Растение как самовоспроизводящаяся система



Растение как самовоспроизводящаяся система

Основное положение:
• Первая живая клетка представляла собой самовоспроизводящуюся биологическую структуру, окруженную мембраной.

Мы полагаем, что жизнь возникла, когда некая самовоспроизводящаяся структура начала обосабливаться от окружающей среды. Это было необходимо как для защиты от возможных непредсказуемых повреждений, так и для предотвращения ее поглощения первичным «питательным бульоном» неопределенного состава.

Исследования последних лет позволяют предположить, что первая самовоспроизводящаяся структура могла быть построена из рибонуклеотидов. Таким образом, можно думать, что первый живой биологический объект представлял собой некую примитивную РНК, окруженную защитной мембраной. Назовем этот объект протоплазматический коацерватной каплей.

РНК должна была обладать способностью к саморепликации, образуя свою копию из предшественников нуклеотидов. Мы не знаем, могла ли она обладать какой-либо еще каталитической активностью, но наиболее вероятно, что она была способна осуществлять реакции синтеза предшественников, необходимых для репликации.

Особенности первой клеткиСамая первая самовоспроизводящаяся структура обладала саморегулирующейся РНК, окруженной мембраной.

Некоторые взаимодействия между самовоспроизводящейся структурой и окружающей мембраной происходили уже на ранних этапах существования коацерватной капли. Так, способность РНК стимулировать рост мембраны облегчила образование клетки. В последних исследованиях выяснен возможный механизм этой стимуляции. Когда РНК окружена липидным слоем, то в результате существования в ее молекуле заряженных участков создается осмотическое давление. Это приводит к возникновению напряжений в мембране, которые снимаются при увеличении ее поверхности, за счет образования новых участков из липидов.

Такое физическое взаимодействие между нуклеиновой кислотой и мембраной, возможно, осуществлялось на начальном этапе объединения коацерватных капель.

Непроницаемость мембран для водных растворов является их фундаментальным биологическим свойством. В то же время в коацерватной капле должен был происходить обмен между содержимым и окружающей средой, так как в противном случае она быстро бы исчерпала внутренние ресурсы. Вероятно, какая-то часть веществ из внешней среды попадала в каплю через случайные отверстия, образующиеся в мембране, которые, однако, снижали ее прочность.

Такая первичная «мембрана» обеспечивала сегрегацию самовоспроизводящейся структуры от окружающей среды. Вероятно, это был единственный способ отделить внутреннее содержимое коацерватной капли от первичного «питательного бульона».

Особенности первой клеткиВ первичной клетке присутствовал самореплицирующийся геном и плазматическая мембрана, контролирующая импорт и экспорт метаболитов.

Переход от такого неконтролируемого обмена между внутренней и окружающей средами к способности поддерживать определенный состав содержимого стал важнейшим этапом на пути превращения протоплазматической коацерватной капли в некую первичную клетку. Этот этап завершился развитием в мембране первой из важных систем, которая обеспечила проникновение в клетку компонентов внешней среды и выведение из нее продуктов жизнедеятельности.

Что еще необходимо для того, чтобы назвать подобную биологическую структуру клеткой? Самовоспроизводящаяся структура должна обладать не только функцией воспроизводства, но и способностью прямым или косвенным образом определять свойства внешней среды, включая окружающую мембрану. Должны также существовать метаболические системы, необходимые для превращения питательных веществ, поступающих из внешней среды, в молекулы, необходимые клетке для построения внутренних структур. Также необходима система реализации энергии и создания ее запасов в форме, позволяющей клетке воспользоваться ими для осуществления энергопотребляющих процессов.

В современной клетке наследственный материал не только является самовоспроизводящимся, но и заключает в себе функцию кодирования. Существует специальная система репликации и экспрессии ДНК. Белки превосходят РНК по большей каталитической активности и по разнообразию форм. Сейчас мы достаточно легко можем понять, как произошла эволюция генетического материала от самовоспроизводящейся РНК к ДНК, которая способна как реплицироваться, так и транскрибироваться в РНК.

Однако совсем не просто представить себе, каким образом генетический код стал отражать последовательность аминокислот в белках. В то же время, поскольку генетический код универсален, мы знаем, что такая система передачи генетической информации должна была возникнуть на самых ранних этапах эволюции. Таким образом, генетическим материалом клетки является ДНК, а РНК участвует в экспрессии генов, выполняя три разные роли: функционируя как переносчик информации и средство транспорта, а также служа основным компонентом структуры рибосом, в которых происходит синтез белков.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Источник

Самовоспроизведение — Self-replication

Самовоспроизведение — это любое поведение динамической системы, которое приводит к созданию идентичной или подобной копии самой себя. Биологические клетки в подходящей среде воспроизводятся путем деления клеток . Во время деления клетки ДНК реплицируется и может передаваться потомству во время размножения . Биологические вирусы могут воспроизводиться , но только за счет подчинения репродуктивного аппарата клеток через процесс инфекции. Вредные прионные белки могут реплицироваться, превращая нормальные белки в ложные формы. Компьютерные вирусы воспроизводятся с помощью оборудования и программного обеспечения, уже имеющихся на компьютерах. Самовоспроизведение в робототехнике было областью исследований и предметом интереса в научной фантастике . Любой самовоспроизводящийся механизм, который не создает точную копию ( мутацию ), испытает генетические вариации и создаст варианты самого себя. Эти варианты будут подвержены естественному отбору , поскольку некоторые из них будут лучше выживать в своей нынешней среде, чем другие, и будут их превосходить.

