Эволюция ревматизма. ЭВОЛЮЦИЯ РЕВМАТИЗМА (ДЛЯ КАФ.). Эволюция ревматизма издательство Саратовского медицинского университета
 Скачать 5.37 Mb.
|
I. НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЭВОЛЮЦИИЭволюция (лат. evolutio – развертываю)- это развитие организмов во времени или процесс постепенного преобразования жизни на Земле, в обычном смысле понимается как развитие мира в исторически значимый период времени. В основе эволюции лежат движущие силы и общие закономерности живой природы, составляющие теорию эволюции – современные представления о происхождении жизни. Затрагивая все живое на Земле, эволюция приводит к появлению изменений существующих и новообразованию структур буквально на всех уровнях живой природы. В последние годы появились самые разнообразные определния эволюции и подходы к ее изучению. В частности, В.И.Бодякин в 1998 году опубликовал своеобразный, исключительно ёмкий информационный подход, где эволюция рассматривается с точки зрения саморазвития структур некой предметной области (ПО), а появление качественно новых характеристик идет как необратимо направленные статистически закономерные изменения. Причем, под ПО он понимает “некоторую материально реализуемую систему, способную познавать саму себя (“антропный принцип”), через системы, “оперирующие интелектуально информационным ресурсом”. Система (S) рассматривается как квазиустойчивая совокупность взаимодействующих объектов и связей. Все, что управляется некоторой единой целевой функцией, и все, что с ней не конфронтирует, – это и есть динамическая S – система. При всей сложности изложения (для неискушенного читателя) и необычности представлений автора, следует отметить важное для биологов рациональное зерно в данной теории, заключающееся, как нам думается, в попытке развить и представить на новом уровне основные мысли, заложенные в теории Бауэра, к которой мы еще неоднократно будем обращаться. Когда мы пытаемся рассматривать изменения каких-то конкретных явлений или процессов в течение длительного отрезка времени, то появляются словосочетания типа: эволюция микроорганизма, морфогенез и эволюция, эволюция функции и т.д. Другими словами, эволюция может в одно и то же время рассматриваться как в широком, так и в более узком плане. Однако, в любом случае, анализируя проблему эволюции, необходимо определить ключевые моменты теории, которые подлежат обязательному обсуждению. Стало традицией связывать появление и развитие эволюционного учения с именем Чарльза Дарвина, который своими работами доказал, что эволюция - достоверный факт развития природы. В 1999 году мир отмечал 190-летие со дня рождения Чарльза Дарвина и, несмотря на то, что наблюдения и выводы, сделанные им, легли в основу развития ряда естественных наук, в частности, биологии и генетики, отношение к его наследию никак нельзя назвать однозначным, и многие положения его теории подвергаются сомнению и пересмотру. Справедливости ради, надо отметить, что и при жизни у Ч. Дарвина имелось достаточное количество оппонентов, хотя мысли, нашедшие отражение в его теории, высказывались задолго до него. Не должны быть забыты мыслители древности и, прежде всего, Гиппократ и Аристотель. Последний для объяснения процессов эволюции предложил целевой принцип, который использовался как биологами функционального направления, типа Жоржа Кювье, так и многими другими эволюционистами прошлого и настоящего, в частности теми из них, которые рассматривали эволюцию как приспособительный характер развития. Касаясь истории эволюционного учения, следует отметить, что вслед за античными учеными французский эволюционист Бенуа Де Молье (1655-1738) считал, что "чудище", созданное природой, проходит проверку на жизнеспособность и погибает, не выдержав естественного отбора, т.