Teoretična biologija
Tako teoretična biologija (TB) kot teorija evolucije (TE) sta zelo abstraktni in sintetični disciplini, kar v biologiji sicer ni pravilo. Prva je še zelo v povojih, druga pa je že precej izdelana. Pojem prve nima enotno sprejete definicije: nekateri razumejo TB kot teoretično modeliranje različnih bioloških procesov, pri čemer gre za veliko število parcialnih teorij; drugi kot iskanje najbolj splošnih zakonitosti življenja (na primer zakonitosti samoorganizacije procesov); da pa se jo razumeti tudi kot filozofsko in metodološko zasnovo biologije, kar bi bil tretji pomen. Poleg tega ni enotne vsebine niti v okviru istega temeljnega pojmovanja. V primeru našega predmeta bomo obravnavali pojem TB predvsem v smislu drugega in tretjega pomena, s katerima se bomo seznanjali predvsem v okviru poglavja o razvoju biološke misli. Velik del sodobnih teoretičnih razglabljanj o življenju je vezan na TE, saj velika večina biologov meni, da so življenjske oblike prav rezultat evolucije. Evolucija življenja ima vsekakor toliko svojskih prvin, da posebej označuje biologijo in jo bistveno razločuje od drugih naravoslovnih ved. Veliko odgovorov na vprašanja TB je torej prav v evoluciji.
Razlika med TB in TE je predvsem v tem, da je prva bolj filozofska in po obravnavanju življenja širša od druge. Je nekakšna vez med filozofijo življenja in biologijo kot empirično znanostjo. Ukvarja se s splošnimi zakonitostmi življenja, njegovo definicijo[1], splošno organizacijo, splošnimi pogoji za obstoj in podobno. TE se za razliko od tega osredotoča na zakonitosti evolucije organizmov in njihovih skupnosti. Tu moramo razločiti tudi med TE in evolucijo. Slednja pomeni naravni proces razvoja življenja od njegovega nastanka do danes, torej ne pomeni vede o razvoju vrst (filogenetike), temveč se nanaša na razvoj sam. Če na primer govorimo o evoluciji hominidov, mislimo na naravni proces, ki je privedel naše opičje prednike do stopnje človeka, če pa govorimo o teoriji evolucije hominidov, nas zanimajo predvsem zakonitosti in mehanizmi tega procesa. Drugače povedano, teorija evolucije je znanstvena disciplina, katere temeljno raziskovalno področje je evolucija kot naravni pojav.
V okviru temeljnih naravoslovnih znanosti je velika razlika glede razvitosti teorije med fiziko in kemijo na eni strani ter biologijo na drugi. Prvi dve obravnavata zelo preproste sisteme z jasno definiranimi in čistimi konstituenti, slednja pa take, ki so izrazito kompleksni in heterogeni. Biološki proces je tako v očeh nekaterih modernih teoretičnih biologov mešanica splošnih mehanizmov z neponovljivimi individualnostmi, torej nečim posamičnim. Organizmi so individualizirani osebki, matematično gledano pa so razredi z enim samim članom, z drugimi besedami rečeno: vsak organizem je razred zase, je neponovljiv v vsej svoji natančnosti. Biosfera je zato izredno heterogen sistem. Na področjih fizike ali kemije si lahko privoščimo jasno oblikovanje vzročno-posledičnih zakonov in zakonov funkcijske odvisnosti. V fiziki je veliko laže izvajati abstrakcijo (odmišljanje nebistvenega od bistvenega) in dobljena spoznanja na široko posploševati ter s tem tvoriti definicije in teorije. V biologiji je situacija veliko težavnejša, recepti iz naravoslovnih znanosti z mnogo preprostejšim področjem proučevanja se marsikdaj ne obnesejo. Kljub temu pa se v sodobni biologiji dogaja, da se v svoji metodologiji pogosto na veliko zgleduje po svojih dveh starejših naravoslovnih "sestrah", fiziki in kemiji, ne zavedajoč se svoje temeljne različnosti od njiju. Z metodologijo, razvito na proučevanju razmeroma preprostih fizikalnih in kemijskih sistemov, spoznava površino in le še nekaj plasti življenja. Veliko bogastva in globine tega kompleksnega pojava pa ji za zdaj ostaja zaklenjenih.
Do sklepa, da so organizmi izredno heterogeni in kompleksni, seveda pridemo predvsem zato, ker jih gledamo z vidika njihovih molekul in drugih elementov. Dokler bo to prevladujoč zorni kot, bo biologija v teoretičnem smislu precej zaostajala za svojima naravoslovnima sestrama. Možnost za razvoj prave teoretične biologije v blodnjaku bioloških molekul, makromolekul, asociatov, celic in neštetih procesov, ki vse to — in še marsikaj drugega — povezujejo[2], je vsekakor v popreproščenju biološkega sistema. To lahko opravimo s povprečenjem stanj njegovih temeljnih elementov, to pa je zaradi svojstvene vloge mnogih med njimi marsikdaj težko ali nemogoče. Druga, verjetno boljša, bolj uporabna možnost je, da skušamo v organizmih identificirati supramolekulski daljnosežni red, na primer morfogenetsko polje, o čemer bomo še govorili.
Znanstvena misel, tudi biološka, se je začela je bil v antiki, v stari Grčiji, v 6.-7. stoletju pred našim štetjem. Tako imenovani jonski naravoslovci so se začeli spraševati o prapočelu vsega, kar obstaja, o njegovi temeljni substanci in temeljni zakonitosti. Bili so hilozoisti[3]. To je bil začetek teoretičnega mišljenja, ki je vodil do današnje znanosti. Njegovo bistvo je, da neznanih vzrokov za različne pojave ne išče več v različnih božanstvih oziroma nadnaravnih bitjih, temveč v neosebnih, abstraktnih načelih. To splošno naziranje velja tudi za sodobno znanost, le da ne govorimo več o prapočelu, temveč o zakonih. Kmalu po tem začetku znanstvenega mišljenja se je izoblikovala posebna smer razmišljanja — atomizem oziroma elementarizem.
Osrednji nauk atomistov je bil, da je vse zgrajeno iz temeljnih elementov ali delcev, ki so sami po sebi nespremenljivi in nedeljivi, lahko pa se med seboj poljubno kombinirajo v nešteto nam znanih snovi. Eden najpomembnejših elementaristov je bil Empedokles (490-430 pr.n.š.), katerega nauk o štirih elementih (zemlja, voda, ogenj, zrak) kot temelju vsega, kar obstaja, se je ohranil vse do 18. stoletja, ko ga je s teorijo o atomski strukturi materije spodnesel Robert Boyle. Do danes pa se je ohranila ideja o štirih elementih — seveda močno preobražena — v štirih temeljnih psiholoških tipih ljudi (melanholik - črni žolč - zemlja, sangvinik - kri - voda, kolerik - žolč - ogenj, flegmatik - sluz - zrak.