СОДЕРЖАНИЕ

Обзор

Теория

Раннее исследование Джона фон Неймана установило, что репликаторы состоят из нескольких частей:

  • Кодированное представление репликатора
  • Механизм копирования закодированного представления
  • Механизм осуществления конструкции в среде хоста репликатора.

Возможны исключения из этого шаблона, хотя пока ничего не сделано. Например, ученые вплотную подошли к созданию РНК, которую можно копировать в «среде», представляющей собой раствор мономеров РНК и транскриптазы. В этом случае тело — это геном, а специализированные механизмы копирования — внешние. Требование внешнего механизма копирования еще не преодолено, и такие системы более точно характеризуются как «вспомогательная репликация», чем «самовоспроизведение». Тем не менее, в марте 2021 года исследователи сообщили о доказательствах, свидетельствующих о том, что предварительной формой транспортной РНК могла быть сама репликаторная молекула в самом раннем развитии жизни, или абиогенезе .

Однако в простейшем случае существует только геном. Без некоторой спецификации этапов самовоспроизведения систему, состоящую только из генома, вероятно, лучше охарактеризовать как нечто вроде кристалла .

Классы самовоспроизведения

Недавние исследования начали классифицировать репликаторы, часто в зависимости от объема необходимой им поддержки.

  • Природные репликаторы полностью или частично созданы из нечеловеческих источников. Такие системы включают естественные формы жизни.
  • Автотрофные репликаторы могут воспроизводить себя «в дикой природе». Они добывают собственные материалы. Предполагается, что небиологические автотрофные репликаторы могут быть сконструированы людьми и могут легко принимать спецификации для человеческих продуктов.
  • Самовоспроизводящиеся системы — это предполагаемые системы, которые будут производить копии самих себя из промышленного сырья, такого как металлический стержень и проволока.
  • Системы самосборки собирают копии самих себя из готовых, поставленных деталей. Простые примеры таких систем продемонстрированы на макроуровне.

Пространство для проектирования машинных репликаторов очень велико. Комплексное исследование, проведенное на сегодняшний день Робертом Фрейтасом и Ральфом Мерклом , выявило 137 проектных параметров, сгруппированных в десяток отдельных категорий, в том числе: (1) контроль репликации, (2) информация о репликации, (3) субстрат репликации, (4) структура репликатора, ( 5) Пассивные части, (6) Активные субъединицы, (7) Энергетика репликатора, (8) Кинематика репликатора, (9) Процесс репликации, (10) Производительность репликатора, (11) Структура продукта и (12) Эволюционируемость.

Самовоспроизводящаяся компьютерная программа

В информатике Куайн является самовоспроизводящейся компьютерной программой , которая, при выполнении выдает свой собственный код. Например, квинт на языке программирования Python :

Более тривиальный подход — написать программу, которая сделает копию любого потока данных, на который она направлена, а затем направит ее на себя. В этом случае программа рассматривается и как исполняемый код, и как данные, которыми нужно манипулировать. Этот подход распространен в большинстве самовоспроизводящихся систем, включая биологическую жизнь, и является более простым, поскольку не требует, чтобы программа содержала полное описание самой себя.

Во многих языках программирования пустая программа является допустимой и выполняется без ошибок или другого вывода. Таким образом, вывод такой же, как и исходный код, поэтому программа тривиально самовоспроизводится.

Самовоспроизводящаяся черепица

В геометрии самовоспроизводящаяся плитка — это узор мозаики, в котором несколько совпадающих плиток могут быть соединены вместе, чтобы сформировать более крупную плитку, похожую на оригинал. Это аспект области исследования, известный как тесселяция . Шестиугольник « сфинкс » — единственный известный самовоспроизводящийся пятиугольник . Например, четыре таких вогнутых пятиугольника можно соединить вместе, чтобы получить один вдвое больший размер. Соломон В. Голомб ввел термин « реплики» для обозначения самовоспроизводящихся плиток .

В 2012 году Ли Сэллоус определил реплики как особый экземпляр набора самотекущихся плиток или setiset. Набор порядка n — это набор из n форм, которые можно собрать n разными способами, чтобы сформировать более крупные копии самих себя. Сетисеты, в которых каждая форма индивидуальна, называются «идеальными». Пред- п рем-плитка просто setiset состоит из п одинаковых частей.

Самовоспроизводящиеся глиняные кристаллы

Одна из форм естественного самовоспроизведения, не основанная на ДНК или РНК, происходит в кристаллах глины. Глина состоит из большого количества мелких кристаллов, а глина — это среда, которая способствует росту кристаллов. Кристаллы состоят из правильной решетки атомов и могут расти, если, например, помещены в водный раствор, содержащий кристаллические компоненты; автоматическое преобразование атомов на границе кристалла в кристаллическую форму. Кристаллы могут иметь неровности, в которых нарушается регулярная атомная структура, и когда кристаллы растут, эти неровности могут распространяться, создавая форму самовоспроизведения кристаллических неоднородностей. Поскольку эти неоднородности могут влиять на вероятность разрушения кристалла с образованием новых кристаллов, кристаллы с такими неоднородностями могут даже считаться эволюционирующими.

