Вероятностный характер законов биологии

Вероятностный характер законов биологии

• Введение
• 1. Содержание вероятностного характера законов биологии
• 2. Проявление вероятностного характера законов биологии
• Заключение
• Список использованной литературы

На уровне статистических закономерностей мы также сталкиваемся с причинностью. Статистические закономерности ничуть не менее объективны, чем динамические, и также отражают взаимосвязь явлений материального мира. Но детерминизм в статистических закономерностях представляет собой более глубокую форму детерминизма в природе. В отличие от классического детерминизма его называют вероятностным или современным детерминизмом. Статистические законы и теории — это более совершенная форма описания природы. Более того, можно показать, что динамические теории не противоречат статистическим, а включаются в рамки последних как их предельный случай.

Вероятностные закономерности считаются фундаментальными и в других областях естествознания, например в биологии. Процесс эволюции в живой природе принципиально непредсказуем в том смысле, что нельзя предвидеть возникновение того или иного вида, т. е. любой вид есть явление случайного характера. Можно уничтожить вид, можно создать какой-нибудь новый вид, но нельзя восстановить исчезнувший вид. В этом смысле любой из существующих ныне видов уникален.

Эволюционная теория и генетика ярко демонстрируют фундаментальность вероятностных закономерностей в биологии, здесь особенно ярко видна принципиальная роль случайностей. Эволюция нашего мира есть также результат цепи случайностей. В связи с этим интересно отметить, что попытки смоделировать работу мозга хотя бы в рамках распознавания образов были неудачными, пока рассматривались только жесткие, однозначные связи. Решение этой проблемы было найдено при использовании вероятностного подхода. Сегодня уже нет сомнений в том, что любая реалистическая модель мозга должна быть стохастической, т. е. основываться на вероятностных законах.

1. Содержание вероятностного характера законов биологии

Согласно диалектико-материалистической классификации форм движения биологические процессы включают в себя физико-химические процессы, но качественно не сводятся к ним. Поэтому динамические законы применимы для описания конкретных физических и химических процессов в составе живого. В тоже время, функционирование клетки как целого, жизнедеятельность организма, эволюцию видов, развитие биосферы не объяснить динамическими законами. Но это не значит, что такие процессы не подчиняются никаким законам. Они также закономерно обусловлены. Но законы, управляющие биологическими процессами, являются не динамическими, а вероятностными (статистическими) Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. — М.: Мир, 2006. — С.74.

Вероятностный закон — это закон, управляющий поведением больших совокупностей, но в отношении отдельного объекта позволяющий делать лишь вероятностные предсказания. Вероятностные законы также называют статистическими, потому что они проявляются в большом числе случаев как устойчивая тенденция.

Вероятностные законы раскрывают диалектику случайности и необходимости в реальных процессах. Они описывают такие закономерные связи, которые реализуются посредством огромного числа событий, каждое из которых в отдельности является случайностью. Таким образом, необходимость пробивает себе дорогу через массу случайностей, а случайность выступает формой проявления необходимости. Например, Дарвин установил статистическую закономерность естественного отбора. Случайными могут быть отдельные события эволюции: появление тех или иных мутаций, выживание или гибель отдельных особей или видов. Но сквозь случайные события пробивает себе дорогу общая закономерная направленность эволюции.

В природе существует множество видов детерминации. Существуют причинные связи (порождение причиной следствия), структурные (связь между элементами системы), функциональные (связь между свойствами предмета, выражаемая функцией — математическим уравнением) и т. д. Живой природе свойственны все виды детерминации, что и неживой, а также специфический вид связи — телеономная, или целевая детерминация. В отличие от телеологии материалистическая наука не мистифицирует понятие цели, а объясняет органическую целесообразность на основе понятия о системах с обратной связью. Поведение таких систем корректируется в зависимости от информации о результатах деятельности. Это позволяет направлять деятельность к определённому результату. Примерами систем с обратной связью являются человек и все живые существа, а также механизмы, созданные по образцу живых объектов. Целеполагающей является только деятельность человека, т.к. только человек способен мысленно планировать цели деятельности. Поведение животных также регулируется обратной связью, но подчиняется не осознанной цели, а инстинктам, рефлексам, т. е. программе действий, отточенной в эволюции и направленной на выживание Поршнев Б. Ф. О начале человеческой истории. — М., 2005. — С.231.

