служат материалом эволюции. Представление о примате формы свойственно и всем автогенетическим теориям. Любая интерпретация имманентного стремления организмов к совершенствованию подразумевает, что возникновение новых признаков в ходе эволюции не зависит от их функций. На самом деле в обоих этих подходах смешиваются два типа процессов развития биологических систем: онтогенез и эволюция. В онтогенезе форма, включая и индивидуальную изменчивость, определяет особенности функционирования подсистем организма и, тем самым, успех или не успех каждого организма в борьбе за существование. В эволюции, поскольку отбор идет по функциям, именно функции определяют филогенетические изменения подсистем организма и организма как целого. 
<< | >>
Источник: Северцов А. С.. Теория эволюции: учеб. для студентов вузов, обучающихся по направ Лению «Биология». 2005

Еще по теме Структура и функция:

  1. Структура и функции белков
  2. 24.2. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ БИОСФЕРЫ
  3. Изучение структуры и функции биосферы
  4. ГУСЕВ Юрий Сергеевич. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ БЕЛКА VirE2 В ПЕРЕНОСЕ оцДНК ВЭУКАРИОТИЧЕССКИЕ КЛЕТКИ, 2014
  5. Способы преобразования органов и функций
  6. СТИМУЛЯЦИЯ ПОЛОВОЙ ФУНКЦИИ
  7. БОЛЕЗНИ И РАССТРОЙСТВА ФУНКЦИИ ЯИЧНИКОВ
  8. БОЛЕЗНИ И РАССТРОЙСТВА ФУНКЦИИ ЯИЧНИКОВ
  9. СТИМУЛЯЦИЯ ПОЛОВОЙ ФУНКЦИИ
  10. Метод корреляционных функций
  11. Экологические функции городских почв
  12. Функции промежуточного мозга и ретикулярной формации
  13. Терапия, регулирующая нервнотрофические функции.
  14. КАЖДЫЙ элемент осуществляет много функции
  15. 13** Форма и функция
  16. Темпы эволюции органов и функций
  17. Глава 11 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ АГРОХИМИИ
  18. ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ
  19. Глава16.Эволюция органов и функци
  20. Средообразующие и биосферные функции болот