Приложения

Долгосрочная цель некоторых инженерных наук — создать лязгающий репликатор , материальное устройство, которое может самовоспроизводиться. Обычно причина заключается в достижении низкой стоимости единицы товара при сохранении полезности произведенного товара. Многие авторитетные специалисты говорят, что в пределе стоимость самовоспроизводящихся предметов должна приближаться к стоимости на вес древесины или других биологических веществ, потому что самовоспроизведение позволяет избежать затрат на рабочую силу , капитал и распределение в обычных промышленных товарах .

Читайте также:  Тыква как дыня растение

Совершенно новый искусственный репликатор — разумная ближайшая цель. НАСА исследование недавно поместил сложность лязг репликатор приблизительно у Intel «s Pentium 4 CPU. То есть технология достижима с помощью относительно небольшой группы инженеров в разумные коммерческие сроки по разумной цене.

Учитывая повышенный в настоящее время интерес к биотехнологии и высокий уровень финансирования в этой области, попытки использовать репликативную способность существующих клеток своевременны и могут легко привести к значительным открытиям и достижениям.

Вариант самовоспроизведения имеет практическое значение при построении компилятора , где возникает проблема начальной загрузки, аналогичная естественной самовоспроизведению. Компилятор ( фенотип ) может применяться к собственному исходному коду компилятора ( генотипу ), создавая сам компилятор. Во время разработки компилятора модифицированный ( видоизмененный ) исходный код используется для создания следующего поколения компилятора. Этот процесс отличается от естественного самовоспроизведения тем, что им управляет инженер, а не сам субъект.

Механическое самовоспроизведение

Деятельность в области роботов — это самовоспроизведение машин. Поскольку все роботы (по крайней мере, в наше время) имеют изрядное количество одинаковых функций, самовоспроизводящийся робот (или, возможно, улей роботов) должен будет сделать следующее:

  • Получить строительные материалы
  • Производство новых деталей, включая мельчайшие детали и мыслительный аппарат.
  • Обеспечьте постоянный источник питания
  • Запрограммируйте новых участников
  • ошибка исправить любые ошибки в потомстве

На нано масштабе, сборщики также может быть разработаны для самовоспроизведения под их собственной властью. Это, в свою очередь, привело к появлению « серой слизи » версии Армагеддона , о которой говорится в таких научно-фантастических романах, как « Блум» , « Добыча» и « Рекурсия» .

Foresight институт опубликовал рекомендации для исследователей в области механического самовоспроизведения. В руководстве рекомендуется, чтобы исследователи использовали несколько конкретных методов для предотвращения выхода механических репликаторов из-под контроля, например, использование широковещательной архитектуры .

Подробную статью о механическом воспроизводстве в контексте индустриальной эпохи см. В разделе « Массовое производство» .

Исследования проводились в следующих областях:

  • Биология : исследования естественной репликации и репликаторов в организме и клетках, а также их взаимодействия, включая такие дисциплины, как популяционная динамика , определение кворума , пути аутофагии . Это может быть важным руководством, позволяющим избежать трудностей при проектировании самовоспроизводящихся машин.
  • Химия : исследования саморепликации, как правило, посвящены тому, как определенный набор молекул может действовать вместе, чтобы копировать друг друга в пределах набора (часто это часть области системной химии ).
  • Биохимия : были опробованы простые системы саморепликации рибосом in vitro , но по состоянию на январь 2021 года неопределенная саморепликация рибосомin vitro в лаборатории не была достигнута.
  • Нанотехнологии или точнее, молекулярная нанотехнология связана с созданием нано масштаба монтажников . Без самовоспроизведения капитальные затраты и затраты на сборку молекулярных машин становятся невероятно большими. Многие восходящие подходы к нанотехнологиям используют преимущества биохимической или химической самосборки.
  • Космические ресурсы: НАСА спонсировало ряд проектных исследований по разработке самовоспроизводящихся механизмов добычи космических ресурсов. Большинство этих конструкций включает в себя машины с компьютерным управлением, которые копируют сами себя.
  • Меметика : идея мема была придумана Ричардом Докинзом в его книге 1976 года «Эгоистичный ген», где он предложил когнитивный эквивалент гена; единица поведения, которая копируется из разума одного хозяина в другой посредством наблюдения. Мемы могут распространяться только через поведение животных и, таким образом, аналогичны информационным вирусам и часто описываются как вирусные .
  • Компьютерная безопасность . Многие проблемы компьютерной безопасности вызваны самовоспроизводящимися компьютерными программами, заражающими компьютеры — компьютерными червями и компьютерными вирусами .
  • Параллельные вычисления : загрузка новой программы на каждом узле большого компьютерного кластера или распределенной вычислительной системы занимает много времени. Использование мобильных агентов для самовоспроизведения кода от узла к узлу может сэкономить системному администратору много времени. Мобильные агенты могут привести к сбою компьютерного кластера, если они плохо реализованы.

