Возможный экспериментальный тест

Согласно принятой теории, уникальные формы хи­мических и биологических систем должны быть предсказуемы на основе принципов квантовой механики, электромагнетизма, энергетической причинности и так далее, прежде чем они появляются впервые. Со­гласно гипотезе формативной причинности, напро­тив, уникальные формы не могут быть предсказаны заранее; можно предсказать только набор возмож­ных форм. Таким образом, в принципе неспособ­ность принятой теории сделать предсказания уни­кальных форм будет аргументом против этой теории и в пользу гипотезы формативной причинности. Но на практике вывод об этой неспособности никогда не может быть окончательным: возможно осущест­вить лишь приближенные вычисления, и потому за­щитники принятой теории всегда могут возразить, что предсказания уникальных форм станут возмож­ны, если в будущем будут проведены более точные расчеты.

К счастью, гипотеза формативной причинности от­личается от принятой теории и в другом важном аспекте. Согласно последней, причины, приводящие к появлению формы в первый, или в сотый, или в биллионный раз, должны действовать совершенно одина­ково, поскольку предполагается, что они неизменны. То же вытекает из теорий, которые стремятся объ­яснить эмпирически наблюдаемые формы с помощью вечных архетипных Форм или трансцендентных мате­матических истин. Но согласно гипотезе форматив­ной причинности, форма системы зависит от накапли­вающегося (кумулятивного) морфического влияния предыдущих подобных систем. Тогда это влияние бу­дет сильнее в биллионном случае, нежели в тысячном или в десятом. Если бы этот кумулятивный аспект фор­мативной причинности мог быть продемонстрирован на опыте, стало бы ясным отличие этой гипотезы как от принятой теории, так и от теорий платоновского или пифагорейского типов.

В случае морфических единиц, которые существо­вали очень длительное время, тысячи миллионов лет, для атома водорода морфогенетическое поле настолько прочно установилось, что оно будет практически неиз­менным. Даже морфогенетические поля морфических единиц, появившихся сравнительно недавно — не­сколько столетий или десятилетий назад,— могут быть подвержены влиянию столь многих прошлых систем, что любые малые приращения этого влияния будут слишком незначительны, чтобы их можно было обна­ружить. Но для качественно новых форм кумулятивное морфическое влияние вполне возможно обнаружить экспериментально.

Рассмотрим вновь синтезированное химическое вещество, которое раньше никогда не существова­ло. Согласно гипотезе формативной причинности, его кристаллическая форма не может быть предсказана заранее и для этой формы еще не существует морфо­генетическое поле. Но после того, как оно кристалли­зовалось в первый раз, форма его кристаллов будет влиять на последующие кристаллизации путем морфического резонанса, и чем чаще оно кристаллизует­ся, тем сильнее должно становиться это влияние. Так, в первый раз это вещество может кристаллизоваться вовсе не легко; но в последующих случаях кристалли­зация должна происходить все легче и легче, по мере того как все возрастающее число прошлых кристаллов вносят вклад в его морфогенетическое поле через морфический резонанс.

В самом деле, химики, которые синтезировали но­вое вещество, сталкиваются с большими трудностями при попытках кристаллизовать его в первый раз. Но с течением времени такие вещества кристаллизуются все легче и легче.

Этот принцип проиллюстрирован в следующем фрагменте из учебника по кристаллам, описывающем спонтанное и неожиданное появление кристалла ново­го типа:

«Около десяти лет назад одна компания управляла фабрикой, которая выращивала монокристаллы этилендиамин тартрата (производное винной кисло­ты.— Прим. пер.) из его водного раствора. С этой фаб­рики она пароходом перевозила кристаллы за много миль на другую фабрику, где их разрезали и полировали для промышленных нужд. Через год после открытия на первой фабрике кристаллы в резервуарах с раствором стали расти плохо, к ним прилипали кристаллы какого-то другого вещества, и эти другие кристаллы росли быстрее. Эта беда вскоре распространилась и на дру­гую фабрику: на разрезанных и отполированных крис­таллах появлялась болезнь — загрязнение поверхности посторонним веществом...

Нужным веществом был безводныйэтилен диамин тартрат, а нежелательное вещество оказалось его моногидратом.В течение трех лет исследований и разработок и еще года производства зародыши моно­гидрата не появлялись. После же они, казалось, были везде»[135].

Эти авторы предполагают, что на других планетах еще не появились типы кристаллов, распространен­ные на Земле, и добавляют: «Вероятно, в нашем мире много других возможных видов твердых веществ еще неизвестны, и не потому, что отсутствуют их составля­ющие, но просто потому, что подходящие семена еще не появились»[136].

Распространенное объяснение того факта, что веще­ства обычно кристаллизуются легче после того, как их кристаллы образовались впервые, а также того, что кри­сталлизация осуществляется тем легче, чем чаще она происходит, состоит в том, что фрагменты ранее образо­вавшихся кристаллов «заражают» растворы, в которых происходит новая кристаллизация. Когда нет очевидных способов переноса таких семян с места на место, пред­полагается, что они переносятся воздушным путем как микроскопические частицы пыли.