е. за 120 лет до Дарвина он говорил, что отбор формирует новый организм. В 1751 году Пьер-Луи-Мопертюи (1698 -1759) сформулировал концепцию эволюции, в основе которой, кроме действия естественного отбора и изоляции, был положен принцип появления "внезапных наследственных изменений". В своей монографии "Система природы" (1751) Пьер-Луи-Мопертюи к гиппократовскому смешению женской и мужской "семенных жидкостей" добавил положение о плавающих в них "частицах", которые несут определенный признак организма, а объединяясь, формируют зародыш. Чем это не начало генетики, если признать, что устойчивые "частицы", передающиеся зародышу, а затем после формирования взрослого организма через его "семенную жидкость" потомству – прообраз генов. Тем самым, он в какой-то мере примирил реформистов, которые выдвигали идею предсуществующих наследственных детерминант и эпигенетиков, которые говорили о самосборке и усложнениях зародыша в ходе развития. Историю современного эволюционизма, как правило, начинают с Жоржа Луи Бюффона, который в своей 36 томной "Естественной истории" (1749) заявлял о том, что все "собаки могли иметь естественного предка, как и то, что лошадь постепенно деградируясь, превратилась в осла". Однако наиболее выдающимся предшественником Ч. Дарвина следует все же считать Жана - Батиста Ламарка (1744 - 1829), чья "философия зоологии" появилась в год рождения Ч. Дарвина, т.е. в 1809 г. В основе ламарковского эволюционизма лежит идея прогресса и идея приспособления к среде путем упражнения. При этом одним из стимулов эволюции Ламарк считал начало активной жизни. "Бег - удлиняет ноги, битва оленей и других аналогичных животных - развивает рога и т.д.”. Основные положения своей философии развития Ламарк сформулировал в четырех законах: "Первый закон. Жизнь своими собственными силами непрерывно стремится увеличить объем всякого наделенного ею тела и расширить размеры его частей до предела, ею самой установленного". Второй закон включал в себя идею "образования нового органа в теле животного", что являлось, по его соображениям, "результатом новой появившейся потребности, которая продолжает оставаться ощутимой, а также нового движения, порожденного и поддерживаемого этой потребностью". Третий закон. "Развитие органов и сила их действия всегда соответствуют употреблению этих органов". Четвертый закон. "Все, что было приобретено, запечатлено или изменено в организации индивидуумов, в течение их жизни сохраняется путем воспроизведения и передается новым индивидуумам, испытавшим эти изменения". По-видимому, во времена Ламарка вера в наследование приобретенных признаков имела широкое распространение. Так, Дидро считал, "что, если у людей в течение многих поколений отрубать руки, то в конце - концов рубить будет нечего, так как поколение будет рождаться без рук.” Дополнительным основанием четвертого закона Ламарка послужило весьма типичное для того времени представление о всеобщей гармонии мира. В такой философии нет места случайному, поэтому нельзя представить совершенно спонтанное возникновение каких-то новых целесообразных свойств. По существу лишь Дарвин оказался первым исследователем, который ввел в биологию понятие случайного. В качестве основной модели эволюционного сдвига Дарвин использовал опыт селекционеров, которые в процессе своей деятельности проводили отбор особей, несколько отклоняющихся от большинства в направлении, нужном селекционерам. Эти изменения нередко передаются по наследству, поэтому продолжительный отбор в конце концов существенно изменял средние свойства особей. Совершенно ясно, что селекционер в специальных условиях для проявления измененных признаков наследственной изменчивости не создавал, следовательно, она возникала самостоятельно. Представление о спонтанно возникающей наследственной изменчивости по различным признакам Дарвин перенес на естественные популяции. Если сам факт эволюции, т.е. изменение видов во времени, и идея естественного отбора получили быстрое всеобщее признание, то весьма не понятным оставался для современников Дарвина источник наследственной изменчивости. Господствующее представление о наследственности как о какой-то жидкости, которая при оплодотворении, смешиваясь от обоих родителей, делала непонятной фиксацию признаков полезных для особи, т.к. полезное свойство при скрещивании потомка с другими обычными особями разбавлялось в два, четыре и так далее раз и, следовательно, в последующих поколениях должно было исчезнуть. Этот аргумент был использован физиком Ф. Дженкином для опровержения положения Дарвина. Однако, критика дарвинизма на этом не закончилась. Относительные возражения появлялись при рассмотрении теории изменчивости, т.к. неопределенность направления характера изменчивости, который вытекал из положения Дарвина, могла послужить выводом о том, что изменчивость не носит приспособительного характера. Против этого выступили даже наиболее правоверные последователи Дарвина. Так, немецкий дарвинист Э.