Posebno pomemben za vzpostavljanje vrednostnega sistema znanosti je bil Pitagora (580-500 pr.n.š.), utemeljitelj matematičnega atomizma. Njegov temeljni nazor je bil, da je v temelji vseh stvari število in da so matematična načela počelo vsega bivajočega. Vsaka stvar ima svoje število in le-to je zadnje, ki ga lahko odmislimo od nje [4]. Števil se ne da poljubno deliti, obstaja številska enota (monada) in iz njih je sestavljeno vse ostalo. Numerično monado predstavlja število 1, geometrijsko pa točka. Svet naj bi bil zgrajen geometrijsko na podlagi harmoničnih številskih razmerij. Pitagorejska misel je aktualna še dandanes, saj še zmeraj skušamo razumeti in razlagati svet skozi očala matematičnih struktur. Vse zakone želimo izraziti predvsem kot matematične odnose med različnimi spremenljivkami.
Demokrit (460-370 pr.n.š.) je razlagal pitagorejske geometrijske točke kot snovne atome. Vse stvari so njihova kombinacija, pri čemer jih ne vodi nobena zunanja sila, niti bog, temveč le slepa nujnost. Takemu naziranju pravimo determinizem. Tako je gledal tudi na življenje oziroma na organizme. Njegov atomizem je nekoliko modificiral Epikur (341-270). Odpravil je strogi determinizem in se zavzel za možnost samohotnih (naključnih) odklonov atomov od sicer začrtanih poti.
Atomizem v taki ali drugačni različici je postal temeljni mišljenjski vzorec ali s tujko paradigma za znanstveno razumevanje in razlago sveta, kar je v veliki meri ostal še do danes. Tudi zdaj nas v najrazličnejših znanstvenih disciplinah zanimajo temeljni delci (pa čeprav jih ne imenujemo več atomi). Pri tem se je izoblikovala posebna metodologija raziskovanja in razlage. Prvič, ko se lotimo nekega novega sistema, ga skušamo razstaviti na njegove temeljne elemente, ki jih (vsaj za zdaj) ne nameravamo deliti naprej. Temu — drugič — sledi analiza temeljnih elementov in njihovih lastnosti. Ko nam je to dodobra znano, poskušamo — kot tretji korak — raziskati temeljne načine interakcij med elementi sistema. Študiramo na primer, kako se vedejo majhne skupine elementov, kako se odzivajo na zunanje dražljaje in tako dalje. V četrti fazi skušamo razumeti ves sistem kot kompleksno interakcijo (od nas določenih) elementov. Atomistični način mišljenja se začenja krhati v nekaterih disciplinah fizike (na primer kvantna mehanika, kjer se kažejo temeljni elementi bolj kot interakcije, in ne kot klasično pojmovani atomi). Atomistični način mišljenja močno obvladuje tudi biologijo in na njej temelječe znanstvene discipline.
Prvi veliki “biolog”, če ga ocenjujemo z vidika sodobne znanosti, je bil Aristotel (384-322 pr.n.š.), ki sodi v vrh antike. Bil je verjetno najbolj vsestranski filozof antičnega obdobja. Izoblikoval se je kot neusmiljen kritik svojega učitelja Platona. Predvsem je kritiziral njegov strogi dualizem (ločenost stvarnosti na dva temeljno različna svetova: svet idej in pojavni svet). Trdil je, da ideje ne smejo biti odtujene stvarem in pojavom oziroma da morajo biti z njimi tesno povezane. Podobno stališče do zakonov je v praksi zavzela tudi znanost. V skladu s svojo večjo "prizemljenostjo" od Platona je Aristotel trdil, da je posamično (konkretno) primarno, splošni pojmi (ki spadajo k abstraktnemu) pa so sekundarni. Tudi ta usmeritev je v nadaljevanju, zlasti v srednjem veku, kot tako imenovani nominalizem, omogočila uveljavitev znanosti proti cerkvenemu dogmatizmu.
Aristotel je bil pomemben tudi zaradi analize temeljnih tipov vzrokov. Tako je razlikoval štiri tipe: 1. materialni vzrok (možnost, da nekaj nastane; na primer glina pri kipu), 2. učinkujoči vzrok (gibalni, mehanični vzrok; gnetenje gline), 3. formalni vzrok (dejavnostni vzrok; kiparjeva zamisel kipa) in 4. smotrnostni vzrok (cilj, namen kot vzrok; kiparjev namen, kaj hoče s kipom izraziti). Njegova analiza vzrokov je še vedno aktualna. Zelo pomemben prispevek je dal Aristotel tudi na področju logike, kjer je izdelal celo aksiomatski sistem in uvedel formalni jezik. Lahko bi rekli, da je bil prvi pravi znanstvenik, in ne le filozof. Izdelal je tudi prvo metodo raziskovanja in razlage, v kateri je trdil, da je treba iti od posameznih zaznav skozi indukcijo do načel razlage, od slednjih pa lahko z dedukcijo (logično pravilnim sklepanjem) izpeljujemo posamezna dejstva. (Tudi ta metoda je v bistvu še vedno ohranjena, so pa na njeno podlago od srednjega veka naprej dodajali nekatere nove elemente.)
Svojo genialno raziskovalno sposobnost je usmeril tudi na področje vprašanj o življenju. Tako je ne le razmišljal o njem, temveč tudi praktično raziskoval organizme ter jih celo uvrstil v poseben sistem, ki je bil — davno pred Lamarckom — že nekakšna slutnja evolucionizma. Trdil je, da organizme obvladuje notranja smotrnost (smotrnostni vzrok). V njih je videl na delu posebno načelo, psiho (psyche: gr. dih) ali po naše dušo. Tako je razlikoval vegetativno dušo pri rastlinah, ki omogoča le rast in življenje, animalično dušo pri živalih (ta omogoča že gibanje) in racionalno dušo pri ljudeh, ki omogoča mišljenje.
Demokrit je, kot smo videli, trdil, da so živa bitja le kombinacije atomov, ki se gibljejo po slepi notranji nuji (danes bi rekli mehanično). S tem je življenje pravzaprav zreduciral na deterministično (vnaprej povsem določeno) gibanje atomov v živih bitjih. V nadaljevanju bomo zato tej biološki usmeritvi rekli redukcionizem oziroma mehanicizem. Aristotelovi smeri razmišljanja o življenju pa bomo rekli vitalistična in tudi organicistična[5] oziroma emergentistična. Oba biološka tokova se strinjata s prvim in drugim tipom vzrokov pri pojavu življenja, razhajata pa se v tem, da redukcionistična smer zavrača nadaljnja dva tipa, vitalistična pa ju postavlja kot bistvena. V tem je tudi temeljni spor med obema strujama: kar ena postavlja kot bistveno, druga zavrača. Med vitalistično in organicistično strujo (obe sledita Aristotelovi misli) je razlika zlasti v tem, da vitalistična bolj poudarja smotrnostni vzrok, organicistična pa formalnega in se lahko celo ograjuje od smotrnostnega (na primer moderni organicizem, tako imenovani postneodarvinizem).
Bistvo mehanicizma (redukcionizma) je naziranje, da je gibanje poljubnega sistema — v našem primeru organizma — posledica mehanskega seštevka gibanja njegovih sestavnih delov, po zgledu vektorskega seštevka sil, ki odloča o gibanju telesa (paralelogram sil). Sistem (celota) nima avtonomije oziroma svojih načel delovanja, gibanja. Nima svojih vzročnih moči, temveč je le posledica ali epifenomen, podobno kot je senca le posledica gibanja predmeta in nima nobene vzročne moči. Tudi če imamo sistem z več hierarhičnimi ravnmi, kot na primer organizem, je v vzročnem smislu pomembna le najnižja raven, vse druge so le njena posledica. Razlago sistema se da reducirati na interakcijo med elementi najnižje ravni — odtod ime redukcionizem. Poznati sistem torej pomeni poznati njegove temeljne sestavne dele (na primer gene v organizmih) in njihovo interakcijo. Po takem pogledu pomeni na primer poznati molekule (zlasti gene) in njihove lastnosti poznavanje organizma. Organizem sam po sebi kot nekaj, kar bi preraščalo svoje dele, sploh ne obstaja.