В промышленности

Исследование космоса и производство

Целью самовоспроизведения в космических системах является использование большого количества вещества с низкой стартовой массой. Например, автотрофная самовоспроизводящаяся машина может покрыть луну или планету солнечными элементами и передать энергию на Землю с помощью микроволн. Оказавшись на месте, то же самое оборудование, которое построило само, могло также производить сырье или промышленные объекты, включая транспортные системы для доставки продукции. Другая модель самовоспроизводящейся машины будет копировать себя через галактику и вселенную, отправляя информацию обратно.

В общем, поскольку эти системы являются автотрофными, они являются наиболее сложными и сложными из известных репликаторов. Они также считаются наиболее опасными, поскольку не требуют участия человека для воспроизводства.

Классическим теоретическим исследованием репликаторов в космосе является исследование НАСА 1980 года об автотрофных лязгающих репликаторах под редакцией Роберта Фрейтаса .

Большая часть исследования дизайна была связана с простой, гибкой химической системой для обработки лунного реголита и различиями между соотношением элементов, необходимых для репликатора, и соотношениями, доступными в реголите. Ограничивающим элементом был хлор , важный элемент при переработке реголита для получения алюминия . Хлор очень редко встречается в лунном реголите, и значительно более высокая скорость его воспроизводства может быть обеспечена за счет импорта небольших количеств.

В эталонном проекте были указаны небольшие электрические тележки с компьютерным управлением, движущиеся по рельсам. У каждой тележки могла быть простая рука или небольшая лопата бульдозера, образующая базового робота .

Электроэнергия будет обеспечиваться «навесом» из солнечных элементов, поддерживаемых на столбах. Другая техника могла работать под навесом.

« Робот- литейщик » использовал бы роботизированную руку с несколькими инструментами для лепки, чтобы делать гипсовые формы . Гипсовые формы легко изготавливать, из них получаются точные детали с хорошей обработкой поверхности. Затем робот будет отливать большую часть деталей либо из непроводящей расплавленной породы ( базальта ), либо из очищенных металлов. Электрическая печь расплавляют материалы.

Предполагалось, что для производства компьютеров и электронных систем будет предложена более сложная «фабрика микросхем», но разработчики также заявили, что может оказаться целесообразным отправить микросхемы с Земли, как если бы они были «витаминами».

Молекулярное производство

Нанотехнологи , в частности , считают , что их работа, скорее всего , не достигнет состояния зрелости , пока люди не создать самореплицирующийся ассемблер из нанометровых размеров [1] .

Эти системы существенно проще автотрофных систем, поскольку они снабжены очищенным сырьем и энергией. Им не нужно их воспроизводить. Это различие лежит в основе некоторых споров о том , возможно ли молекулярное производство или нет. Многие авторитеты, которые считают это невозможным, явно ссылаются на источники сложных автотрофных самовоспроизводящихся систем. Многие авторитетные источники, которые считают это возможным, явно ссылаются на источники более простых самосборных систем, которые были продемонстрированы. Между тем, в 2003 году был экспериментально продемонстрирован построенный из конструктора Lego автономный робот, способный следовать по заранее заданному маршруту и ​​собирать точную копию самого себя из четырех предоставленных извне компонентов [2] .

Простого использования репликативных способностей существующих клеток недостаточно из-за ограничений в процессе биосинтеза белка (см. Также список РНК ). Требуется рациональная конструкция совершенно нового репликатора с гораздо более широким диапазоном возможностей синтеза.

В 2011 году ученые Нью-Йоркского университета разработали искусственные структуры, способные к самовоспроизведению, и этот процесс может дать новые типы материалов. Они продемонстрировали, что можно реплицировать не только молекулы, такие как клеточная ДНК или РНК, но и дискретные структуры, которые в принципе могут принимать множество различных форм, иметь множество различных функциональных характеристик и быть связаны со многими различными типами химических соединений.

Для обсуждения других химических основ гипотетических самовоспроизводящихся систем см. Альтернативную биохимию .

Источник

Самовоспроизведение организмов

Уникальной особенностью организмов как открытых систем является их способность к самовоспроизведению, т. е. к созданию копий самих себя.
Реакцию синтеза ДНК с участием ДНК-полимеразы (например в ПЦР) часто называют самовоспроизведением ДНК, а молекулу ДНК — единственной самовоспроизводящейся молекулой. В действительности самовоспроизведение — свойство гораздо более сложных систем.