Геккель (1834 - 1919) считал, что изменения среды должны вызывать адекватную наследственную изменчивость. Наследственная изменчивость, по его мыслям, являлась результатом действия среды (климат, питание и т.д.). Другими словами, это очень напоминало теорию Ламарка. Сегодняшняя наука приблизилась к пониманию причин индивидуальных изменений организмов, вскрыв сущность противоречий в дарвинском определении естественного отбора, когда отождествлялись понятия “приспособленных и сильнейших”. Естественный отбор , выделяя и сохраняя исходную структуру индивидуума, ведет не к приспособленчеству отдельных существ, а к сохранению уникальности их видов, вопреки выводам Дарвина о его целесообразности. Ошибка Дарвина и его последователей заключалась в переоценке "творческих" возможностей самого естественного отбора. Эта слабость ортодоксального дарвинизма была преодолена крупнейшим современным эволюционистом М. Кимурой, который дополнил теорию естественного отбора своей "теорией нейтральности", согласно которой большинство изменений в популяции связано с мутациями, которые не оказывают влияние на приспособление организмов. Изменения же заключаются в случайных, но идущих с постоянной скоростью заменах азотистых оснований в ДНК, причем, преобладающее число таких замен селективно нейтрально. Следовательно, эвоюция на молекулярном уровне заключается в замене одних нейтральных генных аллелей другими, но также нейтральными. Против основных положений ламаркизма выступил А. Вейсман (1834-1914). Он доказал, что в связи с ранней обособленностью зародышевой клетки от соматических клеток организма искусственные упражнения любого "соматического органа" физически не могут быть учтены хромосомами половых клеток. В связи с этим такая индивидуальность опыта особей не может наследоваться. Тем самым Вейсман возродил теорию дарвинизма, в связи с чем возник так называемый неодарвинизм. Однако, в начале ХХ века в связи с успехами новой науки - генетики как для неоламаркистов, так и для неодарвинистов встала проблема, как все-таки возникает наследственная изменчивость, т.к. ни одной, ни другой теорией объяснить возникновение изменчивости, передаваемой по наследству, не представлялось возможным. Начало научного объединения генетики и дарвинизма положили двое ученых Ч.Харди и В.Вайнберг, которые в 1908 году сформулировали закон, суть которого сводится к тому, что ”частоты встречаемости генов в бесконечно большой панмиктической популяции (свободное скрещивание особей в пределах популяции) без давления со стороны каких-либо внешних факторов стабилизируется уже после одной смены поколений, т.е. накопленные наследственные изменения в генофонде популяций бесследно не исчезают, частоты встречаемости генов постоянны. В 1926 году С.С. Четвериков, исходя из закона Харди-Вайнберга, показал, что гетерогенность в популяциях создается в результате спонтанных мутаций, которые в них всегда присутствуют. Однако при наличии малых популяций, господствующими являются так называемые генетико-автоматические процессы, представляющие собой дрейф генов (Дубинин Н.П., Мурашев Д.Д.,1975), изменяются частоты встречаемости генов, устраняются гетерозиготы и появляются гомозиготы. Если же дрейфует летальный ген, то это ведет к вымиранию популяции. И только в 30-40-х годах, когда произошло слияние генетики с неодарвинизмом и возникла, так называемая, "синтетическая" теория эволюции, был найден способ дать приемлемое объяснение эволюционным сдвигам, так как выяснилось, что любая природная популяция обладает значительным запасом генетической изменчивости, и поэтому она готова к действиям естественного отбора в любых направлениях. Таким образом, современная "синтетическая" теория эволюции есть результат последовательного развития классического дарвинизма, который переосмыслен в связи с достижениями генетики. В то же время ее создание способствовало не только сближению эволюционных и экологических представлений, но и изучению экологических механизмов в микроэволюционных процессах, протекающих под воздействием естественного отбора внутри видов, ведущих к видообразованию и смене, адаптированной к новым условиям. Для теоретической и практической медицины имеет большое значение