Генетика и проблема интеграции знания в современной биологии

В наши дни, когда научно-техническая революция охватила основные сферы человеческой деятельности, ее влияние все более интенсивно и непосредственно сказывается па дальнейшем развитии комплекса естественнонаучных дисциплин.

Развитие производительных сил и научного знания, стимулировавшего процесс зарождения научно-технической революции, теперь, в свою очередь, во многом определяется нуждами и требованиями этого процесса, который представляет собой важный фактор социального развития и отнюдь не сводится лишь к научному или техническому прогрессу. Характерно, что первым мыслителем века, который в достижениях современного ему естествознания увидел начало грядущей научной революции, был В. И. Ленин. Он подчеркнул и доказал, что лишь на основе истинных философских принципов возможно правильное истолкование новейших научных данных.

Среди сложных и многосторонних процессов, в которых протекает развитие современного научного и, в частности, биологического знания, можно выделить два ведущих методологических направления. Это, с одной стороны, процессы дифференциации, членения объекта исследования, все большего сужения исследуемой области, но одновременно и углубления знаний внутри нее. И, с другой стороны, внешне как бы противоположная первой тенденции — тенденция к интеграции современного биологического знания. выявлению обобщающих закономерностей как внутри комплекса биологических наук, так и вне его, па основе междисциплинарных связей.

Можно утверждать, что между развитием этих двух тенденций нет глубокой пропасти и взаимоисключаемости.

Напротив, каждая из них в определенной степени стимулирует развитие исследований в другом направлении. Процесс дифференциации определенным образом подготавливает «почву», создает основу для последующей интеграции. Интегрирующие концепции на основе внедрения в сферу научного исследования принципиально новых идей и представлений способствуют дальнейшему углублению изучения таких структур и интимных механизмов, исследование которых до формирования обобщающих представлений или было затруднено, или вообще еще не выдвигалось в качестве научной задачи.

История науки демонстрирует нам, как в процессе эволюции теоретических представлений человечество переходило от нерасчлененной «модели мира» у древних к механическому членению объекта познания и, наконец, к новому объединению, интеграции аналитически расчлененного и материалистически понятого объекта природы в наши дни. Во всех этих случаях в основе методологических подходов лежал определенный стиль мышления, базирующийся на конкретной философской системе.

Специфика развивающегося знания на современном этапе предъявляет повышенные требования к творческому развитию методологических функций философии. Особенно ярко это ощущается в процессе построения обобщающих теоретических концепций в науке, в том числе и в процессе выработки целостной картины живой природы в ее эволюции, функционировании, взаимосвязи. Для реализации этой задачи необходима творческая разработка методологических проблем, соответствующих новому уровню и содержанию биологической науки. «Монблан фактов», накопленных эмпирической наукой прошлого и продолжающих быстро увеличиваться и в наши дни, представляется возможным осмыслить лишь на «теоретических рельсах». Переход от эмпирического уровня знания к теоретическому, возрастание роли теоретических исследований становятся сейчас для биологии такими же важными и актуальными факторами, какими они являются для других более теоретически оформленных дисциплин, например физики. Более того, в развитии комплекса биологических дисциплин эти процессы проявляются в наши дни наиболее характерно и остро.

На современном этапе биологическая наука становится одним из лидеров естествознания. Естественно, что к этому биология пришла в тесном союзе с другими областями естественных наук. Можно сказать, что все выдающиеся достижения прошлого в той или иной степени вошли в основу, составившую фундамент для роста современной биологии. Особенно большой вклад в этот процесс внесло использование в биологии идей и методов точных наук (физики, химии, математики). Однако, кроме этого, не менее важным фактором, стимулировавшим прогресс биологического знания, явилось методологическое «переоснащение» биологии, применение в сфере биологического исследования новых теоретических концепций, подходов и понятий. В силу этого философское исследование логики и методологии современного биологического познания получает сейчас общенаучный характер, далеко выходя за рамки потребностей собственно биологической науки.

1. Теоретический синтез как путь получения нового знания в биологии

Современная биология как наука объединяет в себе сложный и разветвленный комплекс различных областей со своими специфическими методами и приемами исследования, с конкретной направленностью на разные стороны и аспекты живого, как общего объекта исследования. В нашем веке под мощным воздействием научно-технической революции, в результате которой был создан необходимый инструментарий и другие средства, способствующие научному познанию, процесс дифференциации биологической науки значительно ускорился и углубился. Положительное значение этого процесса общеизвестно. Специализация привела к углублению исследований в каждой из конкретных отраслей биологической науки, к разработке специальных методик и т. д., что в свою очередь смогло обеспечить осуществление ряда выдающихся открытий. Достаточно указать на успехи современной биологии в расшифровке кода генетической информации, в решении вопросов, связанных с регуляцией синтеза, белков и т. д. Подобных примеров можно привести много и из разных областей биологии.

