Крактий обзор теории аутопоэза

 

В.И.Моисеев

 

1. Теория аутопоэза У.Матураны и Ф.Варелы: паттерн и структура, признаки аутопоэтических систем, автономность (операциональная замкнутость), клетка как минимальная естественная аутопоэтическая система

 

Одна из современых теорий определения жизни – так называемая теория Сантьяго, или теория аутопоэза[1].

Теория аутопоэза – одна из современных попыток выразить критерий жизни. Авторы этой концепции – чилийские нейробиологии Умберто Матурана и Франциско Варела, работавшие в университете Сантьяго.

Важные понятия этой теории – понятия «паттерн» и «организация». Под паттерном имеется в виду некоторый тип структуры, характерный для множества частных реализаций этой структуры. Организация – частная реализация паттерна. Например, паттерн любого стула – наличие опоры и сиденья. Организация отдельного стула – тот конкретный способ, каким реализуется опора и сиденье в данном стуле (допустим, в виде четырех ножек, мягкого сиденья и спинки, сделанных из дерева). Используя термины Аристотеля, можно было бы сравнить паттерн с родовой формой, организацию – с индивидуальной формой и материей. Пытаясь дать определение жизни, авторы теории аутопоэза имеют в виду в первую очередь определение паттерна всех живых систем. Предполагается тем самым, что у всех форм жизни один паттерн и разные организации. Сформулировать необходимый и достаточный признак жизни означает в точности выразить паттерн только живых систем.

В качестве критерия жизни авторы предлагают рассмотреть так называемые аутопоэтические системы. Система может быть названа аутопоэтической если только если для нее выполнены следующие пять условий:

1. Система представляет собою сеть взаимодействий на некотором множестве элементов. Под сетевой структурой здесь имеется в виду особый паттерн организации, в котором каждый элемент влияет на каждый (в смысле причинно-следственных отношений).

2. В качестве элементов сети выступают процессы.

3. Это физические процессы.

4. Это процессы воспроизводства системы, т.е. результатом этих процессов является постоянное восстановление и возможное изменение системы.

5. Граница сети – также один из элементов сети, т.е. она находится в сетевом взаимодействии со всеми остальными элементами (это условие было добавлено авторами, чтобы отличить аутопоэтические системы от гиперциклов Эйгена[2], для которых верны только первые 4 признака).

Признаки 1-3 и 5 задают так называемую автономную, или операционально замкнутую систему. Такая система только испытывает неспецифическую активацию со стороны внешней среды, определяясь в своем развитии преимущественно внутренними закономерностями. Все причины автономной системы лежат внутри системы. Такая система представляет собою фрагмент реальности, относительно изолированный от окружающей среды по каузальной структуре. Внешняя среда не может извне определить автономную систему, прорвать ее каузальную непроницаемость – вот пожалуй тот главный смысл, который несет в себе идея аутопоэза.

Понятие операциональной замкнутости вполне совместимо с понятием термодинамической открытости живой системы. В случае автономности речь идет о причинно-следственных связях, в то время как термодинамическая открытость рассматривает проблемы обмена энергией и веществом с окружающей средой. Автономная система вполне может определяться к эволюции только внутренними причинами, в то же время активно обмениваясь со средой энергией и веществом. Аутопоэтическая система – автономная система на физических процессах. Обратно, если нас не интересует природа процессов, и мы допускаем возможность системы с признаками 1-3 и 5 на нефизических процессах, то это случай автономной системы. Таким образом, физичность процессов – важный, с точки зрения авторов, признак аутопоэтической системы. Типичным примером простейшей естественной аутопоэтической системы является живая клетка. Все физико-химические процессы в ней находятся в сложных сетевых взаимодействиях (например, ДНК определяет структуру ферментов, которые осуществляют и регулируют в том числе процессы редупликации ДНК), в результате протекания этих процессов клетка постоянно воспроизводится, наконец мембрана клетки (граница сети) активно взаимодействует с остальными клеточными процессами. Интересно, что рассмотрение клетки в качестве аутопоэтической системы приводит, в частности, к тому выводу, что геном клетки не может только определять все остальные процессы, не испытывая одновременно влияния с их стороны. Единственным полным детерминантом аутопоэтической сети является только сама сеть.

