Самоорганизация — источник и основа эволюции систем
В существующих теориях эволюции основное внимание обращалось на воздействие окружающей среды на систему. Именно в изменении или же возникновении новых факторов среды видели в прошлом главную движущую силу эволюции.
Даже в дарвиновской теории происхождения новых видов растений и животных путем естественного отбора главный акцент делался на среду, которая выступала в качестве определяющего фактора адаптации живых систем к изменяющимся условиям их существования. Не подлежит сомнению, что внешние условия, среда обитания оказывают огромное влияние на эволюцию, но это влияние в не меньшей степени зависит также от самой биосистемы, ее состояния и внутренней предрасположенности к примененям.С точки зрения парадигмы самоорганизации становится ясным, что условием развития не только живых, но и динамических систем вообще является взаимодействие системы и окружающей ее среды. Только в результате такого взаимодействия происходит обмен веществом, энергией и информацией между системой и ее окружением. Благодаря этому возникает и поддерживается неравновесность, а это в конечном итоге приводит к спонтанному возникновению новых структур. Таким образом, самоорганизация выступает как источник эволюции систем, так как она служит началом процесса возникновения качественно новых и более сложных структур в развитии системы.
Конечно, на разных уровнях эволюционной лестницы самоорганизация приобретает свой специфический характер. Так, уже на предбиологической стадии возникают автопоэтические системы, которые не просто взаимодействуют со средой, но постоянно обновляют себя и тем самым поддерживают свое существование и относительную автономность. Самой элементарной автопоэтической живой системой является клетка, которая непрерывно обновляет состав своих молекул в результате взаимодействия двух противоположных процессов ассимиляции и диссимиляции. Именно в процессе самообновления элементов автопоэтических систем некоторые ученые видят не только прообраз метаболизма, но и обмена веществ в целом.
Противоположны им аллопоэтические системы, функционирование которых жестко задано извне. Типичными системами такого рода являются машины, которые конструируются с целью производства определенной продукции.В последние десятилетия предпринималось немало попыток описания эволюции в терминах современных научных теорий. Наиболее интересным из них представляется, во-первых, кибернетический подход, развитый английским биологом-кибернетиком Россом Эшби, который связывает эволюцию с достижением ультраустойчивого состояния, при котором система постепенно адаптируется к своему окружению, пока не достигнет равновесия. В отличие от парадигмы самоорганизации здесь не обращается внимания на то, что в ходе эволюции происходит усиление, интенсификация взаимодействия системы с окружающей средой. Вместо этого постулируется, что когда система достигает стабилизации, то ее взаимодействие со средой завершается равновесием. Но равновесие не исключает взаимодействия и к тому же является относительным.
Во-вторых, для изучения эволюции нередко обращаются к математической теории катастроф, разработанной французским математиком Рене Томом (р. 1927). Однако она, пожалуй, в еще большей степени не подходит для представления эволюционных процессов, так как рассматривает развитие от заданного равновесного состояния системы к другому как «катастрофу». Такой подход представляется вполне убедительным, когда речь идет о переходе от устойчивого состояния (например, корабля, самолета, сооружения) к неустойчивому и в конце концов к катастрофе. Но эволюционные процессы имеют совершенно противоположный характер — они приводят к возникновению более устойчивых динамических систем.
Чтобы понять, почему самоорганизация составляет основу эволюции систем, необходимо напомнить, что в структурах спонтанный порядок и устойчивая динамическая структура возникают благодаря усилению флуктуаций, а последние от системы с окружением. Непрерывное их взаимодействие на всем существования системы определяет последней.
Это означает, что системы соответствующим образом влияет на развитие среды, точнее говоря, тех окружающих систем, с которыми она взаимодействует. Вот почему здесь с оговорками говорить не просто об эволюции, а о коэволюции.Обычно при постепенные изменения, которые этом происходят, характеризуют случайные, а совокупный их результат — необходимый. Хотя такое и существование между тем не менее не взаимодействия между двумя взаимодополняющими сторонами единого процесса эволюции. Парадигма же самоорганизации позволяет это сделать. Действительно, на при самоорганизации происходит процесс расширения или усиления флуктуаций увеличения неравновесности системы под воздействием среды. Этот процесс остается незаметным на макроуровне, пока изменения не достигнут некоторой критической после которой спонтанно возникает порядок или структура.
Поскольку флуктуации представляют собой случайные отклонения системы, постольку можно сказать, что самоорганизации, а следовательно, и эволюции выступают на микроуровне системы. Но результат 'их взаимодействия также не является однозначно детерминированным, как об этом часто заявляют. Именно здесь сложившиеся традиционные отличаются от современных. В самом деле, в критической точке открывается по два возможных пути эволюции системы, что математики выражают термином «бифуркация», означающим раздвоение разветвление. Какой путь этом «выберет» в значительной степени случайных факторов, так что ее предсказать с достоверной определенностью. Но когда такой путь то дальнейшее системы подчиняется уже детерминистским.