Однако наряду с положительной стороной, тенденция крайне специализированного и дифференцированного подхода к исследуемым объектам и явлениям несла в себе и ряд недостатков. В процессе развития научного знания в биологии стало ясно, что простое накопление научных данных, вычленение и последующее суммирование познанных свойств объектов чревато тенденцией механицизма. Оно не дает и не может дать в принципе (несмотря на дальнейшее значительное улучшение методик исследования и углубления его) полной картины существования и функционирования данного объекта, явления как целого. Следующим этапом, к которому начала переходить наука, явился этап изучения сложных, развивающихся объектов в их взаимодействии. Появилось осознание необходимости перехода от анализа отдельных свойств объекта исследования к изучению его в целом, рассмотрению его не как суммы свойств, а как целостной организованной системы.

Развитие естествознания в XX веке характеризуется процессами все большего перекрещивания методов различных наук, перенесением методов и языков частных разделов науки из их собственных областей в другие области исследования, процессами изменения объемов значений ряда естественнонаучных понятий и категорий, процессами формализации и аксиоматизации научного знания и т. д.

Объективный ход развития научного знания еще несколько десятилетий назад привел к определенной интеграции внутри комплекса биологических наук, которая выразилась в возникновении «стыковых» наук, проблематика которых заполняла промежуточное пространство между уже существующими и развитыми областями науки. Так возникли, например, цитогенетика, биофизика, биохимия и т. д. Подобное выделение новых наук явилось естественной реакцией обобщающей мысли на продолжающийся процесс дифференциации. Оформление «стыковых» областей науки в качестве самостоятельных научных дисциплин явилось весьма плодотворным, дало возможность выйти на новый уровень научных исследований, перекрестно применять методы различных конкретных дисциплин. Однако подобные процессы отнюдь не решали всех задач интеграции научного знания.

Параллельно с ними (хотя порой и не всегда осознанно) шли и другие процессы интеграции, основывающиеся на едином методологическом подходе к объектам исследования. Прослеживая историю становления и накопления представлений о характере и специфике живых объектов, можно отметить разный удельный вес различных методологических подходов на каждом этапе развития этих представлений, хотя все эти подходы базировались на определенных объективно присущих биологическим объектам закономерностях организации. Рассматривая все живые системы на уровнях организма, клетки и популяции как целостные организованные системы, можно выделить разные формы организации, объективно присущие биологическим объектам. Наряду с наиболее распространенным пониманием организации в ее пространственно-морфологическом плане можно говорить также о временной (в рамках онтогенеза), функциональной и исторической формах организованности биологических систем.

В соответствии с этим формировались и теоретико-познавательные, гносеологические подходы в сфере биологического исследования. Специфичность познавательной ситуации в каждом конкретном случае, естественно, определялась многими факторами, среди которых можно выделить как логико-гносеологические, так и мировоззренческие и социальные моменты, не говоря уже о потребностях практики, пронизывающей весь этот процесс. Причем, как правило, применение того или иного подхода определялось отнюдь не каким-нибудь единичным из этих факторов, а, в конечном итоге, всей их совокупностью, что создавало определенный интеллектуальный фон, на основе которого развертывалось конкретное биологическое исследование. Каждый из этих подходов способствовал приращению знания в биологии, каждый из них дал много новых и плодотворных идей. Однако задачи целостного изучения биологических объектов требовали синтеза теперь уже на уровне самих методологических подходов. Дать относительно полную картину изучаемого объекта могла лишь наука, объединившая в своем методологическом арсенале представления, выработанные на основе разных подходов. Эта задача оказалась для биологии отнюдь не из легких.

Помимо ряда объективных моментов, в силу которых исследования на основе каких-то различных подходов бывали затруднены, например в случаях недостаточно четких представлений об объекте, разработанных на базе действующего методологического подхода, имелись и трудности чисто субъективно-психологического порядка. Они заключались зачастую в том, что успехи науки, достигнутые па основе определенного методологического подхода, невольно порождали у специалистов иллюзию его всемогущества.

Исходя же из этих представлений естественно возникали тенденции экстенсификации, когда методы подхода неограниченно распространялись на смежные области. В ряде случаев подобные процедуры вели к успеху. Однако необходимым условием при развитии этих процессов является также и осознание границ применения того или иного подхода. Представление об этих границах, как правило, недостаточно четко выделяемое на уровне эмпирического накопления данных на базе действующего подхода, приобретает тенденцию к своему оформлению на уровне его теоретического становления. Эта тенденция формируется в процессе длительного функционирования того или иного методологического подхода, в силу объективной логики развивающейся науки и в процессе движения от абстрактных представлений и определений эмпирического уровня к наполнению их все более конкретным содержанием. Так, лишь с появлением работ Ч. Дарвина эволюционные представления, существовавшие много веков, были превращены в теорию эволюции. Точно так же лишь определенный уровень развития генетики как науки на определенном этапе ее развития дал возможность трансформировать биохимические и структурные представления в теорию биологической наследственности. Синтез знания в биологии, ведущий к приращению, к появлению нового знания, возможен лишь на уровне теоретического оформления этих концепций.

Вполне естественно, что в сложном здании биологической науки интеграция не могла идти по пути преимущественного выделения лишь какой-то одной из областей. Успех синтеза определялся проникновением в сферу биологического знания идеи системности, идеи необходимости синтеза самих методологических подходов. Поэтому о науке, реализовавшей эти идеи, можно говорить как о лидере всей биологии, имея в виду не столько ее реальное содержание, сколько ее методологическую, философскую оснащенность. Такой наукой в биологии, на наш взгляд, выступает генетика.

