Спроектована адаптивність: прийняття заснованої на проектуванні структури адаптивності

Карта вкрай важлива для всіх мандрівників, від любителів веселого відпочинку до серйозних наукових дослідників. Ця стаття є мапою серії «Спроектована адаптивність» й показує місця, де майбутні статті зупинятимуться на шляху до мети – заснованої на проектуванні структури, що пояснює адаптивність. Щоб усі подорожували разом, в статтях розшифровуватимуть інформацію з рецензованих форумів й даватимуть орієнтири, щоб читачі знали, куди вони прямують.

Куди йде пристосовність, туди йде еволюційна теорія

Адаптивність – це властивість усіх живих істот. Якби організми не могли пристосовуватися до мінливих умов навколишнього середовища, то еволюційній теорії не було б з чим працювати. Еволюціоністи намагаються пояснити, як могла з'явитися пристосованість, оскільки істота не може пристосуватися, поки вона вже не пристосована. Еволюція припускає, що пристосовність таємничим чином виникла внаслідок випадкових генетичних мутацій, які якимось чином виявилися вигідними. Еволюційна теорія пропонує натуралістичне пояснення походження різноманітності життя. Згідно з нею, навколишнє середовище, що змінюється, – через цикли смерті та виживання, які «діють» на організми, що адаптуються, – достатнє для повільного перетворення організмів на зовсім інші види істот.

У прагненні еволюції пояснити виживання найсильніших, в неї, як то кажуть, немає життєздатного пояснення приходу найсильніших. Таким чином, розуміння пристосовності важливе не тільки для розвінчання еволюції, а й для обґрунтування креаційної моделі, яка припускає, що організми створені з безліччю складних механізмів, що дають їм змогу адаптуватися. Але як креаціоністи мають проводити дослідження пристосовності?

Наукова діяльність відбувається в рамках структури ідей та припущень, які визначають сферу дослідження. Стівен Джей Гулд написав свій опус «Структура еволюційної теорії» не для того, щоб надати докази еволюції. Навпаки, його метою було викласти історію наукових обмінів, під час яких було схвалено певні ідеї та затверджено конкретні припущення, що стали еволюційним контекстом, який використовується для інтерпретації природних явищ. Гулд також зазначив, як структура теорії встановлює й визначає пріоритети дослідницьких програм, про що він сказав: «Найкраща стратегія, за твердженням Дарвіна, полягає у вивченні адаптації. Тому адаптації організмів становлять хліб і масло для вивчення в еволюційній біології».¹

В наукових дослідженнях структура й концепція – це конфігурації ідей, що пояснюють складні явища під час розробки теорії. Але не менш важливо описати теорію як мапу, яка задає відправну точку й напрямок руху до пункту призначення під назвою «правдиві пояснення» у сфері природних явищ. Важливість підкріплення теорії обґрунтованими фундаментальними ідеями очевидна. Якщо ідеї та припущення хибні, то дослідники починають рухатися в хибному напрямку і навряд чи доберуться до правдивих пояснень.

Ті, хто виступає проти еволюційної теорії, часто вказують на її помилкові ідеї та припущення, але не пропонують іншої структури для досліджень. Тому було б корисно розробити альтернативну схему підходу до біології, яка докорінно відрізнялася б від еволюційних механізмів. Починаючи з тієї, що базується на інженерних принципах, можна спрямувати дослідження на отримання правдивих пояснень. Для цього в серії «Спроектована адаптивність» пропонується нова концепція:

Інженерні принципи, що лежать в основі того, як створені людиною речі самоналаштовуються на мінливі умови довкілля, є найдоцільнішим способом пояснити, як організми адаптуються.

Теорія адаптивності на основі дизайну

У нас немає книги «Структура теорії дизайну» як аналога роботи Гулда. Концепції, що сприяють розвитку дизайну, просунулися вперед насамперед завдяки: 1) детальному опису повної недостатності дарвінівського механізму; 2) розкриттю колосальних перешкод для еволюції, таких як Кембрійський вибух; 3) виокремленню багатьох характеристик організмів, особливо їхнього інформаційного змісту, що вказують на роботу розумного агента; та 4) розробці раціонального підходу, який дає змогу зробити правдоподібний висновок про дизайн. Але за всієї своєї цінності, ця робота не є чітко сфокусованою структурою, що базується на задумі, для пояснення пристосовності.

Доктор Девід Сноук з Піттсбурзького університету заклав важливе підґрунтя для прихильників Розумного задуму, щоб використовувати інженерні принципи для проведення досліджень в системній біології.² Його робота є частиною фундаменту теорії задуму.