Таким образом, динамику системы или ее эволюцию вообще следует рассматривать как единство двух дополняющих сторон единого процесса развития, а именно — случайности и необходимости. Процесс расширения флуктуаций как случайных факторов эволюции не следует рассматривать в форме их простого накопления, как это нередко представлялось в отечественной литературе. На самом деле случайные процессы взаимодействуют друг с другом, причем результат такого взаимодействия не может быть предсказан заранее.1
Различение соответствия алгоритмов развития всех сфер жизнедеятельности человека, в том числе и экономической, с алгоритмами всеобщего развития, фиксируемыми через принципы универсального эволюционизма, позволяет сделать вывод о наличии алгоритма развития цивилизации в целом, включающего эволюцию человека как биологического вида, и эволюцию культуры.
Последний аспект эволюции раскрывается через рассмотрение пути к единой культуре.Внутренние противоречия на разных уровнях организации живых систем составляют источник их развития и определяют характер «борьбы за существование». На уровне популяций эти противоречия выступают в форме единства и борьбы особей внутри популяции, на уровне вида — единства популяций, составляющих вид, и в то же время конкуренции между ними, которая может привести к формированию сначала разновидностей, а потом и нового вида. Результатом этого сложного процесса является устранение от размножения отдельных организмов, популяций, видов и других уровней организации живых систем. Нередко естественный отбор характеризуют как процесс выживания наиболее приспособленных организмов. Впервые такую формулировку употребил известный английский философ Герберт Спенсер (1820—1903), у которого ее заимствовал сам Ч.Дарвин. Впоследствии она получила широкое распространение среди биологов.
Если вдуматься, то такую характеристику нельзя считать корректной, поскольку выражение «приспособленность» допускает различные степени, словесно определяемые с помощью терминов «большая или меньшая приспособленность». Действительно, как можно оценить, какой вид является более приспособленным к условиям существования, например, слоны или тигры? Кроме того, даже при меньшей степени приспособления допускается возможность размножения. В отличие от этого элиминация, или устранение от размножения, имеет однозначный смысл и точно определяет результат естественного отбора. Ведь о результатах естественного отбора можно судить только ретроспективно, т.е. задним числом. Вот почему английский биолог Джулиан Хаксли (1887—1975) рекомендует употреблять термин «уничтожение неприспособленных» вместо термина «выживание приспособленных». Однако естественный отбор имеет не только негативный, -но и творческий характер. В самом деле, путем такого отбора не только устраняются старые формы жизни, но создаются новые, более совершенные формы.
Первоначальная теория Дарвина в дальнейшем подверглась значительным уточнениям, дополнениям и исправлениям, которые привели в конце концов к возникновению новой синтетической теории эволюции.
Эта теория действительно представляет собой синтез основных эволюционных идей, и прежде всего идеи естественного отбора Дарвина, с новыми результатами биологических исследований в области наследственности и изменчивости.
Современная теория эволюции раскрывает также конкретные типы механизмов естественного отбора:
- при стабилизирующем отборе устраняются все заметные отклонения от некоторой средней нормы, вследствие чего не происходит возникновения новых видов. Такой отбор играет незначительную роль в эволюции, поскольку сохраняет уже устоявшиеся формы живых организмов, в том числе и таких древних, как, например, кистеперые рыбы;
- ведущей (движущей) формой отбора является такая, которая подхватывает мельчайшие изменения, способствующие прогрессивным преобразованиям живых систем и возникновению новых, более совершенных видов;
- при деструктивном отборе, который обычно происходит при резком изменении условий существования организмов, многочисленная группа особей среднего типа попадает в неблагоприятные условия и погибает;
- более сложный характер имеет сбалансированный отбор, когда речь идет о существовании и смене адаптивных, или приспособительных, форм;
-при отборе с повышенной изменчивостью преимущество в отборе получают те популяции, которые отличаются наибольшим разнообразием по тем или иным признакам.
Следует, однако, отметить, что перечисленные типы отбора очень редко встречаются в «чистом» виде.
Важным новым результатом синтетической теории было ясное установление тех исходньк объектов, которые служат предметом исследования эволюционной теории. Ч.Дарвин в своей теории говорит об эволюции в рамках вида, о чем свидетельствует уже заголовок его книги «Происхождение видов». В синтетической теории элементарной единицей эволюции служит популяция, поскольку именно в ее рамках происходят наследственные изменения генофонда.
Другое существенное отличие синтетической теории эволюции от дарвиновской состоит в четком разграничении областей исследования: микроэволюции и макроэволюции. Эти термины впервые были введены в 1927г. отечественным генетиком Юрием Александровичем Филипченко (1882—1930) для характеристики разных масштабов эволюции. Дальнейшее уточнение они получили в работах известного российского генетика Николая Владимировича Тимофеева-Ресовского (1900—1981).1