Наличие целевой детерминации в биологических процессах требует применения целевого подхода в биологии. Целевой подход, как разновидность функционального подхода, исследует поведение объекта как целенаправленное, т. е. зная цель, объясняет характер процесса.

Признание многообразных видов детерминации в живой природе, в том числе целевой детерминации, признание вероятностного характера биологических законов является сущностью современного органического детерминизма. Органический детерминизм является формой диалектико-материалистического детерминизма применительно к познанию биологических процессов.

2. Проявление вероятностного характера законов биологии

В ходе развития биологии классическое дарвинское эволюционное учение было значительно дополнено и уточнено. Ключевые положения этого учения получили обоснование с молекулярно-генетической точки зрения. В результате возникла современная синтетическая теория эволюции (сокращенно — СТЭ) Вайскопф В. Наука и удивительное (как человек понимает природу). — М.: Наука, 2005. — С.109. эволюция естественный вероятностный случайный В молекулярной биологии установлено, что изменчивость проявляется на генетическом, молекулярном уровне в виде так называемых мутаций и происходит непредсказуемо под воздействием внутренних и внешних случайных факторов. (Генная инженерия привнесла в изменчивость плановое начало.) Мутационный процесс обусловливает разнообразие особей в популяции. Случайный по своей природе, он не может задавать направление эволюции. Фактором, определяющим направленности эволюции, служит естественный отбор. Без естественного отбора случайные мутации постепенно приводили бы к размытости совокупности признаков вида (фенотипа).

Эволюция — единый процесс. Но в СТЭ различают два ее уровня: микроэволюцию (на популяционно-видовом уровне), и макроэволюцию (на надвидовом уровне). Микроэволюция происходит за относительно недолгое время на ограниченных территориях. Она протекает в популяциях и завершается видообразованием. В макроэволюции же проявляются самые общие закономерности и направления исторического развития как всей совокупности живого, так и отдельных надвидовых групп. В СТЭ признано, что элементарной единицей эволюции является популяция, а не вид (как считалось в классическом эволюционном учении) Гусейханов М. К., Раджабов О. Р. Концепции современного естествознания. -М.: ИТК «Дашков и К°», 2005. — С.179.

Микроэволюционные изменения доступны непосредственному наблюдению. С наблюдениями макроэволюционных изменений дело обстоит несколько сложнее. Ранее ход макроэволюции изучался только путем реконструирования, воссоздания объектов. Но благодаря успехам молекулярной генетики появилась возможность и непосредствен" го изучения результатов макроэволюции при использовании «молекулярных документов» эволюции: объектом и следования стали макромолекулы, изъятые как из ныне живущих, так и из ископаемых форм Горелов А. А. Концепции современного естествознания. — М.: Центр, 2007. -С.95.

Образование видов происходит двумя путями. Первый — разделение исходного вида на два и более новы. Второй — гибридизация, т. е. объединение двух разны наборов генов и образование их гибрида. Процессы первичного обмена генетической информацией протекают внутри популяций, поэтому в пределах популяции происходит и микроэволюция. Важными факторами микроэволюци являются популяционные волны и изоляция.

Популяционные волны (или волны жизни) представляют собой колебания численности особей в популяция под воздействием множества меняющихся условий (климата, урожайности кормов и т. д.). В периоды сильного уменьшения численности популяции существенно изменяется концентрация редко встречающихся мутаций генотипов, что повышает их роль в отборе и эволюции.

Изоляция проявляется в резком ограничении скрещивания особей разных популяций. Эволюционная суть изоляции состоит в разрыве единого генофонда вида в несколько изолированных. Она усиливает генетически различия изолированных популяций и является обязательным условием эволюционного процесса.