В самом деле, в репликации ДНК обязательно участие ДНК-полимеразы, причем этот фермент не только катализирует образование 3′,5′-фосфодиэфирной связи, но и определяет, наряду с ДНК-матрицей, правильный выбор очередного нуклеотида. Иначе говоря, ДНК не сама воспроизводится, а синтезируется аппаратом, содержащим ДНК-матрицу и белок ДНК-поли-меразу. И эта двухкомпонетная система не самовоспроизводится, поскольку количество ДНК-полимеразы не увеличивается (наоборот — уменьшается в результате денатурации; соответственно убывает скорость репликации). Для того, чтобы эта система самовоспроизводилась, нужен механизм синтеза ДНК-полимеразы. А для этого требуется наличие гена ДНК-полимеразы в ДНК-матрице, и еще множества генов, кодирующих белки, необходимые для экспрессии (транскрипции и трансляции) всех этих генов. Колоссальное усложнение системы! Однако и это далеко не все. Многие вещества, необходимые для самовоспроизведения, нестабильны, и в пище практически отсутствуют, например нуклеозидтрифосфаты), следовательно должны быть механизмы их образования в самой системе, т. е. нужен метаболизм. А это значит, что требуется еще много генов и соответствующих белков.
На рис. 6.4 представлена схема организма как открытой самовоспроизводящейся системы. В системе можно выделить несколько модулей (подсистем), обязательных для всех организмов, в том числе самых простых — бактерий.
1. Модуль самовоспроизведения, или зародышевый путь; главные процессы этого пути — репликация ДНК и деление клетки.
2. Модуль передачи информации ДНК -♦ белки. Главными процессами этого пути являются транскрипция и трансляция, в результате образуется набор белков, обеспечивающих метаболизм и другие функции клетки, включая и функции модуля самовоспроизведения. Это справедливо как для одноклеточных организмов, так и для клеток многоклеточных организмов. Однако у многоклеточных в отдельной клетке во время митотического цикла действует и модуль самовоспроизведения. Таким образом, отдельные клетки многоклеточных организмов являются самовоспроизводящимися системами, а целый многоклеточный организм — самовоспроизводящаяся система более высокого уровня. Популяция, вид, биогеоценоз, биосфера — самовоспроизводящиеся системы возрастающей сложности. В число ресурсов среды, потребляемых гетеротрофными организмами, входят и вещества, образуемые другими живыми организмами. Автотрофные организмы (это прежде всего растения) не нуждаются в других живых системах.
Назовем еще один модуль, не указанный на схеме, но обязательный для самовоспроизведения. Это модуль защиты от повреждающих агентов — механизмы обезвреживания токсических веществ (см. гл. 19) и механизмы репарации повреждений — от репарации повреждений ДНК и «ремонта» пространственной структуры белков (шапероны) до заживления ран.
Группа модулей, начиная с третьего, составляет фенотипический путь информации.
Важнейший элемент клетки как самовоспроизводящейся системы — петля взаимозависимости между ДНК и белками: синтез белков невозможен без ДНК, а синтез ДНК невозможен без белков (реакции 1, 3, 4, 5 на рис. 6.4).
Наиболее простыми самовоспроизводящимися системами на Земле являются бактерии: их геном часто содержит около 5000 генов (напомним, что в геноме человека 50 ООО генов). Надо полагать, что жизнь на Земле начиналась с более простых систем, но они пока остаются неизвестными.
Таким образом, в результате обмена веществ потребляемые с пищей вещества превращаются в собственные вещества и структуры клетки и, кроме того, организм обеспечивается энергией для совершения внешней работы. Самовоспроизведение, т. е. создание копий самих себя — фундаментальная особенность обмена веществ в живых организмах, отличающая их от обмена веществ в неживой природе.

Читайте также:  С какими растениями нельзя сажать клематисы

Источник

Растения как прекрасные самовоспроизводящиеся структуры: интервью с Майклом Мардером

Интервью с философом Майклом Мардером впервые опубликовано на английском языке в книге «Лаборатория городской фауны. Долина попрошаек», созданной фондом V-A-C совместно с художественным коллективом «Лаборатория городской фауны». Автор интервью — куратор Маргарита Мендес.

В вашем эссе «Вегетативная демократия: растение в другом контексте» вы начинаете с анализа схем роста растений, попутно рассуждая о политических моделях. Что может нам дать подобное осмысление политики через наблюдение за отличными от человеческих структурами?

Модели коллективной организации в человеческом обществе не могут разорвать свою связь с подобными же моделями в физическом и природном мире. Считать иначе, означало бы полностью идеализировать политику, сводя ее к чистой деятельности бестелесного духа. И действительно, традиционно люди отождествляют себя с животными и даже в своих собственных обществах находят черты животных сообществ, например, пчел или муравьев. Так и Аристотель дал свое знаменитое определение человеку как «политическому животному», zoōn politikon.

V-A-C press и Marsilio Editori выпустили книгу «Лаборатория городской фауны. Долина попрошаек», созданную совместно с худ

V-A-C press и Marsilio Editori выпустили книгу «Лаборатория городской фауны. Долина попрошаек», созданную совместно с художественным коллективом «Лаборатория городской фауны», который был образован в 2011 году в Москве художниками Алексеем Булдаковым и Анастасией Потемкиной. Книга рассматривает основные вопросы, которые художники ставят перед собой с позиций разных дисциплин и включает в себя написанные для книги тексты философа Оксаны Тимофеевой, историков искусства Маи и Рубена Фоксов, куратора Маргариты Мендес в интервью с философом Майклом Мардером, историком, теоретиком и архитектурным куратором Давидом Гиссеном и философом Георгеосом Цагдисом, а также беседу участников «Лаборатории городской фауны» с куратором Катериной Чучалиной. Издание содержит документацию художественных практик группы и сопутствующих им исследовательских инициатив.