 

  2. Теория аутопоэза У.Матураны и Ф.Варелы: связь теории аутопоэза с синергетикой, формула «life is cognition», развитие аутопоэтических систем, объем инвариантности, естественный порядок.

 

 

Аутопоэтичность касается только паттерна живых систем, и полная теория жизни получится при учете разных видов организации этого паттерна. Фритьоф Капра в книге «Паутина жизни»[3] предлагает рассматривать синергетику как теорию организации аутопоэтических систем. Например, операциональная замкнутость аутопоэтической системы согласуется с поведением фазовой кривой в странном аттракторе, когда присутствует детерминистичность, но нет устойчивости в поведении системы – первоначально малое отклонение экспоненциально нарастает во времени. В этом случае даже казалось бы одно и то же воздействие внешней среды будет все равно давать некоторые флуктуации, в связи с чем система будет отвечать существенно по-разному на практически одинаковые влияния внешней среды. Так в понятиях синергетики может быть проиллюстрирована идея автономности системы.

Прямое причинное воздействие внешней среды на систему – признак разрушения аутопоэтической организации.

Аутопоэз авторы рассматривают как одновременно паттерн разума, принимая формулу «life is cognition» - «жизнь есть познание». Для обладания разумом не обязательно обладать нервной системой. Пока аутопоэтическая система существует, ее активность выражает начало автономной организации, и в этом смысле – начало разумности.

Развитие аутопоэтических систем не затрагивает их паттерна, но только организацию. Развитие проходит этапы одноклеточных и метаклеточных систем, последние включают в себя многоклеточные организмы и сообщества организмов. Правда, с метаклеточными системами возникает проблема, считать ли их настоящими аутопоэтическими системами. Матурана и Варела склоняются к мысли, что это лишь автономные, но не аутопоэтические системы, в то время как немецкий социолог Николас Луман, развивающий идеи аутопоэза в приложении к социальным системам, придерживается позиции отождествления автономных и аутопоэтических систем. В этом случае система может быть организована на информационных процессах, которые уже не обязательно обладают физической природой.

Когда возникают метаклеточные системы, происходит образование иерархических автономных систем, и автономная система нового уровня включает в себя несколько автономных подсистем. Эти подсистемы, включаясь во внешние сетевые отношения, остаются относительно операционально замкнутыми, не столько причинно определяя, сколько более неспецифично активируя друг друга и каждый раз индивидуально отвечая на подобную активацию. Такой процесс авторы называют «сопряжением» систем.

Для каждой аутопоэтической системы можно говорить о некотором объеме инвариантности – множестве состояний системы, в которых она сохраняет паттерн аутопоэза. С этой точки зрения можно выделять два вида воздействий на систему - возмущающие и деструктивные. Первые сохраняют паттерн жизни, вторые его разрушают. Развитие аутопоэтических систем связано с расширением своего объема инвариантности.

Авторы теории аутопоэза относят себя к «системным механицистам» – сторонникам казалось бы физико-химического редукционизма в биологии, но с допущением некоторых системных функциональных эффектов на множествах физических процессов. Физика изучает сети на элементах, в то время как биология – сети на процессах. Поэтому биология не вполне сводима к физике. Можно сказать и так, что у физических систем – другой паттерн организации.

Аутопоэтическая система находится в состоянии постоянной необратимой эволюции, поскольку обратимость связана с воспроизведением тех же следствий при одних воздействиях внешней среды, что отрицает автономность системы. Получая постоянную активацию со стороны среды, аутопоэтическая система каждый раз уникально отвечает на нее, образуя неповторимую траекторию своего изменения. Кроме естественного отбора, в эволюции аутопоэтических систем действует принцип естественного порядка, выражающийся законами сетевой и нелинейной организации систем (например, в форме законов нелинейных дифференциальных уравнений или теории клеточных автоматов).

 

3. Теория аутопоэза У.Матураны и Ф.Варелы: аутопоэтические модели нервной и других систем организма, язык как аутопоэтическая система, проблема аутопоэза как критерия жизни

 

Матурана развивает идеи аутопоэза в приложении к функционированию и развитию нервной системы. Он строит свой подход в противопоставлении к господствующей в нейробиологии концепции презентационизма, согласно которой нервная система отражает происходящие во внешнем мире события. Это было бы возможно только при неавтономности нервной системы, когда среда оказалась бы причиной изменения происходящих в нервной системе событий. Поскольку, согласно Матуране, нервная система операционально замкнута, то она не столько отражает внешний мир, сколько воспроизводит свою внутреннюю активность, постоянно и неспецифически активируясь внешней средой. В книге «Древо познания» авторы теории Сантьяго приводят в обоснование этой позиции интересные факты из психофизиологии зрительного восприятия. Приведу два примера.