понимание эволюции как здорового, так и больного организма. Нам представляется, что медицина , хоть и “внесла свою лепту в понимание эволюции изменений больного организма во времени”, но еще далеко не научилась направлять эволюцию в нужное русло, “помогая ослабленным больным миновать естественный отбор”. В этом отношении очень большую пользу может принести синтез эволюционных и ряда экологических представлений и создание единого эволюционно-экологического подхода в изучении проблем жизни. Широкие возможности и плодотворность эволюционно-экологического подхода в изучении механизмов взаимоотношений антропогенных и природных факторов развития продемонстрированы работами И.И. Шмальгаузена. Он создал учение об эпиморфной эволюции, которая может рассматриваться как эволюционно-биологическая основа для конкретизации положений теории антропогенеза. В последние годы рядом исследователей (Шварц С.С., 1982; Ойгу Ю., 1975 и др.) показано, что изменение экологической структуры популяций ведет к существенным изменениям ее генетического состава. Это становится еще более значимым, если признать, что "каждый признак организма подвержен влиянию всех генов, и каждый ген влияет на все признаки" (Э.Майер, 1974). Следовательно, ген по отношению к развитию выступает как целостный фактор, а не как набор независимых и жестких программ поведения отдельных клеток. Можно считать доказанным появляющуюся время от времени под влиянием самых разнообразных причин некомплементарность цепей ДНК, благодаря которым "тлеет эволюционное развитие всего живого на земле (так называемые "мисс - метч гены")". То есть, если начать рассмотрение эволюции с субклеточного уровня, то мы должны помнить о наличии как "мисс -метч" генов, так и о геноме клетки, в котором находится система коррекции ошибки синтеза ДНК. В центре внимания должны быть группы "протекторов" и "супрессоров" клеточной трансформации, ростковые факторы, мембранные рецепторы и различные подмембранные белки, передающие сигналы на ферменты, переносящие фосфатные группы, что приводит к активации белковых молекул. Сигнал по каскаду передается в ядро, где происходит фосфорилирование так называемых транскрипционных факторов, которые индуцируют транскрипцию генов, необходимых для деления клетки. Задача же особых белков заключается в том, чтобы отыскать участки несоответствия цепей, включить и активизировать каскад ферментов, осуществляющих эксцизию поврежденного участка, а затем восстановление возникающего дефекта. Причем, такая система существует как в клетках микроорганизмов, так и млекопитающих. Различие лишь в том, что ферменты "мисс - метча" у бактерии "вырезают" 13 нуклеотидов, а в клетках макроорганизмов более трех десятков звеньев цепи ДНК". Понятно, что от слаженности работы этого механизма зависит, быть или не быть, в конечном итоге, измененной бактерии, (например, L-трансформации), раковой клетке, или мутация не проявится. В норме трансформация сама по себе не является катастрофой для клетки или макроорганизма, так как начинает функционировать система коррекции, и мутация либо будет ферментативно исправлена, либо клетка подвергнется апоптозу. Если же система "мисс - метча" или "протектора" не сработает, то может развиться каскад патологических процессов, начиная от рака легкого, кончая изменением иммунного статуса, развитием системного заболевания и т.д. Эти данные следует иметь в виду, когда рассматривается эволюция как макро, так и микроорганизмов. Ведь эволюцию можно представить как очень длинную цепь онтогенезов, поэтому новизна просто обязана возникать как изменение в индивидуальном развитии. Онтогенез определяется в настоящее время как индивидуальное развитие организма, включающее совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований с момента зарождения до смерти. У человека онтогенез подразделяется на пренатальный или антенатальный (до рождения), и постнатальный (после рождения). Складывается ситуация, когда исследования онтогенеза (эволюция индивидуума) в основном заканчиваются изучением морфогенеза (возникновение новых форм и структур в индивидуальном развитии организма, причем, чаще всего на этапах эмбрионального или раннего постнатального периода), но человек живет дальше, развивается, болеет, выздоравливает или умирает. Ясно, что развитие в условиях нормы и патологии идет по-разному. Как патология в детстве оказывает влияние (и какое?!) на дальнейшее развитие индивидуума в ближайшем и отдаленном будущем? Почему и когда заканчивается действие законов развития эмбриона (эмбриогенеза) и начинают действовать новые законы постнатального развития? Насколько они "новые", не продолжается ли действие законов эмбрионального развития? Если да, то какие и как долго? Как на них действует окружающая среда? и т.