V nasprotju z redukcionizmom organicizem predpostavlja, da je celota več od seštevka svojih delov. Deli so potrebni za obstoj celote, to je jasno, toda — ravno obratno kot pri mehanicizmu — so le materialni vzrok za delovanje celote, njena lastna načela delovanja (to je njeno avtonomijo) pa predstavljajo učinkujoči in v večini organicističnih naziranj tudi formalni vzrok. Beseda emergentizem dejansko pomeni vznik novih lastnosti in zakonitosti na višji ravni organizacije (združevanja) elementov nižje ravni (na primer, ko se molekule organizirajo v organele). Pri hierarhični zgradbi sistema ima torej vsaka višja raven načeloma svoje posebne lastnosti in zakonitosti. Sam emergentizem sploh ni omejen na biologijo in že po tej plati ne more biti povsem istoveten z organicizmom, ki pa je povsem biološki pojem. V fiziki na primer razlikujejo navidezni in pravi emergentizem. Pri prvem je načeloma mogoča redukcija sistema na njegove sestavne dele; lastnosti vode na primer lahko izpeljemo iz lastnosti in interakcije vodnih molekul. Po drugi strani pa superfluidnosti helija, ki pride na dan pri ohladitvi pod 4 °K, ne moremo izvajati (in s tem razumeti) iz lastnosti He atomov in njihovih interakcij. Superfluidnost helija je torej prava emergentna lastnost[6]. Emergentizem se torej pojavi, ko se elementi nižje ravni tako povežejo med seboj, da njihovega skupnega delovanja ne moremo več razumeti oziroma izračunati kot seštevek ali zmnožek delovanja posamičnih elementov.
V renesančnem obdobju, ko je po dolgem obdobju črnega in srednjega veka spet začela kliti znanstvena misel, je pogled na življenje sledil predvsem Aristotelu in deloma takrat še zelo prevladujočemu krščanskemu pogledu na svet. V organizmih, zlasti v njihovi obliki, so tedaj videli predvsem utelešenje skritega namena stvarnika. Cilj raziskovanja je bil odkriti ta namen, in sicer s študijem analogij oziroma različnih znakov. Paracelsus (1493-1541) je na primer trdil, da skozi ugotavljanje analogij nevidno postane vidno in razodene se nam ezoterična (skrita, notranja) arhitektonika stvarstva. Skriti namen naj bi živa bitja tudi povezoval s preostalo naravo (tako naj bi se živali odražale v zvezdah, skalah in drugje). Posebne razlike med živim in neživim še niso videli, saj je bila v določenem smislu vsa narava živa (spet hilozoizem). Znamenje življenja je bila toplota, duša pa njegovo gibalno načelo. Na vesolje, svet in naravo so gledali kot na dele kozmične celote, vse je bilo zanje nekakšno skrivno omrežje, stkano z božjo mislijo. Dednost ni bila problem: bila je le vidik celotne mreže podobnosti. Vse je bilo kontinuirano, a hierarhično urejeno. Obstajanje živega bitja je omogočala združitev načela udejanjanja (Aristotelova forma) z materijo. Starši so bili po tej interpretaciji sedež sil za združitev omenjenih dveh načel. Na razvoj zarodka, tako so verjeli, vplivajo tudi materine misli — odtod se lahko porajajo pošasti oziroma spački, ki so bili za to obdobje zelo zanimivi. Verovali so v spontano generacijo. Pri organizmih je bila poudarjena vidna struktura kot znamenje notranje ideje, namena.
Tu zlahka prepoznamo, da je prednjačil smotrnostni vzrok, saj naj bi bilo vse posledica stvarnikovega namena, naloga znanosti pa ta namen odkriti. Ker se smotrnostni vzrok povezuje z inteligenco (namen ima lahko samo inteligentno bitje), ima renesančni pogled na življenje — biologije kot znanosti takrat še ni bilo — močne stične točke z mitološkim načinom mišljenja.
Pod vplivom Galilea Galileija so začeli znanstveniki in filozofi na celotno (živo in neživo) naravo gledati kot na nekaj mehaničnega. Tudi živa bitja naj bi vodila mehanska sila (učinkujoči vzrok), podobno kot na primer delovanje ure. Med kalitvijo semena in tekom ure niso videli nobene bistvene razlike. Gre torej za smer, ki sledi redukcionizmu Demokrita. Opis delovanja delov naj bi povsem zadoščal za razumevanje in razlago delovanja celega organizma. Kot posledica tega so na področju življenja raziskovali predvsem mehaniko delovanja (na primer Harwey in krvni obtok). Še vedno je bila poudarjena zunanja struktura organizmov. Šlo je torej za mehanicizem oziroma redukcionizem. Prvo zaradi tega, ker naj bi gibanje celote vodile stično delujoče sile med delci (podobno kot pri Demokritu), drugo pa zato, ker celota izgubi sleherno avtonomijo — vse njeno dogajanje je le odsev dogajanja med delci. Celota je torej reducirana na mehaničen sklop delov in delcev, njeno vedenje pa je mehanski seštevek njihovega gibanja.
V zaledju tega obdobja so nekateri vendarle gojili tudi vitalistično misel, da vodi živa bitja posebna inteligenca ali višja sila, vis vitalis, anima. Ne glede na to, kako danes gledamo na vitaliste, moramo reči, da so vitalisti tega obdobja izhajali iz zaznavanja živega, ki je bilo v nekaterih pogledih pravilnejše od redukcionističnega. Uvideli so namreč, da ga ne vodijo le mehanski zakoni oziroma da je med živimi in neživimi telesi velika razlika. Vis vitalis, ki omogoča živost, naj bi bila povsem drugačna od znanih sil narave in naj bi vsebovala namen, smotrnost. Nekateri naravoslovci so to odkrivali v pravilnih geometrijskih oblikah (na primer v čebeljem satovju). Posebnega vpliva na razvoj takratne biologije vitalisti niso imeli; s sklicevanjem na nadnaravne sile so se sami izločili iz znanosti, saj bi moralo biti bistvo življenja nedostopno kakršnemukoli empiričnemu raziskovanju.
V tem obdobju se je v kemijo spet vrnil atomizem (R. Boyle), “biologi” pa so odkrili mikrosvet. Tu so delovali Malpighi (1628-1694; kapilare, traheje, rastlinska histologija), Lewenhoek (1632-1723; utemeljitelj histologije, bakterije, partenogeneza), Hooke (1635-1703; pluta, majhne živali) in drugi raziskovalci mikrosveta. To je bilo tudi obdobje klasifikacije, katere vrh je bil dosežen s Karlom Linnéjem (1707-1778; Systema Naturae). Klasificiral je živali, rastline, minerale in celo bolezni. Razvil je formalno metodo za klasifikacijo po določenem pravilu.