2. Генетика и ее интегрирующая общебиологическая функция

Своим появлением и развитием генетика отразила внутреннюю логику развития науки в целом. Проблема наследственности всем ходом исторического развития науки была поставлена в центр биологии и, в первую очередь, в центр познания причин и факторов эволюции (филогенеза) и индивидуального развития особи (онтогенеза).

Историю генетики, по-видимому, можно разделить на три этапа. Первый — это этап классической генетики (1900—1930), связанный с созданием на основе применения генетического анализа и структурных подходов теории дискретной наследственности (менделизм) и хромосомной теории наследственности.

Период с 1930 по 1953 год характеризует второй этап генетики. Он был связан с углублением принципов классической генетики, внедрением в эту науку новых методологических подходов, пересмотром ряда устаревших положений.

В это время на базе синтеза структурных и функциональных подходов было открыто сложное строение гена, даны свидетельства того, что молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) служат материальной основой наследственности в клетке и т. д.

Начало третьего этапа можно датировать 1953 годом, когда было раскрыто тонкое строение ДНК. К этому же времени развитие биохимической, эволюционной генетики, генетики человека и других разделов генетики достигло нового уровня. Эти открытия в комплексе с данными молекулярной генетики привели к объединению ряда подходов, создали возможность целостного синтетического изучения проблемы наследственности. В результате этого объединения генетика в методологическом плане перешла на качественно новый уровень синтетических исследований. На примере сложных и отнюдь не прямо однозначных путей развития генетики можно увидеть движение и смену теоретико-познавательных подходов и концепций, развиваемых в сфере ее конкретных исследований.

Конец XIX века был характерен огромным вниманием к вопросам наследственности. Начиная с теории пангенезиса Дарвина, появляется целая серия умозрительных построений Гальтона, Негели, Спенсера, Вейсмана, де Фриза, которые пытались проникнуть в сущность явлений наследственности и изменчивости. Эти теории имели существенное значение как в плане концентрации внимания исследователей на поставленную проблему, так и в плане ее развития. Однако умозрительный характер этих работ уже в те годы вызывал чувство неудовлетворенности и стимулировал поиски каких-то иных путей в выяснении законов наследственности.

Собственно история генетики начинается с открытия Г. Менделя, сделанного им в опытах с горохом, в которых он обнаружил и сформулировал законы наследственности, заложившие основу теории гена — одного из величайших обобщений естествознания XX века.

В менделевском анализе явлений наследственности биология XX века получила качественно новый экспериментальный метод, который позволил установить законы наследственности. Круг применения этих законов оказался очень большим. Разные виды растений, животных и, наконец, микроорганизмов оказались подчиненными одним и тем же законам наследования и расщепления признаков в потомстве. Теория дискретной наследственности — генов, переход которых по поколениям совершается строго упорядоченно, имела революционное значение для своего времени. Менделизм разрушил общепринятую в XIX веке теорию слитной постоянно-промежуточной наследственности.

Открытие дискретности в явлениях наследственности имело коренное значение для дальнейшего развития эволюционного учения. К. А. Тимирязев, оценивая роль открытия Менделя для эволюционной теории, писал: «Самым важным результатом в этом смысле является, конечно, тот факт, что признаки не сливаются… а сохраняются неизменными, распределяясь между различными потомками. Кошмар Дженкинса, испортивший столько крови Дарвину, рассеивается без следа. Таким образом, менделизм… устраняет самое опасное возражение, которое, по словам самого Дарвина, когда-либо было сделано его теории»^[1].

Однако философской основой менделизма в целом была механистическая концепция комбинаторики генов, во многом пронизанная формальным подходом к явлениям дискретной наследственности. Работа Менделя была построена в плане гибридологического и математического анализа фактов индивидуального наследования отдельных пар признаков, вне какой-либо исторической перспективы. Мендель выступил как эмпирик, который, применив новый метод и сам не сознавая всей глубины своего открытия, внезапно натолкнулся на новый мир явлений. Свою работу он опубликовал в 1866 году, когда мир был охвачен обсуждением новой дарвиновской теории эволюции. Однако, описывая законы наследственности, Мендель в своей работе не упоминает имени Дарвина.

Последователи Г. Менделя отступили от стихийно-диалектических позиций Дарвина, встав на позиции вульгарно-механистического, а иногда и идеалистического толка. Причиной этого в первую очередь была философская «беззаботность» генетиков начала столетия.

В век величайших научных достижений невозможно обойтись без глубоких философских обобщений. Революция, совершающаяся в естествознании, требует единства философии и науки. «Естественник должен быть современным материалистом, — писал В. И. Ленин, — …то есть должен быть диалектическим материалистом»^[2].