д. Одним словом, какие из общих законов развития действующих до, во время и после рождения ребенка функционируют и какие приходят им на смену и на каком этапе? Как и какая пренатальная и постнатальная патология изменяет или вмешивается в детство, в действие образующих законов развития, искажая ход эволюционного развития? Как "искаженная эволюция организма - патологическая эволюция" сказывается на существовании индивидуума, на развитии и проявлениях конкретного заболевания? Каково значение патологического онтогенеза для филогенеза? Эти и другие аспекты биологии взрослого человека, и особенно патологии, практически не изучены или изучены недостаточно. Понятно, что задавать вопросы легче, чем на них отвечать. Но иногда очень полезно их поставить. Дальнейшее изложение материала будет во многом происходить с учетом этих вопросов. Историю развития организма можно представить как результат взаимодействия генов и среды. Следовательно, фенотип вбирает в себя все, что может быть наследовано, развито и изменено на протяжении жизни и в каждый конкретный момент под влиянием окружающих и внутренних сред. Другими словами, мы сами и среда создаем свой фенотип на фундаменте генотипа. Однако гены не могут определять полностью фенотип, хотя некоторые признаки, напрямую связанные с генами, полностью выделяют человека из среды, определяя его конкретную индивидуальность, не изменяющуюся до конца жизни независимо ни от каких воздействий на него. Таких признаков очень немного, значимость их полностью для организма не раскрыта, но уже сейчас видна необходимость их тщательного изучения. Человек с генотипом, обусловливающим группу крови "А", всю жизнь будет являться носителем именно этой группы, независимо от среды или от болезни. Но вот круг болезней, чаще всего встречающихся у лиц группы крови А , существует, и сейчас имеются определенные подходы к объяснению этого феномена, как не случайного, а строго детерминированного. Однако эти факты ни в коей мере не могут обосновать заключение о фатальной зависимости человека как в "программе развития эгоистических генов" Ричарда Доуэнса, которые формируют "неуклюжих роботов", управляемых особыми генами "тела и ума". Программа жизни, или программа развития должна пониматься как действие сложной самоорганизующейся и саморазвивающейся системы, связанной с вполне определенными, хотя и не до конца понятыми закономерностями. В этом отношении весьма показательно развитие нашего представления о закономерностях биологического морфогенеза. Вопросы о природе морфогенеза, движущих силах и системе управления столь сложного процесса и сегодня во многом остаются без ответа. В то же время динамика взглядов от Аристотеля, Ж.Бюффона, П.Мопертью и Г.Менделя, К.Э.Бэра,Ч.Дарвина и Э.Геккеля, Вильгельма Ру и Г. Лейбниц, К.Ф. Вольфа и Ф.Мюллера, А.И. Северцова и Г. Дриша к позициям, не укладывающимся в русло однозначного детерминизма, которые были высказаны А.Г. Гурвичем, П. Вейссом, И.И. Шмальгаузеном и К. Уоддингтоном показывает, какими сложными путями шла наука, прежде чем обозначились более широкие подходы, связанные с развитием системного мышления и возникновением нового синтетического научного направления - синергетики, принципы и понятия которого внесли достойный вклад в развитие разных наук и, в частности, во многом облегчили понимание фундаментальных характеристик морфогенеза (Николис Г., Пригожин И., 1979; Эбелинг В., 1979; Хаккен К.,1980; Белоусов Л.