Нет сомнения в том, что «заражение» пересыщен­ного раствора подходящими семенами кристаллов сильно облегчает кристаллизацию. Но, согласно гипо­тезе формативной причинности, кристаллизация веще­ства должна облегчаться также самим фактом, что оно уже кристаллизовалось ранее. Так что, когда обнару­живается, что вещества кристаллизуются тем легче, чем чаще эта кристаллизация происходит, возрастаю­щее число невидимых семян в воздухе может быть не единственным объяснением. Этот вопрос может быть исследован экспериментально в условиях, когда части­цы пыли удалены путем фильтрации воздуха и когда ис­ключены все другие потенциальные источники загряз­нений. Время, необходимое для кристаллизации вновь синтезированного вещества из его пересыщенного раствора, можно измерить в строго стандартных усло­виях в отсутствие семян как до, так и после того, как это вещество повторно кристаллизовалось в других местах. Уменьшение этого времени будет свидетельствовать в пользу гипотезы формативной причинности.

В более сложных экспериментах можно было бы продемонстрировать не только то, что морфогенетическое поле кристалла определенного типа подвержено кумулятивному влиянию прошлых кристаллов, но так­же и то, что структура этого поля не была определена до того, как появился первый кристалл. Представьте себе, например, следующий эксперимент.

Раствор вновь синтезированного вещества разде­ляется на несколько партий, скажем Р, Q и R, которые отправляются каждая в свою лабораторию, причем эти лаборатории расположены на расстояниях в сотни миль друг от друга, чтобы избежать их взаимного за­грязнения семенами. Затем каждая группа намеренно засевается кристаллами другого типа, чтобы стимули­ровать появление различных видов кристаллов нового вещества, для которого, согласно гипотезе, кристалли­ческая форма еще не определена. Все эти кристаллиза­ции происходят по мере возможности одновременно. Предположим, что партии Р, Q и R дают кристаллы раз­ного типа. Образцы этих кристаллов анализируются, и их структура определяется методом рентгеновской кристаллографии. Затем наугад выбирается один, на­пример R, и большие партии этого вещества повторно кристаллизуются с добавлением семян кристаллов R-типа. Согласно гипотезе формативной причинности, эти большие количества кристаллов R-типа должны оказывать более сильное морфическое влияние на все последующие кристаллизации, чем малые начальные образцы кристаллов Р- и Q-типов, и поэтому вероят­ность получить R-кристаллы должна быть больше, чем Р- и Q-кристаллы.

Теперь сделаем попытку повторить Р- и Q-кристаллизации с теми же видами семян, которые исполь­зовались вначале. Кристаллизация проводится также в отсутствие каких-либо семян. Если во всех этих слу­чаях получаются кристаллы R-типа, это серьезное свидетельство в пользу гипотезы формативной при­чинности. А если такой эксперимент может быть по­вторен со многими другими вновь синтезированными веществами, значит, есть действительно весомое осно­вание для этой гипотезы.

Однако, если изначально в партиях Р, R и Q получи­лись бы кристаллы только одного типа, результат был бы неоднозначным. С одной стороны, если в одном из растворов кристаллизация началась несколько рань­ше, чем в других, влияние этих первых кристаллов че­рез морфический резонанс может быть достаточно сильным, чтобы вызвать кристаллизацию того же типа в других растворах. С другой стороны, такой результат согласовался бы с распространенным предположени­ем, что получается структура одного типа, поскольку она одна соответствует минимуму энергии. Тем не ме­нее даже с кристаллом одного типа все же должно быть возможно обнаружить уменьшение времени, необхо­димого для кристаллизации вещества при стандартных условиях, по мере того как увеличивается число про­шлых кристаллов этого типа, вносящих вклад в морфогенетическое поле путем морфического резонанса.

Эксперименты с кристаллами есть только один из способов проверки гипотезы формативной причиннос­ти. Примеры возможных экспериментов с биологичес­кими системами обсуждаются в разделах 7.4, 7.6 и 11.4.

Глава 6
Формативная причинность и морфогенез

Последовательный морфогенез

После того как субатомные частицы агрегировали в атомы, последние могут объединяться в молекулы, а молекулы — в кристаллы. Кристаллы сохраняют свою форму сколь угодно долго, пока температура остается ниже их точки плавления. Напротив, морфогенетические процессы в живых организмах продолжаются неопределенно долго, в бесконечно повторяющихся циклах роста и воспроизведения.