Pojem vrste: Splošno naziranje tega časa je bilo, da je vse prehodno, da so povsod posredniki med organizmi sorodnih si vrst. Prevladovalo je mišljenje, da so primarne bitnosti posamične, vrste (razredi, pojmi) pa sekundarne. V ozadju tega, vrstam nenaklonjenega stališča je bil v srednjem veku in renesansi težko izbojevan nominalistični nazor, po katerem je posamično primarno, splošno pa sekundarno le v človekovem umu, torej nerealno. Znanosti se je do novega veka uspelo iztrgati iz dogmatskega cerkveno-teološkega primeža predvsem z uspešnim bojem proti realizmu, ki se je zavzemal za realnost splošnih bitnosti, kot so ideje in pojmi. Biološka vrsta je bila po tedanjem naziranju le umetna miselna kategorija (George Buffon, 1707-1788). Toda po neizprosni logiki znanstvenega razvoja, ki presega prej mukoma uveljavljene teorije, se je postopoma oblikovalo spoznanje, da vlada določena mera ustaljenosti znotraj skupin, ki jih lahko označimo kot vrste. Pokazalo se je, da vrsta ne more biti le umetna umska kategorija, temveč sestavni del reda v naravi, torej realna. S časom, na primer pri Darwinu, je postala celo edina realna enota v naravi — posamezniki so se pozkazali kot preveč minljivi.
Poreklo organizmov: Temeljno prepričanje tega obdobja po zgledu prejšnjih je bilo, da lahko preprosta bitja nastanejo spontano. Sicer pa je vladal kreacionizem, to je naziranje, da so bile vrste ustvarjene in da v enaki podobi obstajajo še danes. Vero v spontano generacijo je začel spodbijati Francesco Redi (1626-1697): uvidel je, da črvi v gnijočem mesu nastanejo le iz mušjih jajčec. Kljub temu je zaradi pomanjkanja znanja tudi sam trdil, da v prebavilu lahko črvi nastanejo spontano iz blata. V začetku 18. stoletja (po odkritju mikroskopa) se je izoblikovala močna vera v klice življenja — mikrobe, ki nastajajo spontano. To je skušal zavrniti Lazaro Spallanzani (1729-1799), a sodobnikov ni prepričal. V drugi polovici 18. in prvi polovici 19. stoletja so večinoma še naprej verjeli v spontano generacijo vsaj bakterij. Šele sredi 19. stoletja so podrobnejša prizadevanja Louisa Pasteurja (1822-1895) dokončno osvetlili ta problem, ki ga je po seriji kritiziranih poskusov rešil z genialnim in splošno znanim eksperimentom, pri katerem ni manjkala tudi sreča. Od tedaj naprej velja prepričanje, da živo lahko nastane le iz živega, ali po latinsko: omne vivo ex vivo.
Preformacija: Eno od pomembnih vprašanj tega obdobja je bilo: Kako, da so potomci lahko podobni staršem?[7] Prevladovala je teorija preformacije zarodkov oziroma zametkov organizmov. Zametke naj bi naredil že stvarnik. Glede na to, da morajo biti že tudi v klicah sedanjih organizmov klice bodočih, bi morale biti bodisi za vsako generacijo manjše[8], bodisi bi bile vse enake in ustvarjene že od začetka. Vsaka od obeh možnosti je odpirala vrsto težko rešljivih vprašanj, zato se je zamisel o preformaciji marsikomu zdela precej neverjetna, kar je sprožalo nadaljnja iskanja. Težava je temeljila na osrednji miselni naravnavi tega obdobja, ki je upoštevala le mehaniko in vidno strukturo, ni pa bilo še koncepta informacije in energije. V 18. stoletju je bila odkrita partenogeneza — klice so torej v samici. Kaj pa samci? Nekateri so predvidevali, da so morda le v veselje samicam. Toda Spallanzani je odkril, da se razvijejo zarodki v žabjem mrestu le po poprejšnji osemenitvi. Če je oblekel samce v posebne hlačke, se niso razvili novi zarodki žab. Caspar Wolf (1738-1794) je z mikroskopom odkril epigenezo, postopen razvoj zarodka skozi organizirano zaporedno gubanje embria — nobene preformiranosti torej ni bilo. Teorijo preformacije so poleg tega največjega udarca ogrozila še druga vprašanja: sposobnost regeneracije (na primer mala nožica v normalni nogi), hibridi (ali je bila mula že vnaprej zamišljena?) in tudi normalna dednost, podobnost med starši in potomci. Dednost je prej ali slej ostajala velika uganka za raziskovalce življenja.
Sestava organizmov: O tem sta razmišljala predvsem Buffon in Pierre Louis Maupertuis. Temelj organizmov so živi delci (atomi življenja) oziroma organske molekule. Strukturna razporeditev delcev in njihovih lastnosti naj bi določili obliko in lastnosti organizmov. Med delci, sodeč po tej teoriji, vlada afiniteta — po smrti se disociirajo, a lahko tvorijo nove enote. Vsaka “klica” naj bi imela delce enake kot starši — od tod podobnost. Po Maupertuisu naj bi imela materija spomin, inteligenco (nekakšen atomistični animizem!), zato delec ve, kam naj gre. Buffon je predlagal model notranjega kalupa pri morfogenezi in rasti — z intususcepcijo; to je bila že slutnja notranje organizacije. Toda v resnici je bil Buffon zagret privrženec mehanicistične biologije, saj je skušal vse lastnosti življenja razlagati v luči Newtonovih zakonov. Vsaka vrsta naj bi imela svoj vzorec organskih molekul. Zakoni kombiniranja delčkov namreč niso več zakoni vidne strukture, temveč izražajo skriti red, ki pa ga Buffon še ni poznal.
Pri idejni utemeljitvi tega obdobja — postavljanju vrednostnega sistema — sta pomagala dva misleca, ki ju sicer ne povezujemo z biologijo. To sta bila filozof Immanuel Kant (1724-1804) in vsestranski ustvarjalec Johann Wolfgang Goethe (1749-1832). Prvi je uvidel veliko razliko med živo in neživo naravo, ki je bila tuja dotedanjemu pogledu. Tako je trdil, da laže razložimo nastanek sveta kot nastanek ene same gosenice (kakšna velika razlika od prejšnjega obdobja!). Na organizme je začel gledati kot na celote, sestavljene iz delov, ki imajo v okviru svoje celote funkcijo. Funkcija je namreč razlog za obstoj dela v celoti. Skozi funkcijo so deli vpeti v celoto; slednja je primarna, saj daje delom smisel obstoja. Funkcionalna razlaga je na liniji smotrnostnega vzroka. Slednja pa implicira (vključuje) cilj; ciljnost je torej temelj življenja. S takim naziranjem je Kant znova obudil aristotelovski pogled na življenje in organizme, predvsem smotrnostni vzrok. Goethe pa je bil pri opazovanju organizmov zlasti pozoren na uniformiranost anatomskega načrta. Temeljna struktura ali tudi taksonomski red (ordo) sta mu izražali idejo, konkretna struktura oziroma taksonomska vrsta (species) pa realizacijo ideje, v čemer je viden vpliv Platona; od Aristotelovih tipov vzrokov je zlasti obudil formalnega (ideja oblike, arhetip kot udejanjajoči tip vzroka). Tako je na primer spoznal, da so deli cveta le modifikacije listov. Skoval je besedo morfologija in postavil temelje za to znanstveno disciplino.