К макроэволюционным закономерностям относятся следующие. Прогрессивная направленность эволюции в целом выражается в появлении организмов со все более высоки уровнем организации и большей способностью приспосабливаться к изменению условий существования. В ходе эволюции образовались организмы разного уровня сложности — от простейших одноклеточных до млекопитающих. Все эти уровни (не следует путать с видами) представлены в живом мире и продолжают эволюционировать Высший уровень сложности связан с появлением и эволюцией мыслящего живого существа — человека Князева Е. Н., Курдюмов С. П. Законы эволюции и самоорганизации сложных систем. — М.: Наука, 2004. — С.187.

Неравномерность темпов эволюционного процесса определяется сложным сочетанием внутренних факторов и изменяющихся условий окружающей среды. Крупное, качественно новое изменение в строении и функциях организма (фенотипа) является мощным стимулятором эволюции, рождающим новые формы отбора. Такие изменения могут дать подавляющее преимущество в борьбе за существование и быстро привести к появлению новой группы организмов. Затем темпы эволюции этой группы могут и не оставаться столь же высокими.

Неверно было бы думать, что все ранее существовавшие виды живого (а теперь ископаемые формы) вместе должны составлять некую единую последовательность, протянувшуюся от прошлого к настоящему. Многие виды в процессе эволюции исчезают (так называемые тупиковые ветви эволюционного дерева). Исчезнувшие в процессе эволюции отдельные виды впоследствии никогда не восстанавливаются в прежней форме. В этом существо принципа необратимости эволюции. С молекулярно-генетической точки зрения необратимость объясняется невозможностью повторения состава генофонда исчезнувшего вида. Вот почему важно максимальное сохранение существующих на Земле видов. Невыполнение этой задачи означает постепенную и уже невосполнимую утрату генофонда видов, возникших в ходе длительного эволюционного развития Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. — М.: Мир, 2003. — С.56. Необратимые процессы эволюции живого задают биологическую стрелу времени.

Заключение

В эволюционном развитии факторы, согласно законам биологии, характеризуются двумя показателями: давлением и направленностью. При этом давление, как правило, отличается высокой степенью, а направленность — низкой, то есть совершенно случайной.

Существуют три принципиальных фактора эволюционного развития живого, объединяемых краткой формулой: изменчивость, наследственность, естественный отбор. Эти принципы базируются на следующих выводах из наблюдений над миром живого.

· В любой популяции всегда наблюдается изменчивость особей. В природе невозможно обнаружить два тождественных организма.

· Изменчивость является неотъемлемым свойством живого и проявляется постоянно.

· Некоторые из этих изменений наследуются потомством.

Обычно рождается значительно больше организмов, чем доживает до размножения. Причем выживают и дают большее потомство, как правило, те особи, которые обладают более благоприятным для борьбы за существование сочетанием индивидуальных унаследованных качеств. Таким образом природа осуществляет отбор признаков, способствующих приспособлению вида к изменяющимся условиям существования.

Естественный отбор, являющийся результатом борьбы за существование, — основной фактор эволюции, направляющий эволюционные изменения. Эти изменения становятся заметными после смены многих поколений.

Эволюционная концепция в биологии успешно прошла испытание временем, воплотилась в современную теорию эволюции и является фундаментом всех биологических наук.

1. Горелов А. А. Концепции современного естествознания. — М.: Центр, 2007. -226 с.

2. Гусейханов М. К., Раджабов О. Р. Концепции современного естествознания. — М.: ИТК «Дашков и К°», 2005. — 378 с.

3. Вайскопф В. Наука и удивительное (как человек понимает природу). — М.: Наука, 2005. — 279 с.

4. Князева Е. Н., Курдюмов С. П. Законы эволюции и самоорганизации сложных систем. — М.: Наука, 2004. — 255 с.

5. Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. — М.: Мир, 2003. — 280 с.

6. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. — М.: Мир, 2006. — 224 с.

7. Поршнев Б. Ф. О начале человеческой истории. — М., 2005. -320 с.