В 1672 г. Отто фон Герике открыл явление цветных теней – цвет тени определяется не только длиной волны, идущей от области тени, что можно было бы ожидать с чисто физической точки зрения, но и контрастом (сравнением) с окружающими цветами. Например, серый цвет на зеленом фоне приобретает розоватый оттенок. С чисто физической точки зрения такого оттенка не существует. Он возникает как результат деятельности нервной системы, которая включает результаты сравнений в определения образов. Пусть С₁, С₂ – некоторые два цвета. Если цвет С₁ дан на фоне С₂, то в С₁ возникают два аспекта цвета: 1) С₁ как самоцвет, т.е. некоторая индивидуальность данного цвета, выделяющая его среди всех остальных цветов. Аспект самоцвета цвета С₁ можно обозначить через С₁¯С₁ – «цвет-С₁-при-условии-себя». 2) С₁ как иноцвет, образующийся как оттенок цвета С₁ на фоне цвета С₂. Такой аспект можно обозначить как С₁¯С₂ – «цвет-С₁-при-условии-цвета-С₂». Единство всех аспектов цвета С₁ образует полноцвет, включающий в себя все свои моды. В нашем случае, если С₁ дан только на фоне С₂, то полноцвет С₁ равен сумме С₁ = (С₁¯С₁ + С₁¯С₂). Только самоцвета даются физически. Что касается иноцветов, то они выступают как «вторичные качества», образующиеся лишь в нашем сознании, в результате внутренней деятельности нервной системы. Усиливая момент иноцвета, доводя его до всей полноты определения цвета, авторы, например, пишут: «мы можем установить корреляцию между нашими названиями цветов и состояниями нейронной активности, но не длинами волн»[4].

Еще один пример связан с так называемым слепым пятном. Это область отсутствия изображения, которая вызывается местом начала зрительного нерва на сетчатке. Однако обычно мы не видим этой слепой зоны. Почему? Воспринимаемый объект О дает свои изображения в правом и левом глазу. Обозначим изображение в правом глазу в виде О_R, изображение в левом глазу – в виде O_L. Если правое изображение попадает в слепую зону правого глаза, то O_R не видно. Однако продолжает быть видимым левое изображение O_L, и мы продолжаем «полувидеть» объект. И только если закрыть один глаз, а во втором изображение подвести к слепой зоне, то мы заметим эффект исчезновения изображения. Следовательно, каждое изображение имеет комплексный характер, объединяя в себе правые и левые аспекты: O = (O_R + O_L).

Итак, в силу внутренней деятельности нервной системы мы можем как видеть то, чего нет (иноцвета), так и не замечать того, что есть (слепое пятно). Подобные примеры, с точки зрения авторов теории аутопоэза, призваны подорвать доверие к презентационистской модели нервной системы.

Аутопоэтическая или автономная трактовка может быть применена к другим системам организма, например, в ряде работ Варелы рассматривается модель иммунной системы как аутопоэтической системы. Вызывание стереотипного иммунного ответа на внешний агент как чужеродное образование характеризует скорее аварийный режим работы иммунитета, когда снижается автономность, и внешняя среда близка к детерминации работы иммунной системы. В нормальном режиме идет скорее процесс поддержания молекулярной индивидуальности организма, в котором приток внешнего субстрата и автономное реагирование на него есть важный фактор поддержания и развития иммунных сил организма.

Подобным образом рассматриваются модели взаимодействия нервной, иммунной и эндокринной систем в рамках единой аутопоэтической системы организма. Важную роль в обеспечении сетевых взаимодействий этих подсистем играют нейропептиды – низкомолекулярные белки, которые одновременно выполняют функции нейромедиаторов, иммунных факторов и тканевых гормонов. Сетевое взаимодействие трех подсистем лежит в основании моделей психосоматической медицины.