Poleg teh dveh mislecev in njune filozofije narave so vplivala na renesanso organicistične misli v biologiji tudi konkretna odkritja o vzajemnem delovanju organskih sistemov. Za to je dal podlago razvoj kemije v 18. stoletju. Postalo je mogoče raziskovati fiziologijo dihanja in prebave. S prebavo sta se ukvarjala Reaumur (1683-1757) in Spallanzani, z dihanjem pa Antoine Lavoisier (1743-1794). Uvidel je, da gre pri dihanju za isto načelo kot pri gorenju in da je hrana ekvivalent goriva — prvič nastane tu revolucionaren koncept (paradigma) o življenju kot počasnem gorenju, ki zahteva sodelovanje različnih organov, na primer pljuč, prebavil, kože. Izoblikuje se zavest o porabljenem gorivu (energiji), česar prej ni bilo. Žival - stroj naj bi v bistvu vodili trije mehanizmi: dihanje (daje toplotno moč), potenje (regulacija) in prebava (povečuje količino zalog). Torej anabolizem, katabolizem in regulacija. Postajalo je jasno, da so posamezni organi med seboj globlje povezani, usklajeni. Začeli so dobivati funkcije, in ne le mehanizme[9], to pa implicira celoto.
V organicističnem obdobju se je prav razcvetel organicistični biološki nazor, ali kot temu še tudi pravimo, organicistična paradigma, ki je imela še močne vitalistične primesi. Bistveni teoretični temelj tega obdobja je bila ideja o notranji usklajenosti funkcij in o usklajenosti zgradbe organizmov (anatomski načrt). Tako so znanstveniki spet iskali vzporednice med organizmi, homologije in analogije, podobno kot v renesansi, vendar na mnogo višji znanstveni ravni. Namesto vidne strukture so postali pomembni odnosi (struktura anatomskega načrta, hierarhičnost, funkcija, organizacija). Najpomembnejši biolog tega obdobja je bil Jean Baptiste Lamarck (1744-1829). Med drugim je neposredno vplival na osamosvojitev biologije od drugega naravoslovja. V organizmih je skušal predvsem videti organizacijo, torej urejen sistem odnosov. Notranja organizacija naj bi določala odnose med deli (organi organizma) in bila odgovorna za zunanjo strukturo, to je osrednjo raziskovalno raven prejšnjih dveh obdobij. V ta miselni sklop bi se morala harmonično vklapljati tudi taksonomija in ne, po linejevsko, upoštevati le zunanjo morfologijo. V ozadju notranje organizacije je Lamarck videl neki namen, telos, česar v neživi naravi ni (jasna navezava na Aristotela). Ciljnost obstaja kot organizmu lastna notranja bitnost, ki žene organizme v njihovem gibanju in razvoju; pri neživi naravi pa je za to odgovoren mehanski vzrok. Organizmi torej niso stroji, ki jih mora kot nemočne, pasivne, objekte poganjati zunanja sila, temveč imajo poleg gibalne sile (mehanski vzrok) tudi oblikovalno in regulacijsko. Življenje je notranje[10] načelo akcije, je načelo boja proti dezorganizaciji, je sila, ki kljubuje zakonom neživega sveta. Danes to področje obravnava zlasti neravnovesna termodinamika. Tu ni bilo več animizma prejšnje dobe, saj ni šlo za transcendentni izvor živosti. Koncept telosa je pač nadomeščal današnje koncepte informacije in energije v termodinamskem smislu.
Organizem je po tem gledanju postal:
a) integrirana celota organov in njihovih funkcij — prej naj bi bil le mehanski agregat svojih delov, nemočen; zdaj je kot celota avtonomen (ima vzročno moč, svoje zakonitosti);
b)
integriran
z naravo,
saj
mora notranji harmoniji ustrezati tudi harmonija v naravi —
vse je integrirano
z vsem (podobnost z renesančnim videnjem medsebojnih povezav na videz
ločenih
teles). Opozarjava, da prej tako v renesansi kot za časa Galileija in
Newtona
organizmov sploh niso zares ločili od nežive narave, harmonija pa (tako
kot
tudi disharmonija) zahteva odnos, torej tudi
drugačnost.
Poleg tega
dvojega pa:
c) nastane ostra ločnica med živim in neživim. Iz naravoslovja se osamosvoji biologija kot znanost, ki proučuje splošne in posebne značilnosti rastlin in živali.
K razcvetu takratne paradigme je pripomogla tudi primerjalna anatomija v navezavi na paleontologijo. Tu sta se izkazala zlasti Georges Cuvier (1769-1832) in Richard Owen (1804-1892). Oba sta bila nasprotnika evolucionizma, vseeno pa sta sprejemala organicistično misel. Primerjalni anatomi so verjeli v celostno harmonijo zgradbe organizmov. V zvezi s tem je moral biti vsak del popolnoma prilagojen drugim in je na svoj način odseval druge. Del je vidik celote, zato se da slednjo izpeljati iz prvega. To je posledica vzajemnosti funkcij in skupne ciljnosti. Sprememba ene komponente vpliva na spremembo vseh drugih. Taka ideja je omogočila paleontologijo, v kateri so iz delov okostja lahko izpeljali ves skelet. Zlasti so bili fascinantni uspehi Cuvierja, ko je iz posamezne najdene fosilne kosti sklepal na ogrodje, kar se je kasneje, ob odkritju vsega ali večjega dela ogrodja tega organizma, tudi potrdilo. Ob tem primeru lahko vidimo, kako more temeljno nov način razlage odpreti povsem nove zamisli ter s tem omogočiti prej nemogoče in celo neslutene raziskovalne prodore.
Ker so takratni biologi verjeli v načrt organizacije, ki je zahtevala globalno harmonijo med organskimi sistemi, niso bili več mogoči poljubni prehodi med vrstami oziroma poljubne kombinacije, kot so mislili v 17. in 18. stoletju. Cuvier je na primer identificiral 4 temeljne gradbene načrte živali: Vertebrata, Mollusca, Articulata in Radiata. Znotraj njih je morala obstajati možnost variacije, vendar ne na račun vsesplošne harmonije. Variacije so bile urejene hierarhično: najbolj konstantni so bili najbolj notranji, bistveni deli, ki so označevali najširšo taksonomsko skupino. Na tej podlagi je naredil poseben sistem, ki se je razlikoval od kasnejšega darvinističnega, kjer je šlo (in še gre) predvsem za sorodnost.
V zaledju prevladujoče organicistične misli se je proti sredi 19. stoletja spet začela vzpenjati redukcionistična misel v obliki celične teorije življenja (Matthias Schleiden, 1804-1881: rastline; Theodor Schwann, 1810-1882: živali). Citologi so na podlagi proučevanj postali prepričani, da temelj življenja ni organizem, temveč celica. Ta ni bila več končna, temveč začetna točka analize organizmov. V očeh citologov in z njimi simpatizirajočih biologov je postala temeljna enota življenja, skupna vsem organizmom. Razlog je bil preprost in prepričljiv: celica nosi v sebi vse temeljne funkcije organizma — metabolizem, rast, ekskrecijo, gibanje, vzdražnost, razmnoževanje in drugo, torej je organizem v malem. Zato organizmi niso edinstvene celote, temveč le agregati celic. Celice so tako dobile značaj bioloških atomov, organizem pa je postal le njihov mehanski seštevek. Poleg tega je postalo očitno, da nastane vsaj pri spolnem razmnoževanju vsak organizem iz ene same celice, zigote, in da je tako celica res izhodišče organizmov. Zanimivo je, da je v nasprotju z veliko večino bioloških redukcionizmov celularni redukcionizem zadeval le organizme, ne pa tudi življenja. V nasprotju z večino drugih redukcij tu ni šlo za kako fizikalno ali molekulsko redukcijo, temveč za redukcijo, ki je ostala povsem znotraj biologije.