В., 1980,1987). В соответствии с основными задачами, поставленными автором, мы сочли необходимым привести некоторые вышеописанные данные из истории возникновения эволюционного учения с тем, чтобы показать, что несмотря на многовековую мечту человечества познать природу возникновения и эволюцию жизни на земле, оно продвинулось в истинном понимании этой проблемы сравнительно недалеко. Однако значимость самой постановки вопроса и создание эволюционного учения трудно переоценить, так как оно послужило толчком, особенно в последние десятилетия к рождению многих научно-методических направлений, которые, решая свои проблемы, помогают рассматривать некоторые вопросы эволюции с разных сторон. Интеграция их в единую теорию эволюции - дело будущего. Сегодня же знание их необходимо для решения, хотя и частных, но очень важных вопросов жизни и здоровья человека. Развитие различных направлений эволюционного учения привело к возникновению, в частности, мысли о необходимости создания единой теории патологии, где бы рассматривались общие закономерности возникновения и развития заболевания. Интегральная теория общей патологии требует взаимопроникновения методов изучения как общего в частном, так и частного в общем. Такая теория должна быть построена с учетом последних достижений века и впитать в себя массу теоретико-методологических направлений и, прежде всего, кибернетику, синергетику, законы Бауэра, системогенеза и т.д. Общеметодологическая проблема создания новой теории эволюции и, в частности, теории эволюции патологии упирается в необходимость совместной работы специалистов многих наук и профессий, объединенных, с одной стороны, общей перспективой, а с другой стороны, - видением собственной цели и задачи в стройной иерархии систем познания эволюции. Таким образом, решение задачи возможно лишь при условии, во-первых, конкретной формулировки конечной цели, а, во-вторых, построения четкой иерархии и последовательности задач, подлежащих решению. Естественно, что подобное может быть осуществлено только при наличии нового мировоззрения, каковым является системный подход с системным анализом и кибернетический образ мышления. Применение к биологическим системам понятий информации и управления, кибернетической методологии содействует постановке и разработке многих вопросов эволюционного развития. Объединение системного подхода, системного анализа и синергетики позволили совершенно по-новому подойти к решению многих вопросов биологического морфогенеза. В частности, исходя из принципов синергетики, доказывается, что в живой клетке, на молекулярном уровне, должны существовать чисто неравновесные структуры, поддерживаемые непрерывным потоком энергии, что согласуется с законом об устойчивом неравновесии Бауэра Э.С. (1935), который, как и А.Г. Гурвич (1944) несколько позднее, по-своему, постулировали их существование. Мы еще вернемся к значимости этих работ, здесь же хотелось бы обратить внимание читателя на некоторые другие, как нам кажется, важные научно-методические направления. На основе современных научных данных о некоторых вопросах жизнедеятельности целостного организма, решаемых с позиции единого и фундаментального принципа гармонии и симметрии, зародилось новое научное направление - функциональная биосимметрика, возникшая на стыке двух дисциплин - биосимметрики (Урманцев Ю.А., 1970, 1974) и биоритмологии. Функциональная биосимметрика изучает симметрию и законы ее применения, приложенные к динамике изменений функционального состояния организма, т.е. симметрию движений, процесса и их изменения во времени, т.е. изменение скорости и функционально-динамических реакций и процессов. Композитор и исследователь гармонии М.А. Маротаев (1975,1978), на основе разработанной им теории качественной симметрии, обнаружил ряд новых и важных числовых связей и закономерностей гармонической пропорциональности. Определяя гармонию как принцип целостности и как закон устойчивости, он тем не менее делает, на первый взгляд, парадоксальный вывод о том, что гармония основывается на нарушенной симметрии. При этом следует иметь в виду современное толкование симметрии как качественной симметрии, т.е. представляющей собой группу преобразований, обобщенных в четырех пропорциях: гармонической, геометрической, арифметической, "золотом" сечении пропорции. Таким образом, с этих позиций становится понятным, что точной симметрии в реальных предметах, объектах и процессах практически не существует. Например, различие симметрии правой и левой рук, функциональных различий полушарий мозга, правых и левых отделов сердца, состояние биоритмов и т.д. Здесь вновь отчетливо просматривается действие закона и принципа "устойчивого неравновесия" биологических систем, определенное Э.С. Бауэром. |