Однако лидеры менделизма начала XX века встали на позиции метафизики и агностицизма, уже открыто противопоставляя, в отличие от Г. Менделя, свое учение дарвиновской теории эволюции. Им казалось, что теория гена, якобы устраняя дарвиновское учение, тем самым открывает в корне новый принципиальный подход к самой проблеме эволюции. В. Бэтсон, автор названия новой науки — генетики (1907) в своей президентской речи на Съезде естествоиспытателей в Австралии в 1914 году заявил, что теория Дарвина сейчас — это не более как натурфилософия. Дарвиновскую схему эволюции можно читать так же, как Лукреция или Ламарка. В то же время практическое и экспериментальное изучение изменчивости и наследственности, по его мнению, не просто открывают новые области науки, а дают совершенно новую точку зрения.

В начале века были созданы три основные, новые эволюционные точки зрения в виде гипотез Гуго де Фриза, Бэтсона и Лотси, основанные на свойственной их пониманию трактовке природы гена. Каждая из этих точек зрения сейчас может расцениваться как ошибочная, ибо вместо целостного синтетического подхода к проблеме исторического развития организмов эти авторы, увлекаясь экспериментальными данными, выявили лишь отдельные явления, утрировали их, распространили на весь процесс эволюции, чем и извратили учение о факторах эволюции. Главная ошибка в понимании природы гена у всех трех авторов была обусловлена тем, что они отрывали наследственность от действия на нее внешних факторов. Все эти воззрения явились ярким примером автогенеза.

Генетика переживала в эти годы первый механистический этап своего развития. Новые открытия трактовались здесь с типично метафизических позиций. Так, В. Иоганнсен, дав исчерпывающее доказательство ненаследуемости фенотипических уклонений, на базе которого было создано представление о различиях между фенотипом и генотипом, заявлял, что его опыты по отбору в чистых линиях экспериментально разрушили основу дарвиновского учения. Отрицая за отбором какую-либо созидательную роль, он писал: «Генетика вполне устранила основу дарвиновской теории подбора… таким образом проблема эволюции в действительности является совершенно открытым вопросом». Иоганнсен утверждал, что генетика, являясь точной наукой, должна быть свободна от всякой эволюционной гипотезы^[3]. Эти идеи Иоганнсена получили широкое распространение в генетике того времени. Так, Морган, спустя пять лет после опубликования указанной работы Иоганнсена, писал: «…является спорным, стоит ли еще пользоваться термином «естественный отбор» как частью мутационной теории или следует исключить его, потому что он не имеет того смысла, который исследователи Дарвина вкладывали в его теорию»^[4].

Таким образом, в течение двух первых десятилетий развитие генетики шло в нескольких противоречивых тенденциях. Базируясь на мощном прогрессивном экспериментальном направлении, изучавшем новыми методами явление наследственности, ученым того времени удалось установить факт существования генов. Крупнейшим методологическим достижением этого этапа было проникновение в генетику принципа структурности. Это можно расценивать как прорыв материализма в генетике на новый качественный уровень. В результате развития исследований в направлении анализа тонких материальных структур было обнаружено, что ген представляет собою именно такую материальную структуру в хромосомах ядра клетки. Одновременно на базе хромосомной теории на высшую ступень поднимается теория мутации, которая раскрыла картину естественной изменчивости генов как материальных структур. Синтез генетических и цитогенетических методов обеспечил проникновение в глубину строения наследственного вещества внутри хромосом. Было установлено, что основа наследственности — материализованная внутренне расчлененная целостность. Однако, как уже отмечалось, эти достижения были ослаблены тем, что ведущие лидеры генетики того времени в целом защищали принципы механистического материализма. Вполне естественно, что в их взглядах нашли свое место и идеалистические представления, почерпнутые ими из идей предшествующего этапа генетики. Это прежде всего касалось широко распространившихся автогенетических воззрений. Исследователи тех лет пытались развить идеалистическую теорию гена, вырывая наследственность из общей связи явлений жизни. Процессы эволюции наследственности рисовались только в свете комбинаторики генов, которые признавались неизменными изначальными сущностями. Мутации рассматривались только как дезинтеграция наследственности. Поскольку генам придавалась исключительная устойчивость, постольку причины мутаций рассматривались как чисто внутренние факторы. Мутагенез в это время часто сравнивали с самопроизвольным распадом атомов радия. Сами мутации понимались как чисто статистическое явление, принцип детерминизма не находил полного применения в. научных исследованиях.

Генетическое строение хромосомы в эти годы уподоблялось механистической модели и рассматривалось в виде нитки бус, где ген изображался отдельной бусинкой. Ген представляли в качестве неделимой, конечной единицы при структурном расчленении вещества наследственности. Размножение генов понимали чисто механистически как расщепление вещества исходного гена. Преемственность жизни рисовалась как прямая физическая преемственность расщепляющихся пополам элементов наследственности — генов.

Таким образом, хромосомная теория в первые годы своего существования несла в себе ряд серьезных методологических погрешностей. Основные из них: 1) автогенетический отрыв внутреннего от внешнего в анализе природы мутаций; 2) механистическая теория гена как неделимой, саморасщепляющейся корпускулы.