Простейшие живые организмы состоят из единст­венной клетки, за ростом которой следует деление, а за делением рост. Таким образом, морфогенетические за­родыши хреод деления должны появляться в конечной форме полностью сформировавшихся клеток, а только что разделившиеся клетки служат отправными точка­ми для хреод клеточного роста и развития. В многокле­точных организмах эти циклы продолжаются лишь в некоторых клетках, например в клеточных линиях за­родышей, «стволовых» клетках[137] и клетках меристемы. Другие клетки и фактически целые ткани и органы раз­виваются в различные специализированные структу­ры, которые в дальнейшем претерпевают незначитель­ные морфогенетические изменения: они перестают расти, хотя могут сохранять способность к регенерации после повреждения, и рано или поздно они умирают. На самом деле возможно, что они смертны именно по­тому, что они перестают расти[138].

Развитие многоклеточных организмов происходит через серии стадий, контролируемых последовательно­стью морфогенетических полей. Сначала развиваются эмбриональные ткани под контролем первичных эмб­риональных полей. Затем рано (в «мозаичном» разви­тии) или поздно (в «регуляторном» развитии) различ­ные области подпадают под влияние вторичных полей: у животных — полей конечностей, глаз, ушей и так да­лее; у растений — полей листьев, лепестков, тычинок и так далее. Вообще говоря, морфогенезис, вызванный первичными полями, внешне не впечатляет, но имеет фундаментальное значение, поскольку устанавливает характерные различия между клетками в разных уча­стках организма, и эти различия (согласно настоящей гипотезе) позволяют им играть роль морфогенетичес­ких зародышей полей органов. Затем в тканях, разви­вающихся под их влиянием, появляются зародыши вспомогательных полей, которые контролируют мор­фогенез структур в пределах органа как целого: в лис­те — пластинок, прилистников, черенков и т. д.; в гла­зу — роговицы, радужной оболочки, хрусталика и т. д. А затем выступают на сцену морфогенетические поля еще более низких уровней, например контролирую­щие дифференциацию сосудов в пластинках листа или дифференциацию слизистой оболочки рта и кле­ток волосков на ее поверхности.

Эти поля могут быть и были исследованы экспери­ментально при изучении способности развивающихся организмов к регуляции после повреждения различ­ных участков эмбриональной ткани и после прививки ткани, взятой из одного участка, на другой участок организма эмбриона. Как в эмбрионах животных, так и в меристемных зонах растений по мере развития тка­ней автономия различных участков возрастает; систе­ма в целом теряет способность к регуляции, но местная регуляция осуществляется в развивающихся органах, когда первичные эмбриональные поля заменяются более многочисленными вторичными полями[139].

6.2. Полярность морфогенетических полей[140]

Большинство биологических морфических единиц поляризовано по крайней мере в одном направлении. Их морфогенетические поля, содержащие поляризо­ванные виртуальные формы, будут автоматически принимать подходящие ориентации, если их морфо­генетические зародыши также внутренне поляризова­ны, но если нет — полярность должна быть наложена на них. Например, сферические яйцеклетки водоросли Fucus не имеют врожденной полярности, и их развитие может начаться только после того, как они поляризова­ны каким-либо из разнообразных направленных стиму­лов — светом, градиентом концентрации веществ или электрическими токами; в отсутствие какого-либо из таких стимулов полярность принимается наугад, пред­положительно благодаря спонтанным флуктуациям.

Почти все многоклеточные организмы поляризова­ны в направлении стебель — корень или голова — хвост, многие, кроме того, поляризованы и во втором направ­лении — вентрально-дорсальном[141], а некоторые — в трех направлениях: голова — хвост, вентрально-дорсальное и левое — правое. Последняя группа является асимметричной и потенциально способна существо­вать в формах, которые являются зеркальными отра­жениями друг друга, например улитки со спиральными раковинами. А в организмах с билатеральной симмет­рией[142] асимметричные структуры, которые возникают на обеих сторонах, обязательно образуются как в пра вой, так и в левой форме, например руки правая и левая.

Эти зеркальные формы имеют одинаковую морфо­логию и предположительно развиваются под влиянием одного и того же морфогенетического поля. Поле про­сто принимает конфигурацию (правую или левую) того морфогенетического зародыша, с которым оно связы­вается. Так, правые и левые предшествующие системы влияют на правые и левые последующие системы через морфический резонанс.

Такая интерпретация подтверждается некоторыми фактами, хорошо известными в биохимии. Молекулы аминокислот и сахаров являются асимметричными и могут существовать как в правой, так и в левой формах. Однако в живых организмах все аминокислоты в бел­ках являются левосторонними, тогда как большая часть сахаров — правосторонними. Сохранение таких асим­метрий возможно благодаря асимметричным структу­рам ферментов, которые катализируют синтез моле­кул. В природе большинство аминокислот и сахаров редко или вообще не встречаются вне живых организ­мов. Поэтому эти индивидуальные асимметричные формы должны вносить преобладающий вклад в морфогенетические поля молекул путем морфического ре­зонанса. Но когда они синтезируются в искусственных условиях, получаются равные количества правосторон­них и левосторонних форм; это показывает, что такая «сторонность» формы не является внутренним свойст­вом морфогенетических полей.