В этом ключе, мой вопрос звучит так: а что если нам представить себя как политическое растение? Основное различие между растениями и животными в том, что первые не являются организмами в значении замкнутых систем, где значение каждой части подчинено требованиям системы в целом. Таким образом, если мы хотим избежать этой прото-фашистской мысли в нашей политике, где государство приравнивается к целому организму, а его граждане к незначительным органам, то мы должны обратиться к вегетативной модели политики. Результатом подобного опыта будет распространение анархических множеств, состоящих из своего рода веток и отростков, которые сохраняют свою полу-автономию, при этом участвуя в росте всего этого общества-организма. Такая био-политика была бы несовместима с тем чувством самопожертвования, которое ожидается в рамках структуры сформированной организмами. Вместо этого, будет создана среда благоприятная для развития каждого. Среда, где не будет конфликтов и даже четкого разделения на индивидуальное и коллективное. На мой взгляд, это и есть тот самый важный урок, который нам преподносит растительный мир.

В Утрехте в связи с нашествием папоротникообразных растений на подземные пути и каналы этого города было проведено исследование. Группа ученых должна была собрать информацию об области распространения и проанализировать все встречающиеся там сорта папоротникообразных. Из них впоследствии был выделен сорт ххх, который бесспорно является паразитирующим. Что вы думаете по поводу роста энтропии в растительном мире в сравнении с подобным явлением в антропогенных структурах?

Я не уверен, что подобный рост растительной энтропии может быть напрямую соотнесен с распространением этого явления в антропогенных структурах. Наш рост не такой организованный, как нам это кажется и, конечно, это предмет энтропии, как и всё в материальном мире. Никакие процессы и категории, связанные с человеком, неотделимы от других сторон его жизни, и неважно, как сильно мы пытаемся подавить в нас эти проявления нечеловеческой витальности. Человеческая биомасса включает в себя и бактерии, большинство из них полезны, например, для пищеварительной системы. Кора головного мозга человека покрыта микроорганизмами, которые возможно сыграли решающую роль в развитии нашего интеллекта. Островок в море органической жизни и океан в неорганической вселенной, человек — это точка пересечения для разнообразных форм существования, не говоря уже о таких классических элементах как вода, огонь, земля и воздух. Собственно, теперешние проблемы, связанные с окружающей средой во многом итог нашего нежелания признавать эту неразрывную связь с остальным миром. Связь, отпечаток которой остается в нас, особенно в нашей склонности к абстрактному мышлению. Считать, что энтропия в природе резко противопоставлена хорошо организованным и логически объяснимым антропогенным процессам это выгодная позиция.

Интервенция Лаборатории городской фауны «Крапива», Москва, 2013.

Интервенция Лаборатории городской фауны «Крапива», Москва, 2013.

Если вернуться к паразитированию, то я не уверен, что имеет какой-то смысл четко отделять «хозяина» от «паразита». Ведь те, кого мы считаем хозяевами, обязательно паразитируют на более крупных организмах и средах, которые они в свою очередь населяют. Люди, например, являются паразитами на земле. Не стоит забывать что, с точки зрения этимологии слово паразитизм означает сеть питания, где одно живое существо питается рядом с (para) другим существом или существами. Таким образом, пока одни микроорганизмы питаются за счет нас, мы питаемся за счет земли и всего того, что от нее получаем.

В случае с растениями явление паразитизма кажется еще более интересным. Мы будем правы, утверждая, что каждая часть растения паразитирует за счет другой, а в целом растение паразитирует на той почве, на которой растет. Вы скажите, что невозможно определить границы растительной единицы. С одной стороны отросток материнского растения может дать свои собственные корни, имея для этого достаточно влаги и минеральных веществ. С другой стороны внешне несвязанные растения, включая деревья, могут иметь общую корневую систему, таким образом, создавая одно мега-растение. Кто здесь будет являться хозяином, а кто паразитом? Единственное, что я могу сказать, так это то, что растения живут, питаются и растут за счет других растений… ad infinitum. Это происходит в пределах «того же растения», которое состоит из множества потенциально независимых растений, имеющих общую систему питания. Но, тоже самое происходит и с «другими растениями», например, мох, растущий на стволах деревьев или черенки, привитые к персиковому дереву. Подобные случаи мы склонны классифицировать как тип паразитизма. Но то, каким образом структурировано любое растение или растительное сообщество, относящееся к одному виду, ничем, по сути, не отличается от такой формы сосуществования.

Растения как модульные единицы растут по экспоненте, распространяясь по земле как идеальные ризомы. Они напоминают мне кибернетические системы. Как вам такое сравнение? Если оно возможно, между особенностью распространения растений и вычислительными процессами.

Вы правы в том, что отметили это сходство. Ризома вообще может быть синекдохой процесса роста в растительном мире. Не имея центра, который бы управлял всем процессом, растение развивается путем итерации, дублируя уже имеющиеся структуры. Произрастая над и под землей, создавая бесконечные сады в садах подобные барочным, как это описано у Лейбница.