Однако эти идеи генетики в период ее становления имели и объективные предпосылки для своего существования. Развитие любых новых представлений, как правило, всегда вначале базируется на некоторых грубых моделях изучаемого объекта, дающих лишь его приблизительное отражение. Это характерно и для развития представлений об атоме, и для первого этапа учения о гене. Проникновение структурных идей в генетику знаменовало собой крупный успех на пути адекватного познания природы наследственности и изменчивости, но вполне естественно, эти представления были исторически ограничены.

На данном этапе развития теории наследственности в основном был заложен материалистический фундамент современного учения о наследственности.

Отказ от механистических представлений о материальных основах наследственности начал осуществляться при переходе генетических исследований на молекулярный уровень. Структурные подходы к проблеме стали существенно дополняться функциональными, был осуществлен синтез этих подходов.

Одними из первых здесь являются работы крупнейшего советского биолога Н. К. Кольцова. Еще в 1927 году Н. К. Кольцов выдвинул гипотезу, согласно которой «в основе хромосомы лежит длинная цепная молекула, или мицелла, состоящая из одинаковых длинных молекул, боковые ветви- которых — белковые радикалы — являются генами»^[5].

Хотя дальнейшими исследованиями эти представления были во многом уточнены и исправлены, идея о химической молекулярной природе гена получила свое плодотворное развитие.

Поворотным в истории учения о гене было открытие явления, получившего название ступенчатого аллелизма. Проведенное в 1929—1932 годах изучение серии радиационных мутаций achaete и scute (редукция щетинок на груди, голове и других частях тела) у дрозофилы показало, что старая концепция неделимости гена, его целостности в процессах мутирования и функционирования не может объяснить новые факты. Анализ природы указанных мутаций был проведен путем использования нового метода функционального испытания их аллелизма, который получил название комплементации.

Известно, что гены, занимающие в хромосоме разные места, обладают различными функциями. Поэтому, если ген А программирует синтез в клетке одного фермента, а ген Б — другого фермента, то двойная гетерозигота Аа Бб будет обладать обоими ферментами. Аллели одного гена локализованы в гомологичных точках двух хромосом, поэтому гетерозигота по двум аллелям а/а’ будет проявлять мутантный фенотип (в данном случае фенотип а’, если этот аллель доминантный), или фенотип, промежуточный между а и а’ (в случае отсутствия полного доминирования) или же, наконец, как фенотип а, так и фенотип а’ (при кодоминантности).

Выдающейся чертой, открытой в исследованиях ступенчатого аллелизма, было совмещение генетических особенностей системы независимых генов и системы аллелей. Оказалось, что разные аллели этой серии при их совмещении в гетерозиготе частично проявляют классическую картину аллелизма, а по остальным признакам ведут себя как независимые локусы хромосомы. Этот анализ привел к выводу, что ген представляет собой сложную систему, в которой при мутациях разные части изменяются по-разному. В некоторых случаях два рецессивных аллеля одного и того же гена изменяли в такой мере разные центры гена, что гетерозиготы по ним (а/а’) не проявляли каких-либо мутантных признаков и были нормальны по фенотипу. Все это показало, что ген представляет собой сложную систему, которая отнюдь не является неразложимой корпускулой; эту систему нельзя характеризовать в качестве единицы мутации, рекомбинации и функции.

Функциональный анализ на аллелизм позволил построить линейный план гена achaete — scute, показать группы аллелей в районе трансгенов scute, трансгенов achaete и на участке, охватывающем оба эти района. В понятие трансгена (мутона) была включена группа центров, которые изменялись в одном акте мутации. Поскольку при мутациях изменению подвергались разные части гена, постольку стало ясно, что ген не представляет собою единицы мутации. Наконец, было показано, что в пределах гена происходит кроссинговер.

Таким образом, и в этом смысле, с пониманием того, что ген может быть разделен кроссинговером, происходящим внутри пего, старая концепция о гене потеряла свои основы.

В раскрытии химической природы гена важнейшее значение имеют успехи, достигнутые за последние 15 лет. Было установлено, что ген — это участок молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Цепь ДНК состоит из нуклеотидов, представляющих собой соединение остатка сахара, фосфорной кислоты и азотистого основания. Первые два компонента одинаковы во всех молекулах ДНК. Специфика генов определяется различными сочетаниями четырех азотистых оснований — аденина, тимина, цитозина и гуанина, которые в числе нескольких сот нуклеотидов входят в состав отдельных генов. Порядок азотистых оснований внутри гена составляет его код, т. е. тот язык управляющей системы, при помощи которого ген, передавая свою информацию в клетку, определяет ту или иную сторону развития и жизни клетки и организма в целом.

Понятие гена получило физиологическое и биохимическое содержание. Было показано, что код гена, т. е. его молекулярная структура, программирует в клетке синтез белков.

Сами гены в процессе ауторепродукции удваиваются в каждом клеточном поколении, в результате чего в каждую дочернюю клетку попадает по одной копии. Этот процесс лежит в основе того, что все клетки организма несут набор генов. Для каждой новой клетки гены строятся заново из азотистых оснований и других веществ, синтезируемых в цитоплазме. Все это вовлекает гены в процессы метаболизма, подвергает их действию факторов внешней среды. В результате гены претерпевают определенные изменения (мутации) на основе преобразования их молекулярного строения.