Podobno kot Cuvier pri anatomskih tipih so tudi embriologi v tem obdobju spoznali več tipov brazdanja in uvideli, da niso več mogoče vsakršne “pošasti”. Prišli so do ideje, da mora načrt organizacije sloneti na nečem bolj temeljnem — na načinu ontogeneze. Za organizacijo organizmov je torej odgovoren ontogenetski razvoj (to je čas, zgodovina). Tako razmišljanje je odpiralo obzorje časa v biologiji, ne le ontogenetskega, temveč tudi filogenetskega. Mogoča je postala prava evolucijska misel, po kateri je treba v razlago organizmov vključiti tudi dejavnik časa.
Do druge polovice 18. stoletja organizmi v očeh raziskovalcev sploh niso imeli svoje zgodovine, bili so nespremenjeni od stvarjenja naprej. Sredi 18. stoletja so spoznali, da je imela Zemlja v svoji zgodovini serijo katastrof. Velike podnebne spremembe so navajale znanstvenike na misel o spremembah organizmov, vsaj v regionalnem smislu. Možnost transformacije organizmov je poznal že trdni kreacionist Carl Linné, ko je bil soočen s primeri naravne hibridizacije. Podobno je razmišljal Maupertuis v zvezi s kombinacijami atomov. Toda tu še ni bilo prave ideje o napredku, ni bilo na primer še ideje, da iz preprostega sledi bolj kompleksno[11], temveč so videli le spremembe na isti ravni. Drugi pomemben moment za nastanek evolucionizma je bilo Buffonovo poudarjanje pomena okolja za organizme, saj je vedel, da je le-to zelo omejujoč faktor.
Tretji moment, ki je vodil k evolucijski misli, je bil velik vzpon paleontologije v drugi polovici 18. stoletja. Tu se je rodilo spoznanje, da so bile spremembe na Zemlji res povezane s spremembami življenja, in spoznanje, da so včasih na našem planetu prevladovale drugačne vrste kot danes. Fosili so postali celo indikatorji za posamezne starostne plasti. Globlje so se pokazale kot zgodnejše. Cuvierju je bilo na primer jasno, da so bili organizmi v globljih plasteh bolj preprosti kot oni v višjih; verjel je v napredek vrst. Toda paradoksalno, prav pojav novih vrst v novih plasteh (po katastrofah) mu je bil dokaz, da so bile vrste po vsaki katastrofi na novo ustvarjene in da ni bilo nobene povezave s prejšnjimi vrstami.
Lamarck je bil ne le “oče” biologije kot avtonomne znanosti, temveč tudi stvaritelj prve vseobsegajoče (kompletne) teorije o razvoju živega sveta. Sodobna biologija mu z znanim smešenjem o daljšanju žirafinega vratu zares dela precejšnjo krivico. V skladu z organicistično mislijo je Lamarck trdil, da je organizem kot celota podvržen transformaciji. V tem primeru lahko iz preprostejše celote nastane kompleksna. Evolucija bi pravzaprav morala imeti tole smer: več prilagojenosti in večja kompleksnost (organizacija). Življenje je z Lamarckom prvič dobilo historičnost. Evolucijo naj bi označevali zaporedje, trajanje in izboljšanje organizacije. Potekala pa naj bi zgolj v smeri izboljševanja organizacije. Poznejše je torej bolj popolno in bolj kompleksno. Vzrok evolucije je notranji dejavnik, ki nenehno teži po izboljšanju in nekoliko spominja na vis vitalis. Najprej se v organizmu oblikuje namen po spremembi (adaptaciji), nato postopoma sledi sprememba. Evolucija je torej inteligentna. Poleg tega vplivata na evolucijo še raba in neraba organov. Spremembe se prenesejo v novi rod preprosto z dedovanjem pridobljenih lastnosti (ni še razlikovanja med genotipom in fenotipom).
Spremembe organizmov naj bi povzročile šele obsežnejše spremembe okolja. Sicer pa naj bi vladala med okoljem in organizmi harmonija in vzajemno součinkovanje (genetska asimilacija okolja). Ker gre evolucija nujno navzgor, so današnji preprosti organizmi potomci pred kratkim nastalih. Evolucija torej nima enkratnega začetka, temveč se stalno poraja. Kar izgine, je uravnoteženo z onim, kar se na novo porodi, luknje ob izumrtju se lahko zalijejo. Čas tu še nima odločilne vloge pri oblikovanju vrst. Višje taksonomske kategorije se oblikujejo v skladu z gradbenimi načrti, ki so brezčasni; čas samo omogoči, da posamezna razvojna linija pripelje do uresničitve konkretnega načrta, določene strukture. Kot že rečeno, je to mogoče tudi večkrat zapovrstjo (zalivanje lukenj nastalih ob izumrtju). Bolj pomemben je čas, ko gre za variacije znotraj gradbenega tipa. Tu imajo pomembno vlogo naključja, na primer spremenjene razmere v okolju, ki so bolj ali manj neponovljive; v njih lahko gledamo vsakokratne naplavine časa.
Darwin je s svojo teorijo sicer pobijal Lamarckovo, vendar ni bíl bitke z njegovimi privrženci, temveč s kreacionisti. Šlo je za enega najbolj značilnih primerov zamenjave ene temeljne znanstvene doktrine z drugo in težav, povezanih s tem. Oglejmo si ta kreacionistični nauk pobliže. Kreacionisti so trdili, da je življenjske vrste ustvaril Stvarnik; če ne že vse spočetka, pa vsaj sproti, na primer po večjih katastrofah. Med kreacionisti se je posebno izkazal William Paley (1743-1805); bil je ploden zagovornik naravne teologije, zelo blesteč mislec, občudoval ga je tudi Darwin. Razmišljal je nekako takole: če se zaletim ob kamen, vem, da so ga oblikovale naravne sile v skladu z Newtonovimi zakoni. Toda če na cesti odkrijem uro, vem, da nekaj tako kompleksnega ni oblikovala narava s svojimi slepimi silami, temveč inteligenten človek, in to z namenom. Vsi deli v uri se podrejajo natanko določenemu namenu. Toda še taka zapletenost ure izgine, ko jo primerjamo z živimi stvaritvami. Oko na primer nedvomno izraža jasen namen, ki se zrcali v vsakem delu njegove komplicirane zgradbe in funkcije. Kakor pri uri tudi tu ne more biti dvoma o stvarniku. Ne more vendar biti inteligentne stvaritve brez inteligentnega stvarnika!