Одна з цілей цієї серії статей «Спроектована адаптивність» – закласти додатковий фундамент. Кілька статей починаються з заміни застарілого основного механізму еволюції на свіжий, інженерний підхід до адаптивності, який включає в себе останні біологічні відкриття. Одна з передумов полягає в тому, що інженерна парадигма в сучасній біології є фундаментальною, й тому інженерні принципи повинні спрямовувати біологічні дослідження.³ Люди проєктують адаптивні механізми та системи, незмінно включаючи внутрішні особливості, які контролюють стосунки об'єкта з навколишнім середовищем. Отже, структура теорії дизайну може використовувати інженерні принципи для більш точної інтерпретації висновків про біологічні функції в контексті вроджених систем живої істоти.

Дослідження, інтерпретації, причини: Чому вихідні точки мають значення

Зараз дуже вдалий час для розробки нової теорії, заснованої на інженерних знаннях. В наступних статтях буде показано, як еволюційні біологи все більше розходяться в думках щодо теорії. На нещодавній конференції – «Нові тенденції в еволюційній біології: Біологічні, філософські та соціальні наукові перспективи» – обговорювали, чи потрібно розширювати або навіть оновлювати еволюційну теорію, щоб врахувати нові відкриття, які наголошують на неймовірній складності живих систем та серйозних проблемах, які вони створюють для еволюції. Один з ключових організаторів, Кевін Лаланд з Університету Сент-Ендрюса, зазначив, що «дискусія стала свідком невеличкої зустрічі умів».⁴ Раніше в статті у науковому журналі Nature було представлено протилежні думки щодо питання «Чи потребує еволюційна теорія переосмислення?». В статті зазначалося, що «дослідники розходяться в думках щодо того, які процеси слід вважати фундаментальними».⁵ Чому еволюціоністи так різко розійшлися в думках? Відповідь криється в тому, чи є ідеї та припущення еволюційної теорії правильною відправною точкою й напрямком для досліджень.

Нещодавні дебати повернулися назад через усю еволюційну літературу до того, як Дарвін спочатку прийняв домінуючий погляд на адаптацію з боку навколишнього середовища. Він вирішив пояснити адаптацію з точки зору «екстерналізму». Згідно з поглядами Дарвіна, організми сприймаються як пасивна глина для ліплення, основна форма якої з часом формується під впливом довкілля.⁶ Форма нав'язується організмам ззовні. Навколишнє середовище ліпить з них різноманітні природні форми. Припущення «організм як модельна глина» – це припущення статус-кво. Воно формує інтерпретацію результатів досліджень, зосереджених на тому, де відбувається ключова дія – взаємовідносини між організмом й навколишнім середовищем.

Нещодавня боротьба в еволюційному таборі за фундаментальні процеси розгортається довкола відкриттів широко розповсюджених та складних внутрішніх механізмів, які організми використовують для самоналаштування до умов, що змінюються.⁷ На думку одного з учасників конференції «Нові тенденції», невідповідність між спостереженнями та теорією призводить до «глибоко заплутаних» причинно-наслідкових пояснень.⁸ Біохімік Майкл Дентон зазначає, що напруженість зростає через те, що «для більшості англомовних біологів немислимо, що живі істоти можуть містити значний ступінь порядку, який виникає в рамках основних внутрішніх фізичних функцій», – ідея, яка багатьом здається «дуже чужою» для їхнього способу мислення.⁹

Нинішня невпевненість еволюціоністів у тому, наскільки нові відкриття відповідають їхній теорії, дає рідкісну можливість нееволюціоністам оформити ці дані в нову теорію, що не містить еволюційних пояснень.

Теорія, що об'єднує інженерну причину і принципи

В науковій літературі описано десятки дивовижних систем всередині істот, які виявляють контроль гнучкого вирішення проблем. В наступній частині цієї серії ми розповімо про відродження інтересу до моделі під назвою структуралізм (різновид інтерналізму) для пояснення нових відкриттів.

Однак відновлений інтерес до структуралізму сам по собі все ще не досягає мети. Краще організувати дослідження в теорії пристосовності, орієнтовану на організми та засновану на дизайні. Дослідники, які готові припустити, що організми можуть бути спроектовані, могли б сформулювати теорію, яка дала б їм змогу припустити, що різноманітні системи організмів мають якусь виявлену мету (цілі), яку можна виявити, та що ці системи працюють відповідно до інженерних принципів.

Наприклад, якщо запустити програму досліджень на основі дизайну, щоб з'ясувати, чи діють ті самі принципи, які регулюють функції в транспортних засобах, створених людиною, також і в істотах, які подорожують в різних середовищах? В транспортних засобах, створених людиною, внутрішній контроль конструкції виявляє складні впливи й диктує конкретні заходи щодо їх усунення. Згідно з теорією, заснованою на дизайні, аналогічна вроджена здатність до самоналаштування має бути передбачена і в організмах. Тобто організми протягом кількох поколінь можуть активно визначати умови довкілля, а вроджені системи можуть контролювати вираження спектра ознак (фенотипів) на основі відносно стабільного набору інструкцій в геномі. Теорія, заснована на дизайні, могла б допомогти уточнити весь ступінь внутрішнього контролю.