Image

Конечно, это довольно заманчиво рассматривать этот рост как открытую систему связей, и, соответственно, использовать вычислительную схему для растений. Потому, не удивительно, что сегодня концепт сети сейчас является главенствующим, такой своеобразный воображаемый ключ к понимаю окружающей среды, общества, функций организма, да и самого процесса мышления. Но я бы не спешил с подобными заключениями. Почему?

Во-первых, мы должны рассматривать наши практики в историческом контексте и сознавать, что понятие сети говорит о нас самих больше, чем о том феномене, который мы пытаемся объяснить с его помощью. Сеть заменила раннюю метафору машины, которая подобным же всеобъемлющим образом объясняла различные явления, но оказалась менее гибкой. Во-вторых, мы должны признать, что не может быть одной главенствующей универсальной методологии. Хотя время больших метафизических нарративов видимо ушло, наука, или лучше сказать, научность несет в себе наследие этой метафизики в виде не- или даже анти-метафизическом мировоззрении. Считая себя метафизиком, вам не нужно соотносить всё с Богом или божественными конструктами; вам нужно всего лишь верить в то, что единая основа поддерживает всю реальность, которая эпифеноменальна по отношению к этой основе. Кибернетика, сетевая теория общества, природы и интеллекта- это краеугольные камни современной метафизики, которая отказывается существовать с этими понятиями. В-третьих, мы должны вернуться к вопросу о жизни, который до сих пор остается концептуально размытым, сводимым к выбору наилучшего варианта действий в данной связи между организмом и окружающей его средой. Задача состоит в том, чтобы понимать жизнь не как очередной всеобъемлющий метафизический концепт, а как безусловно значимую основу, которая может быть объяснена «изнутри» в практиках микроорганизмов, растений, животных, людей…

Читайте также:  Голосеменные растения условия обитания сосны

Вместе с тем, я должен признать, что многие мои коллеги, занимающиеся прикладной ботаникой и философией, поддерживают теорию расчета растительного интеллекта. Они изучают, например, когда начинают цвести деревья вишни в зависимости от длины светового дня. Эта информация фиксируется клетками растений, которые запоминают последние лучи солнца за определенный промежуток времени. Не хочу отрицать значимости подобных исследований, но я сомневаюсь в том, какой вклад они могу внести в формирование понятия растительного интеллекта. С чем я не соглашусь так это с тем, что такие и подобные этой вычисления опустошают содержание и само понятие. Так же как у человека, чей интеллект определяется исключительно в точки зрения расчета, и в лучшем случае может быть только подобным роботу, так же растение, которое «думает» будет чем-то вроде жалкой зеленой вычислительной машины.

Понятие детерриториализации относится к истории растительной жизни, не только их способности к воздушной миграции семян, но также их колониального распространения. В вашей книге, которая скоро выйдет в соавторстве с Люс Иригарей, вы пишите о вашем личном отношении к растительной жизни как к способу осмысления феномена изгнания и принудительного лишения человека его корней. Разрыв и манипуляция- так можно охарактеризовать процесс того, как человечество обращается с природными объектами, считая их безличной массой. Как вы здесь оцениваете эту позицию подчиненного?

Верно то, что вопреки расхожему мнению, растения очень мобильны. Не только их семена и пыльцы, они сами способны к миграции в пределах своей среды различными способами. Их разложение, рост и другие изменения являются основой для трех других способов движения, которые Аристотель описал в своей «Физике». Тем не менее, семена представляют для нас архетип строгой привязанности к месту, по которой мы все больше тоскуем в эпоху глобализации.

Этические проблемы возникают, когда мы связываем встроенность в локальное с пассивностью. В этом случае, растения кажутся нам волнами феодализма, полностью прикованными к контексту своего роста, хотя относиться к этим волнам, хозяева-феодалы их породившие должны скорее как к урожаю. Перемещение и выкорчевывание это другая сторона той же медали, которая связывает мобильность с активной субъективностью, желание закрепиться в одном месте с пассивным существованием «безличной массы», как вы метко выразились. Чтобы избежать такой грубой схематизации различных форм жизни, мы не можем обойти вниманием древних греков, которые представляли себе жизнь как способность к саморазвитию и самоорганизации. Как мы только что установили, благодаря Аристотелю, растения способны к движению каждым из четырех описанных им способом. Таким образом, и обращаться с ними как с безмолвной «материей, главное свойство которой воспроизведение», как выразился Эммануил Кант, мы не можем.

Image

Единственное, с чем я не могу согласиться у греков, так это с онтологической иерархией, в которую они выстроили всё живое. Признать за растениями способность к самостоятельному перемещению, к самоорганизации не достаточно, если их субъективный характер все еще находится в подчиненном положении по отношению к животному и человеческому. В качестве альтернативы, я предлагаю представить, в границах нашего теоретического воображения, как сами растения создают свой мир; как они создают структуры полные смысла и значимые для них; что для них важно; как они ведут себя в мире полном для них смысла. Пока я назвал этот проект фитофеноменология, или феноменология растительной жизни. Я не знаю, какие плоды может принести область науки, но по крайне мере, это стоит того, чтобы попытаться с эти поработать.