S tako oboroženimi nasprotniki se je spopadel šolani bogoslovec Charles Darwin (1809-1882). Na svojem potovanju po svetu (predvsem po obalah Južne Amerike) z ladjo Beagle je prišel do trdnih spoznanj, da se organizmi razvijajo sami in da za to ni potreben noben stvarnik. Dolgo časa po potovanju je napisal knjigo o izvoru vrst (On the Origin of Species, izšla 1859). Hkrati z njim je podobno evolucijsko teorijo podal tudi Alfred Russel Wallace (1823-1913), zato jo imenujemo tudi Darwin-Wallaceova teorija. Metodološki temelj te teorije je bila tako imenovana hipotetično deduktivna metoda, ki je bila za takratno biologijo precejšnja novost. Siceršnja naravoslovna praksa je pod močnim Newtonovim vplivom favorizirala strogo znanstveno indukcijo. Pri njej pride znanstvenik do modela o stvarnosti s posploševanjem a posteriori (po raziskavi konkretnih dejstev). Pri hipotetično deduktivni metodi pa je šlo za oblikovanje hipoteze, ki se je ob kopici različnih že znanih dejstev zdela najverjetnejša in iz katere se je dalo izvajati jasne sklepe (dedukcija). Te sklepe sta Darwin in Wallace nato preverjala z raziskovanjem in primerjanjem že znanih znanstvenih dejstev (na primer paleontoloških, rezultatov plemenitenja ali hibridizacije in drugih)[12]. Ujemanje med temi dejstvi in sklepi je pomenilo potrditev temeljne hipoteze. Določen miselni model stvarnosti se je torej tu izoblikoval pred dejanskim preverjanjem in raziskovanjem.
Jedro Darwin-Wallaceove evolucijske teorije je takšnole. Organizmi bi se brez omejitev glede hrane in drugih izvorov okolja množili v geometrijsko naraščajočem zaporedju. V naravi torej v bistvu vlada hiperprodukcija potomcev, to je, nastaja jih več, kot jih lahko preživi ob omejenih materialno- energijskih izvorih v danem okolju. Ta situacija je temelj boja za obstanek, ki pomeni predvsem boj za uspešnejšo reprodukcijo. Ker se organizmi med seboj razlikujejo (variabilnost), boj za obstanek rezultira v izbiri bolj zmogljivih oziroma v selektivni reprodukciji. Od Lamarckove teorije se ta razlikuje v več pomembnih točkah, ki kaže na povsem drugačen, nov način razmišljanja. Prvič, prilagoditev na razmere okolja ni posledica notranje namere, temveč slepih (od organizmovih teženj neodvisnih) selekcijskih pritiskov. Adaptacija je torej posledica preživetja bolj zmogljivih. Drugič, organizem ni v harmoniji, temveč v nenehnem boju z okoljem; v njej zmagajo reprodukcijsko najzmogljivejši. Tretjič, evolucija vrst poteka divergentno (speciacija), kar lahko upodobimo z genealoškim (sorodstvenim) drevesom. Ima enkraten začetek (pri Lamarcku kontinuiran). Tu ni več zalivanja izumrlih taksonov — slednji se ne ponavljajo, zato so med preživetimi taksoni velikokrat pravi prepadi. Četrtič, podobnost med organizmi ni posledica vnaprejšnjega anatomskega načrta, temveč posledica evolucijske sorodnosti. Glede vprašanja, ali se lahko dedujejo pridobljene lastnosti ali ne, Darwin še ni imel jasnih pojmov, v zadnji knjigi je na primer predvidel tudi to možnost. To je seveda ošibilo njegovo teorijo, saj so sedaj lahko tudi slabši organizmi prenesli svojo mukoma doseženo (fenotipsko) adaptacijo v naslednji rod in selekcija, da se izrazimo nekoliko metaforično, ni imela prav veliko dela. Šele odkritje Mendlovih raziskav in utemeljitev genetike sta spet rehabilitirali Darwinovo teorijo, ne takoj, kot smo si to že ogledali, temveč po spoju darvinizma s populacijsko genetiko.
Ker ni namere ali inteligence, ki bi vnaprej usmerjala pojav variacij — variacije so tako po Darwinovem kot po sodobnem prepričanju večine znanstvenikov povsem naključne — so mogoči le majhni koraki. Evolucija torej ne more biti hitra, temveč je lahko le zelo počasna. V njej se tako srečujeta strogost in predvidljivost selekcije ter naključna narava in muhavost novih variacij in rekombinacij. Darwinova teorija je posegla tudi v pojmovanje vrste. V njej variacije niso več izraz nepopolnosti izražanja “arhetipa”, temveč so bile bistvene za evolucijo in obstoj vrste, saj omogočajo preživetje v variabilnih razmerah. Pojem vrste je torej doživel pomembno transformacijo: od skupka enakih organizmov se je spremenil v skupek različnih populacij z različnimi osebki.
Kljub dejstvu, da je utemeljila biologijo kot posebno znanost, organicistična biologija z začetka 19. stoletja ni dolgo trajala. Že proti sredi 19. stoletja so jo začele napadati različne mehanicistično-redukcionistično orientirane discipline. Najprej je bila to že omenjena celična teorija življenja. Toda pravi konfliki so začeli nastajati med organicistično metodo raziskovanja — ki je prepovedovala seciranje ali drugačno poseganje v celostnost organizmov, češ da življenje temelji na celostnosti — in eksperimentalno biologijo, ki ni prenesla nobenih omejitev pri poseganju v organizme. Organicisti so vsako poseganje v celostnost organizmov označevali kot krnitev življenja oziroma doseganje artefaktov, to pa naj bi ne bila več znanost.
Organicistični prepovedi analitičnega raziskovanja organizmov so se prvi začeli upirati fiziologi (na primer Claude Bernard, 1813-1878), ki so hoteli eksperimentirati z organizmi. Podobno je veljalo za genetiko[13]. Gregor Mendel je na primer ugotovil, da gre pri dedovanju s staršev na potomce za prenos neodvisnih faktorjev (ki bi jim danes rekli geni). Organizme torej oblikujejo ti "atomizirani" in neodvisni[14] faktorji, ne pa neka celostna organizacija. Konec 19. stoletja je August Weissmann odkril, da gre iz roda v rod le klična linija, celotna somatska linija potemtakem služi le nadaljevanju (kontinuiteti) klične linije; organizmi so postali njeni začasni priveski in nosilci. Razdelitev organizmov na obe liniji se je kasneje pokazala v ostri ločitvi med genotipom in fenotipom. Že Weissmann je verjel, da so kromosomi nosilci determinant za stvaritev celotnega osebka.
Organicizmu je zadal nadaljnji udarec razvoj biokemije, saj so — in to ravno v hudem sporu z organicisti — biokemiki spoznavali, da temelji vse življenje na natanko določenih in kompleksnih (kataliziranih) molekulskih interakcijah. Organicisti so ugovarjali takim izsledkom, češ da spoznana reakcija zunaj organizma ni več tisto kot znotraj, a po načelu krepostnega kroga so čedalje bolj zmagovali biokemiki. Vsako njihovo novo spoznanje jim je namreč dalo novo težo in po drugi strani ošibilo organiciste; pri tem so bila zlasti pomembna odkritja encimov kot konkretnih usmerjevalcev kemijskih reakcij. Organiziranost živega se je pokazala utemeljena v kompleksni organizaciji molekulskih interakcij, ki jih urejajo encimi. Tako je celostna organizacija organizmov izgubila vso vitalistično ter holistično misterioznost, značilno za Lamarckov organicizem. Pokazalo se je, da jo lahko povsem zadovoljivo razlagamo s stališča organizmovih sestavnih delov — molekul. Tu je jasno razviden redukcionizem. Celota je v tem pogledu izgubila svojo avtonomijo, vse biološko dogajanje naj bi se odvijalo le po zaslugi drobnih organizmovih delčkov — molekul. Redukcija je tu mnogo bolj radikalna kot pri celični teoriji, saj reducira tudi biologijo na kemijo in organizme na zapletene molekulske agregate.