У цій серії статей ми зосередимося на інженерній причинності. Вона відрізняється від філософської, психологічної, теологічної або іншої причинності. Об'єктивність є її відмінною характеристикою. До причинно-наслідкових ланцюжків включаються тільки елементи, що перевіряються. В наших серіях статей ці ланцюжки зазвичай пов'язують генетичну або епігенетичну інформацію через конкретні клітинні системи зі зміненими ознаками, а потім із конкретними умовами навколишнього середовища, з якими вони пов'язані.

Безперервне відстеження стану навколишнього середовища: Інженерний засіб для заповнення ніш

Якби вчені з інженерними поглядами висунули гіпотезу про те, як істоти поширюються різними нішами (та, можливо, піддаються видоутворенню), вони могли б написати трактат під назвою «Про походження видів за допомогою безперервного відстеження навколишнього середовища». Недостатньо просто визначити конструктивні особливості систем. Ці особливості мають бути вписані в якусь концептуальну схему. Таким чином, основна частина цієї серії статей буде присвячена механізмам, за допомогою яких організми виявляють риси, що дають їм змогу уважно стежити за мінливими умовами й відповідним чином адаптуватися. Це пояснення адаптивності отримало описову назву Continuous Environmental Tracking (CET) [Безперервне відстежування стану довкілля] та було презентоване на кількох наукових конференціях в 2016 році.¹⁰

Адаптивність – це спроектована система управління всередині організмів, яка підтримує відносини між організмом й навколишнім середовищем шляхом відповідної самокорекції. Вроджені системи організму визначають його реакцію.¹¹ Інженери знають, що вони повинні створювати динамічні машини, щоб відповідати динамічним умовам навколишнього середовища. Якщо інженери можуть використовувати систему стеження для виявлення й підтримки спостереження за рухомою ціллю, то чи можуть істоти використовувати аналогічну загальну стратегію, яка використовує різні типи механізмів для відстеження мінливих умов?

Основними, добре підібраними елементами, що лежать в основі самоналаштовувальної властивості систем стеження, є 1) вхідні датчики для збирання даних про зовнішні умови; 2) внутрішнє програмування, що задає еталонні значення, та логічні сегменти, які порівнюють вхідні дані з еталоном й вибирають відповідну реакцію; і 3) вихідні виконавчі механізми для виконання реакції. Шлях від основного стану до адаптації проходить через ці компоненти, й видалення будь-якого з них зупиняє самокорекцію. Дослідження показують, що організми мають такі самі елементи й використовують їх для відстеження мінливих умов і отримання конкретних результатів.

Ці нещодавно описані внутрішні механізми мають деякі дивовижні характеристики. Такі вроджені механізми дають результати, які регулярно описуються як «регульовані», «швидкі», дуже часто «повторювані» і, що дивно, іноді навіть «зворотні» – слова, які підходять до результатів інженерних систем.

Більшість захопливих подій, вочевидь, відбувається там, де організми взаємодіють із навколишнім середовищем. В кількох наступних статтях ми обговоримо ключові особливості дизайну, виявлені на кордонах навколишнього середовища, які забезпечують інженерну адаптацію.

Всі організми мають інтерфейси з навколишнім середовищем. Для адаптивності інтерфейси можна розглядати як шлюзи. Якщо знайти аналогію в сучасному комп'ютерному світі – то вони діють як брандмауер з метою контролю й безпеки. З цим пов'язано те, що жодна умова сама по собі не є стимулом для організму. Внутрішнє програмування має визначити її як стимул. Потім організм має бути обладнаний сенсором для виявлення зазначеної умови. Інший принцип проєктування полягає в тому, що для спільної роботи двох автономних сутностей вони мають бути пов'язані системою інтерфейсу, що дає змогу здійснювати «ділові операції».¹²

Спроектовані, активні істоти, що розв'язують проблеми... НЕ пасивна глина для ліплення

Коли дослідники бачать повторювані, схожі категорії змін, які описуються як регульовані, швидкі та повторювані, вони повинні визнати їх такими, що відповідають відмінним очікуванням дизайну. Система, яка постулює, що істоти були спроектовані, є розумною. У створених людиною речей внутрішні особливості регулюють їхні стосунки з навколишнім середовищем, і здається, що це повинно бути правильним і для організмів. Це означає, що й внутрішня форма, й пристосовність регулюються внутрішніми системами. Таким чином, реальність розумного задуму ставить під сумнів усю обґрунтованість самої теорії екстерналізму Дарвіна, а не тільки її самодостатність.

Якщо модель адаптації на основі дизайну, яка постулює, що організми постійно відстежують зміни довкілля, є правильною, то вона підкреслює, що організми є активними істотами, які вирішують проблеми, а не пасивною глиною для ліплення. Саме вроджені механізми істоти, що самоналаштовується, виробляють відповідні для змін рішення, які передують змінам умов, а не викликаються ними. Чи можливо, що істоти активно відстежують мінливі умови, а не пасивно змінюються з часом під «тиском», щоб заповнити нові ніші?