Таким образом, явление наследственности предстало перед исследователями в виде морфофизиологической молекулярной внутриклеточной системы со всей сложностью ее организации и функционирования.

Характерно, что тенденции такого, по сути дела диалектико-материалистического, подхода к анализу явления наследственности намечались еще значительно раньше, в период широкого распространения механистических идей. Так, выдающийся советский ученый Н. И. Вавилов еще в 1937 году писал: «Механистичность учения Менделя в его первоначальном подходе, утрированное представление некоторых менделистов об организме как о мозаике признаков, широко распространенное среди селекционеров, заменяется диалектическим пониманием наследственности как процесса. Явления прерывности в наследственности, то есть кажущаяся мозаичность, уживаются в то же время с непрерывностью, связанностью, взаимной обусловленностью генов, а тем самым и признаков»^[6].

В наши дни понимание механизмов наследственности и изменчивости наполнилось новым конкретным содержанием. Ген представляется теперь как сложная молекулярная структура, способная изменяться под действием факторов среды и подвергаться регуляции со стороны целостного генотипа.

Раскрытие химической природы генетического материала обусловило коренное изменение представлений о гене как о неделимой корпускуле — единице функции, мутации и рекомбинации. Наукой доказано, что ген состоит из многих функционально связанных частей. Их целостная система дает элементарную генетическую единицу функции — цистрон. Единица мутирования, в процессе которого изменяются отдельные нуклеотиды или их группы внутри гена, получила название мутонов. Обмены между хромосомами не идут, как думали раньше, только целыми генами или их блоками. Процессы обмена могут происходить и внутри гена, между его частями, вплоть до отдельных нуклеотидов. Эти единицы рекомбинации получили название реконов. Наконец, считывание кода с части молекулы ДНК в виде молекул и РНК основано на эффекте кодонов, являющихся единицами сочетания нуклеотидов по три. На бактериях показано, что ряд структурных генов группируется в комплексные единицы — опероны, в которых особый ген-оператор запускает эти гены в работу. Со своей стороны ген-оператор зависит от особого гена — регулятора, способного репрессировать его эффект.

Эти новейшие исследования открыли в клетке, в пределах гена, новый громадной сложности микромир, в принципе аналогичный атомному. При этом ген предстал как часть целостной системы генотипа. В целом генотип представляет собой своеобразное программирующее устройство, содержащее информацию, в соответствии с которой осуществляется жизнь клетки, развитие особи и ее жизнедеятельность. Эта наследственная информация является итогом исторического развития данного вида организмов и материальной основой будущей эволюции.

Таким образом, в ходе развития генетики, в процессе открытия и уточнения материальной природы и функционирования гена удалось с громадной силой выразить принцип единства органического мира. Молекулы ДНК оказались тем материальным субстратом, в котором записана генетическая информация всех живых существ па Земле. Трудно представить себе более глубокое доказательство единства жизни, общности ее происхождения и взаимообусловленности ее истории. Генетика в своих достижениях предъявила объективные доказательства этого единства. ДНК, РНК и белок оказались теми тремя фундаментальными веществами, структурно-функциональная и биохимическая взаимообусловленность которых лежит в основе той особой формы движения, что составляет собой жизнь.

Генетика как наука по сути дела коренным образом связана с развитием эволюционной идеи, ее исследования выявляют и конкретизируют реальные механизмы осуществления эволюционных преобразований. В эволюционной генетике ясно понимание того, что форма взаимодействия ДНК, РНК и белков определяется спецификой эволюционного положения клетки.

Однако не только эта сторона обеспечила генетике место интегрирующей дисциплины в комплексе наук о живом. Генетике первой из биологических наук, несмотря на сложный и во многом противоречивый путь развития, удалось обеспечить в своей сфере синтез различных методологических подходов— структурного, функционального и исторического. Причем, если синтез двух первых привел к ряду выдающихся открытий в лоне самой генетики, то объединение теории наследственности и теории эволюции, осуществленное на путях синтеза данных молекулярной генетики и дарвиновской теории эволюции, привело к появлению качественно нового стиля мышления, к объективной диалектизации представлений о живом уже не только в генетике, а и во всей современной биологии.

3. Синтез генетики и дарвинизма и изменение стиля мышления в современной биологии

Синтез идей развития и организации в биологии оказался возможным лишь на уровне достаточно высокого теоретического оформления представлений, разработанных на их основе.

Идея развития возникла и существовала в биологии с древних времен. Однако, как правильно отмечают Н. В. Тимофеев-Ресовский, Н. Н. Воронцов и А. В. Яблоков, «ранние эволюционисты вынуждены были только постулировать необходимость изменения органических форм, прямых доказательств существования в природе эволюции еще не было»^[7].

Лишь с появлением работ Ч. Дарвина, в частности работы «Происхождение видов», идея эволюции и факт существования эволюционных изменений в природе получили свое материальное подтверждение. Это объясняется тем, что только Дарвин смог уловить естественноисторические причины эволюции, открыв один из основных принципов развития живого — принцип естественного отбора. Таким образом эволюционные представления были превращены в теорию эволюции. Однако тонких механизмов эволюции ни Дарвин, ни его ближайшие последователи изучить не смогли.

