Структура и функция

Большинству людей интуитивно понятно, что функция—это то, что делает данная система (структура). Функ ия повара—готовить пищу, а официанта— ее подавать. Однако, в биологии приходится несколько глубже рассматривать вопрос о функциях.

Каждая функция организма выполняется той или иной подсистемой (структурой) организма. Передвижение в пространстве осуществляется локомоторной системой, а сшивание нуклеотидов—лигазами и т. д. Функции осуществляют и связи организма с окружающей средой, и связи подсистем внутри организма.

движения и кровоток, доставляющий в мышцу кислород и гликоген и т. д. П. К. Анохин (1968), введший представление о системном обеспечении функций, рассматривал в качестве элементарной системы рефлекторную дугу, точнее авторегуляторный цикл. Он ввел представление о том, что рефлекторная дуга замыкается через внешнюю среду и часть цикла: среда—рецептор — центральная нервная система служат прямой связью, а часть: центральная нервная система — эффектор — среда — обратной.

Кокшайский (1980) обратил внимание на то, что существует иерархия функций, соответствующая иерархической организации подсистем организма. Сокращение мышцы включает взаимодействие актина и миозина в миофибрилле, взаимодействие миофибрилл в мышечном волокне, взаимодействие мышечных волокон в мышце. Например, синхронное сокращение мышечных волокон обеспечивает сокращение всей мышцы и осуществляемую ею механическую работу, а асинхронное сокращение приводит не к сокращению мышцы, а к увеличению теплопродукции за счет пиломоторной реакции в просторечии называемой дрожью. Надо отметить, что каждая функция может осуществляться выполняющей ее системой, а может в данный момент времени и не выполняться. Пищеварительная функция желудка выполняется только если в нем есть пища. Репродуктивная функция выполняется половыми органами большинства млекопитающих один раз в году. Поэтому функцию можно определить не только как связь подсистемы организма, но и как назначение этой подсистемы.

Исходя из сказанного можно дать следующее определение функции: функция—это назначение данной морфологической структуры (функциональной системы), обеспечивающее связь подсистем внутри организма и их взаимодействие с окружающей средой, а тем самым приспособленность целого организма.

Из этого определения следует, что отбор происходит по функциям. Нефункциональные системы не могут подвергаться непосредственному действию ни естественного, ни искусственного отбора. В организме существуют подобные нефункциональные признаки. Обычно они формируются как коррелятивный побочный результат функциональных взаимодействий. Таковы, например, регистрирующие структуры (Мина, Клевезаль, 1976), такие как слоистость отолитов рыб, дентина зубов, слоев трубчатых костей. Неравномерность роста и кальцинации обусловлена сезонными, астральными и даже суточными изменениями метаболизма, но не имеет ни функционального, ни адаптивного значения.

Представление о том, что отбор идет по функциям разрешает старую дискуссию о примате формы (структуры) или функции в эволюции организмов. Ламарк первым сформулировал представление о том, что функции определяют строение организмов. Это следовало из принципов упражнения и не упражнения органов и наследования благоприобретенных свойств.

Представление о примате функции восприняли все сторонники эктогенети- ческого механизма эволюции. С возникновением генетики сформировалось мнение о примате формы. Мутации не адаптивны, но меняют форму и служат материалом эволюции. Представление о примате формы свойственно и всем автогенетическим теориям. Любая интерпретация имманентного стремления организмов к совершенствованию подразумевает, что возникновение новых признаков в ходе эволюции не зависит от их функций. На самом деле в обоих этих подходах смешиваются два типа процессов развития биологических систем: онтогенез и эволюция. В онтогенезе форма, включая и индивидуальную изменчивость, определяет особенности функционирования подсистем организма и, тем самым, успех или не успех каждого организма в борьбе за существование. В эволюции, поскольку отбор идет по функциям, именно функции определяют филогенетические изменения подсистем организма и организма как целого.