Метаклеточные автономные системы, надстраиваясь над аутопоэтическими системами, выражают себя в поведении, языке, мышлении. Матурана рассматривает язык как семиотическую автономную систему, в которой возникает общение 2-го порядка – общение по поводу общения. Процесс познания и мышления также может быть описан в терминах сетевых взаимодействий и процессов самоорганизации. Правда, одним из этапов развития мышления является развитие процессов абстрагирования, которые, наоборот, направлены на разрывы сети взаимодействий и выделение в чистом виде отдельных элементов мыслительной сети. До сих пор в западном мировоззрении, считают авторы, господствовало именно такое мышление, которое привело ко многим кризисным явлениям в западной культуре. Теория аутопоэза призвана преодолеть антисетевое мышление, возвращая нас к сетевой структуре жизни и самого бытия.

Вкратце изложив основные положения теории аутопоэза, давайте вновь вернемся к проблеме критерия жизни. Является ли понятие аутопоэтической системы необходимым и достаточным признаком нашей интуиции жизни?

Кажется, что авторы этой теории, сами того не замечая, дают отрицательный ответ на поставленный вопрос. Франциско Варела пытался найти модель искусственной аутопоэтической системы, которая была бы проще чем клетка. В качестве таковой, с его точки зрения, могут выступать некоторые мицеллярные образования, обладающие мембраной и включающие различные физико-химические реакции. Такие мицеллы, по мнению Варелы, уже являются аутопоэтическими, и, следовательно, живыми системами.

Мне же представляется, что выполнение условий аутопоэза для такого рода объектов, которые вряд ли могут быть отнесены к живым с точки зрения нашей интуиции, лишь указывает на необходимость, но недостаточность аутопоэза как признака живых систем. Да, вполне можно согласиться с авторами, что все живые системы – это аутопоэтические системы. Но вряд ли можно утверждать, что все аутопоэтические системы, в том числе упомянутые мицеллярные образования, являются живыми.

Оценивая теорию аутопоэза, следует отметить, что это новый шаг к пониманию феномена жизни, сравнительно с моделями неодарвинизма. В неодарвинизме еще многие модели сохраняют классические принципы линейности и детерминизма. Например, предполагается, что гены определяют фены, геном полностью детерминирует фенотип организма. Сильная сторона теории аутопоэза – идея сетевых отношений. Последовательно распространяя этот концепт на все уровни и формы жизни, авторы теории аутопоэза получают новый, более органичный и реалистичный образ жизненных процессов. В то же время все конструкции теории аутопоэза, в терминах Теории Life, по-прежнему принадлежат лишь общему экрану физической онтологии. Авторы сами относят себя к механицистам и практически игнорируют специфику «внутреннего» в понимании феномена жизни. Хотя Матурана распространяет сетевые отношения на язык и мышление, но остается неясным, на каком субстрате в этом случае протекают процессы самоорганизации, и как этот субстрат соотносится с физикой живого. По-видимому, философия авторов теории аутопоэза близка философии Аристотела (форма как паттерн и материя как организация) и окказионализму (отход от детерминизма в пользу некоторых «условий» и «поводов», активирующих, но не определяющих автономный процесс). Аутопоэз – современная версия определения Аристотелем жизни как первой энтелехии живого тела. Чтобы понять жизнь, нужно выявить общую форму (паттерн) всех живых тел, которая, однако, не существует сама по себе, но всегда дана как одно из проявлений тела. Однако в состав паттерна жизни авторы не включают телеологию, столь характерную для перипатетизма. Цели, как элементы сети, появляются только на уровне поведения и языка, т.е. на достаточно высоком уровне метаклеточных автономных систем. Теория аутопоэза – это, по-видимому, некоторая переходная модель, делающая новый шаг в направлении к более холистическому образу жизни. И у этой модели также есть свое холистическое бессознательное, звучащее в самом термине «аутопоэз». Когда произносишь это слово, возникает явный холистический смысл, выражающий нечто  обращенное на себя и само-творящее. Многие смыслы теории аутопоэза оказываются окруженными этакой «аурой жизни». Но весь вопрос в том, удается ли «сознательной» части этой теории выразить адекватно интуицию жизни. В явных средствах теории чувствуется более холодный и неорганический функционализм, который, как мы видели, не находит в себе препятствий и при распространении на интуитивно неживые объекты.