В то же время разработка генетики как науки об интимных, конкретных механизмах изменчивости и наследственности, на ее первых этапах, как уже отмечалось, осуществлялась вне и даже в противовес эволюционной идее. Подготовленной к восприятию исторического метода генетика оказалась лишь при переходе от построения умозрительных, спекулятивных, а также и механистических концепций к созданию целостного, диалектического представления о механизмах наследственности и изменчивости.

Становление генетики как науки показало, что известное отвлечение от бесконечного ряда жизни и сосредоточение на конкретных устойчивых структурах в определенный период ее развития сыграли также и свою положительную роль (несмотря па историческую ограниченность подобных взглядов), ибо это вывело генетику на рубежи точных наук и существенно повлияло на методологию поиска и понимания основ наследственности.

Соединение теории эволюции и теории наследственности в современной биологии было обусловлено сменой самого стиля мышления естествоиспытателей. Диалектико-материалистическая идея о необходимости объединения всеобщего принципа развития с всеобщим принципом единства мира, эксплицированная в сферу биологического исследования, дала возможность преодолеть барьер, воздвигнутый на этом пути механистическим мировоззрением.

Известно, что природа отвечает лишь на те вопросы, которые правильно поставлены. Первой ласточкой на пути проникновения идеи эволюции в генетику послужила ныне рассматриваемая кат? классическая работа С. С. Четверикова «О некоторых моментах эволюционной теории с точки зрения современной генетики», опубликованная в 1926 году. В этой работе были заложены основы новой науки — генетики популяций. За ней последовал ряд исследований, в которых поставленная проблема получила свою экстенсивную разработку (Н. В. Тимофеев-Ресовский, 1927; Фишер, 1930; Н. П. Дубинин, 1931; Райт, 1931; Н. П. Дубинин и Д. Д. Ромашов, 1932, и др.). С этого времени начинается бурное развитие нового направления в эволюционной теории. Было показано, что наряду с известными факторами эволюции — наследственной изменчивостью (мутациями, комбинациями) и действием отбора определенную роль играют и стохастические процессы, отражающие вероятностные изменения концентрации генов в малых популяциях. Загадка генетического эффекта изоляции в эволюции, вызывающего дивергенцию популяции по неадаптивным свойствам, не разрешенная Дарвином, получила свое решение в теории генетико-автоматических процессов («дрейфа генов»).

Благодаря работам в этом направлении исторический метод вошел в круг генетического исследования, и эволюционная идея в генетике приобрела дарвинистский характер. «Дарвинизм, — по образному выражению Дж. Хаксли,— как феникс был возрожден из золы похоронного костра»^[8]. Генетический анализ происхождения видов становится одной из центральных задач экспериментального и теоретического исследования. В течение последних 30 лет происходит огромный по своей важности процесс утверждения дарвинизма в генетике, дарвинизма обогащенного, претерпевшего плодотворное развитие. Современную теорию эволюции с полным правом можно назвать преемником и продолжателем идей классического дарвинизма. Это утверждение основывается на том, что фундаментальным принципом этой теории продолжает оставаться принцип естественного отбора. В то же время выдающиеся успехи молекулярной биологии и генетики дали возможность теории эволюции прочно опереться на современные представления о наследственности и изменчивости на уровне элементарных эволюционных структур. С внедрением популяционного подхода и достижений генетики популяций в эволюционную биологию понятие естественного отбора — основное понятие дарвиновской теории эволюции — не потеряло своего ведущего значения. Оно лишь наполнилось новым содержанием, которое было почерпнуто из изучения конкретных механизмов эволюции. Кроме того, на современном этапе типологическое определение естественного отбора было заменено определением, основанным на вероятностных представлениях — на вероятности успеха в оставлении потомства, чем подчеркивается, что подлинное значение в эволюции имеет не выживание, а вклад, сделанный данным генотипом в генофонд следующего и всех дальнейших поколений^[9].

Усвоение популяционистского подхода, в основе которого лежит признание того, что первичной единицей эволюции является популяция, выступающая полем деятельности естественного отбора, существенно стимулировало процесс изменения стиля мышления в биологии.

Долгие годы все биологи в основу своих построений ставили организм, что привело (возможно и неявно) к усвоению организмоцентрического стиля мышления. С созданием дарвиновской теории эволюции была заложена потенциальная возможность для изменения этого стиля. Однако пи сам Дарвин, ни его последователи не смогли реализовать этой возможности. Вероятно, слишком сильна была психологическая установка всей предшествующей биологии, слишком мало еще было накоплено новых фактов, объясняющих и раскрывающих смысл новой концепции.