Источник

§ 71. Свойства экосистем

Экосистема — целостная самовоспроизводящаяся система. Сообщество живых организмов и абиотическая среда влияют друг на друга, обе части биогеоценоза необходимы для поддержания жизни. Абиотические факторы регулируют существование и жизнедеятельность популяций. В то же время эти факторы находятся под постоянным влиянием самих живых организмов. Важные для жизни химические элементы (С, Н, О, N, Р) и органические соединения образуют непрерывный поток между живым и неживым: потребление и выделение углекислого газа, кислорода, воды, образование и разложение растительного и животного опада, образование почвенных органических соединений. Живые организмы черпают из среды жизненные ресурсы (например, кислород из атмосферы в процессе дыхания и углекислый газ в процессе фотосинтеза). Они поставляют в среду продукты жизнедеятельности (например, кислород в процессе фотосинтеза и углекислый газ в процессе разложения органических веществ и дыхания). Солнечная энергия аккумулируется зелеными растениями и передается организмам всех популяций, населяющих биогеоценоз.

Потоки энергии и вещества, связывающие живые организмы друг с другом и средой их обитания, обеспечивают целостность биогеоценозов. Способность организмов к размножению, наличие в среде пищи и энергии, необходимых для роста, развития и размножения, а также воссоздание среды обитания живыми организмами — условия самовоспроизводства биогеоценозов (экосистем).

Устойчивость. Сложившиеся в ходе эволюции биогеоценозы находятся в равновесии со средой и проявляют устойчивость. Устойчивость — это свойство сообщества и экосистемы выдерживать изменения, создаваемые внешними воздействиями. Например, если количество осадков понизилось на 50% по сравнению со средним количеством за много лет, а количество органического вещества, созданного продуцентами, упало лишь на 25%, численность травоядных консументов — только на 10%, то можно сказать: эта экосистема устойчива.

Способность организмов переносить неблагоприятные условия и высокий потенциал размножения обеспечивают сохранение популяций в экосистеме, что гарантирует ее устойчивость.

Саморегуляция. Поддержание определенной численности популяций основано на взаимодействии организмов в звеньях хищник — жертва, паразит — хозяин на всех уровнях пищевых цепей. Если по каким-либо причинам один из членов пищевых цепей исчезает, то виды, питавшиеся в основном исчезнувшим видом, начинают в большем количестве поедать ту пищу, которая раньше была для них второстепенной. Вследствие подобной замены пищи численность видов-потребителей сохраняется.

Массовое размножение вида в биогеоценозе регулируется прямыми и обратными связями, существующими в пищевых цепях. Нередко благодаря хорошим погодным условиям создается высокий урожай растений, которыми питается определенная популяция травоядных животных, например зайцев. В связи с хорошим питанием численность популяции возрастает. Травоядные сами могут быть пищей для хищников, например волков. Чем многочисленнее жертвы, тем более обеспечен едой хищник и тем интенсивнее он размножается. Следовательно, чем больше в нынешнем году жертв, тем больше на следующий год будет хищников. Возрастание количества хищников приводит к снижению численности жертв. Снижение численности жертв ведет к тому, что размножение хищника замедляется и количество хищника и жертвы возвращается к нормальному — исходному соотношению.

Колебания количества растительной пищи, травоядных животных и хищников, питающихся этими животными, сопряжены друг с другом. Классический пример — циклы изменения численности леммингов в тундре. Раз в несколько лет на огромной территории тундры их численность резко возрастает, вслед за тем, часто за один сезон, столь же резко падает. В соответствии с этим численность песцов, лис и сов, питающихся леммингами, либо увеличивается, либо уменьшается.

Колебания численности леммингов связаны с их кормовой базой. В годы повышения численности леммингов они сильно объедают растительность. Большое количество частей растений, содержащих питательные элементы, поступает в детрит. На следующий год из-за значительного повреждения растительного покрова пищи становится меньше и питательная ценность ее уменьшается. В связи с этим рост и выживание молодых леммингов снижается. Год становится малокормным для хищников, и они почти не размножаются.

В течение последующих лет растительные остатки, богатые питательными веществами, минерализуются; питательные элементы поглощаются растениями; количество пищи леммингов и ее питательная ценность возрастают; численность леммингов вновь стремительно идет вверх; хищники, хорошо питаясь, начинают быстро размножаться. Таким образом, в биогеоценозе популяции организмов взаимно ограничивают свою численность, благодаря чему данная экосистема существует длительное время.

Каково значение саморегуляции численности, мы понимаем особенно хорошо, сталкиваясь с явлениями, когда саморегуляция нарушается. Это обычно происходит в тех случаях, когда человек нарушает сложившуюся структуру сообществ. Примером может служить история с кроликами в Австралии.

Когда человек из Европы стал переселяться на другие континенты, он повез с собой и домашних животных, в том числе кроликов. В 1859 г. на одной из ферм Австралии выпустили 12 пар привезенных зверьков. В биогеоценозах Австралии было слишком мало хищников, чьей пищей могли бы быть кролики. Через 40 лет численность кроликов достигла нескольких сот миллионов особей. Они расселились почти по всему континенту, разоряя луга и пастбища, выедая проростки местной сосны, и нанесли урон экономике страны.

Источник