Лишь с созданием популяционной генетики, концепция организмоцентризма была дополнена популяционистским подходом. «Способы мышления популяционистов и типологов диаметрально противоположны, — пишет Э. Майр. — Популяционист подчеркивает неповторимость любого явления в мире живого. Как среди людей нет двух одинаковых индивидуумов, так нет их и среди других видов животных и растений… Все организмы и жизненные явления обладают индивидуальными особенностями и в совокупности могут быть описаны только в статистических терминах. Индивидуумы или любые другие единицы жизни образуют популяции, для которых мы можем определить арифметическое среднее и статистически оценить изменчивость. Средние цифры являются статистической абстракцией: реальны только индивидуумы, из которых состоит популяция. Конечные выводы типолога и популяциониста прямо противоположны друг другу. Для типолога тип (eidos) реален, а изменчивость — иллюзия, тогда как для популяционистов тип (среднее) — это абстракция, и реальна только изменчивость»^[10]. Трудно представить себе взгляды на природу, которые различались бы сильнее, отмечает Э. Майр. Замену типологического мышления популяционным он считает величайшей идейной революцией в биологии, сменой стиля мышления.

Нельзя не признать выдающейся роли, которую сыграло для биологии внедрение в ее сферу популяционистского способа мышления. Это позволило попять биологические объекты и закономерности в их движении, развитии. На этой основе оказалось возможным применить в биологии кибернетические принципы и терминологию, что блестяще реализовано в трудах И. И. Шмальгаузена. Однако сводить изменение стиля мышления в биологии лишь к внедрению в нее популяционистских представлений вряд ли было бы верно.

Прежде всего, синтез генетики и дарвинизма был реализован отнюдь не только на пути создания популяционной генетики. Не меньшую роль здесь сыграла и экология и другие дисциплины. Нам представляется, что прав К. М. Завадский, когда он выделяет ряд преобразований, имеющих революционное значение в постепенном изменении стиля мышления в современной биологии, отмечая победу популяционистского подхода в эволюционной теории, согласно которому элементарной единицей эволюции является не особь, а местная популяция; в биоценологии — признание биоценоза целостной системой, вне которой невозможно существование отдельно взятых видов; в теоретической биологии — разработку общей теории систем и привлечение внимания к проблеме организованности живого на различных уровнях^[11]. Этот перечень можно продолжить.

Далее, популяционистский стиль мышления не снимает возможности применения организменного подхода на определенных уровнях организации живого (организменном, суборганизменном).

Заслуга популяционного подхода нам видится в том, что этот подход первым поставил под сомнение и нарушил право на гегемонию лишь какого-то одного-единст- венного методологического подхода в биологии. Внедрение популяционистских представлений привело к осознанию ограниченности односторонних абсолютизированных подходов (в том числе и к осознанию недостаточности для всей биологии лишь популяционистского подхода). Оно привело к проникновению в биологию диалектического способа мышления, только на основе которого оказывается возможным синтез знания, объединение различных познавательных подходов и принципов, ведущее к приращению знания.

Таким образом, синтез идей генетики и дарвинизма, основанный на диалектических представлениях, привел в свою очередь к объективной диалектизации биологического знания. Развитие биохимической эволюционной генетики, генетики человека и других разделов генетики на базе молекулярной биологии и в тесном союзе с другими областями биологии, и прежде всего с экологией, создало новую эпоху синтетического подхода к проблемам жизни. Стержневой идеей этого союза является идея эволюции.

На этом пути биология нашего времени вышла на новые качественные рубежи исследований. Объединение современного биологического знания, приводящее к синтезу, к появлению новых теоретико-познавательных возможностей, оказывается реально осуществимым через внедрение в сферу биологического исследования диалектико-материалистических идей.

Еще очень много загадок и трудностей таит в себе наука о жизни. Однако объективная логика ее внутреннего движения показывает, что именно на этом пути, на пути синтетического подхода биологическая наука сможет решить задачи, возлагаемые на нее развивающейся цивилизацией. «Дорога диалектического материализма, — говорил С. И. Вавилов, — доступна далеко не всем. О ней знают многие, но по ней надо научиться ходить, ленинский метод должен быть применен к конкретной работе»^[12]. Современная биология все увереннее и все сознательнее идет по этому пути.

Н. П. Дубинин, И. К. Лисеев

1. К. А. Тимирязев. Избранные сочинения, т. IV. М., 1949, стр. 257— 258. ↑
2. В. И. Ленин. Полное собрание сочинений, т. 45, стр. 30. ↑
3. W. Jogannsen. Elemente der Exaxten Erblichkeitslelire. Jena, 1926. ↑
4. T. H. Morgan. The Scientic Basis of Evolution. London, 1932. ↑
5. Н. К. Кольцов. Структура хромосом и обмен веществ в них. — «Биологический журнал», 1938, т. VII, вып. I, стр. 5. ↑
6. Н. И. Вавилов. Избранные труды, т. 5. М., 1965, стр. 337. ↑
7. В. В. Тимофеев-Ресовский, Н. В. Воронцов, А. В. Яблоков. Краткий очерк теории эволюции. М., 1969, стр. 52. ↑
8. J. Huxley. Evolution, The Modern Synthesis. London, 1942, p. 28. ↑
9. См.: Э. Майр. Зоологический вид и эволюция. М., 1968, стр. 156. ↑
10. Там же, стр. 20. ↑
11. См.: К. М. Завадский. Основные формы организации живого и их подразделения. — «Философские проблемы современной биологии». М.—Л., 1966, стр. 32. ↑
12. С. И. Вавилов. В. И. Ленин и физика. — Собрание сочинений, т. III. М., 1956, стр. 27. ↑