Verjetno največji udarec za organicistično misel pa je pomenila uveljavitev Darwin-Wallaceove evolucijske teorije. Naenkrat razvoja živih bitij ni več vodil notranji smoter (smotrnostni vzrok), temveč kombinacija treh "slepih" sil: hiperprodukcije, variabilnosti in neizprosne selekcije ob boju za obstanek. Če so organizmi posledica delovanja teh sil, in ne notranjih smotrov, potem so slednji nepotrebni in jih je po Newtonovem načelu ekonomičnosti znanstvenega mišljenja treba odstraniti. S tem je bila dokončno poraženo Lamarckovo organicistično vitalistično pojmovanje organizmov in življenja.
Pravkar obravnavani redukcionizem s konca 19. in začetka 20. stoletja se je brez večjih paradigemskih sprememb izpopolnil v povečini[15] molekulski mehanicizem. Mehanicizma tu seveda ne smemo razumeti v smislu mehanicizma 18. stoletja, ko so dejansko verjeli, da vodijo organizme mehanske sile. Danes je mehanicizem oznaka za naziranje, da organizme vodijo fizikalno-kemijske zakonitosti, ki zadoščajo za razlago bioloških pojavov. Moderna biološka razlaga je zavzela nekako tako stališče. Za zunanjo strukturo organizmov in njihovo vedenje je odgovorna zelo kompleksna in pretanjena notranja organizacija bioloških procesov. Njo raziskuje tako imenovana funkcionalna biologija ali biologija bližnje vzročnosti (na primer fiziologija). Za organizacijo zdaj ni odgovoren vitalistični dejavnik, temveč informacija, osredotočena v celoti organizmovih genov, to je genomu. Oblikovanje te informacije pa temelji na dolgi zgodovini razvoja organizmov, kjer sta kot osrednji "sili" delovali spontana variabilnost in neizprosna selekcija najbolj prilagojenih organizmov; to naj bi raziskovala tako imenovana evolucijska biologija ali biologija oddaljene vzročnosti. Tako smo dobili štiri temeljne ravni biološke vzročnosti. Raven zunanje strukture se kaže kot raven posledic, raven filogenetskega razvoja pa kot raven najglobljih, skrajnih in ireducibilnih vzrokov. Vmesni ravni imata nekatere avtonomne vzročne in tudi posledične momente. Če odštejemo zgodovino in obravnavamo organizme le z vidika trenutnega obstoja (se pravi, če se omejimo le na funkcionalno biologijo), o vseh za življenje bistvenih procesih odloča molekulska raven, tako beljakovine kot nukleinske kisline. Vse bistvene poteze organizmov naj bi bile determinirane v genih. Morfogeneza in razvoj organizacije sta le avtomatični posledici spontane agregacije genskih produktov. Sodobna biologija spet prisega na demokritovski redukcionizem in na ekskluzivnost učinkujočega ter materialnega vzroka. Tudi genetske informacije v skrajni konsekvenci ne razume kot nekakšnega formalnega vzroka, temveč kot visoko organizirano kemijsko interakcijo z značajem kompleksnega učinkujočega vzroka.
Poslednjo skrivnost življenja vidi mehanicistična idejna usmeritev v organizaciji in strukturi svoje največje favoritinje, DNK. Organizmi so zgrajeni na podlagi natanko določenega informacijskega zapisa v DNK ali bolje genetskega programa. Z drugimi besedami rečeno, genetski zapis je učinkujoči vzrok za nenehno porajanje in oblikovanje organizmov, vse drugo ima bolj ali manj vlogo materialnega vzroka. Organizmi kot celote v tem pogledu izgube svojo avtonomijo, saj nimajo skoraj nobenih (učinkujočih) vzročnih moči. Reducirajo se na gene (ti pa so dejansko le odseki velike makromolekule DNK) in s tem na molekule. Nekateri biologi verjamejo, da so v genih neposredno vkodirane celo sheme živčnih poti. Organizem postane tako rekoč zgolj nemočen genski konstrukt, ki rabi kot trenutno preživetveno okolje za svoje stvarnike — gene, in se tudi nenehno bori za njihov nadaljnji obstoj. Tako genocentrično biološko pojmovanje je danes v svetu biologije in medicine zelo močno uveljavljeno, njegov najznamenitejši zagovornik pa je Britanec Richard Dawkins s svojo teorijo sebičnega gena. To je ena najbolj blestečih teorij, ki razgrinjajo naravo in razsežnost sodobnega genetskega redukcionizma v biologiji.
Temeljna trditev teorije sebičnega gena je, da naravni izbor ne deluje v tolikšni meri na posamezne organizme, kot je trdil Darwin — sploh pa ne na skupine ali celo vrste, kot so v preteklosti zatrjevali številni drugi, oziroma še danes menijo nekateri evolucionisti — kolikor na mnogo manjše enote, gene. S tem razglasi gene — pojmovane po svoje— za osrednjo biološko bitnost. Geni ali aktivni biološki replikatorji namreč preživijo tudi smrt organizma, če so se poprej reproducirali in prenesli v potomce danega individuuma. V nasprotju z organizmom je gen potencialno nesmrten. Dawkins tako opredeli gene kot temeljne enote selekcije. A ti geni nimajo nobene nujne zveze s siceršnjimi, molekulskogenetičnimi definicijami gena, razen dejstva, da so to še vedno zaporedja nukleotidov. Definicija je ohlapna — in dovoljuje segmentu DNK, da je hkrati del tega, onega in spet nekega tretjega tako pojmovanega gena.
Dawkinsovski gen, ki ga je avtor metaforično poimenoval sebični gen, pa ni posamezna replika določene nukleotidne sekvence, temveč združuje ta pojem v sebi vse te fizične zapise enakega zaporedja, kar jih obstaja na svetu[16]. Vsak gen teži k svoji ohranitvi ter čimvečji razmnožitvi po prostoru in času, tekmujoč pri tem z vsemi drugimi geni, ki bi mu utegnili vzeti mesto in s tem onemogočiti obstoj v prihodnosti. To dosega s svojim karseda učinkovitim pozitivnim vplivom na fenotip. Gen, ki svojemu nosilcu na primer omogoči boljši izkoristek glukoze, bo imel praviloma prednost pred svojimi tozadevno manj učinkovitimi aleli — in spričo tega se bo v populacijah potomcev pojavljal v večjem številu. Neposredni konkurenti so mu samo njegovi aleli, ti, ki se potegujejo za njegovo mesto na kromosomskem lokusu. Konkurenčnost alelov se sicer v bistvu sploh ne nanaša na njihovo ekspresijo, temveč na samo njihovo fizično navzočnost. Pri sebičnem genu je edina relevantna ekspresija tako ali tako le tista, ki pomeni njegovo evolucijsko preživetje, torej je lahko proksimalna fiziološka ekspresija[17] gena v številnih primerih za človeškega opazovalca povsem nezaznavna. Aleli so si torej konkurentni v nekem drugem smislu: zaradi fizičnega dejstva, da na haploidnem lokusu ne more obstajati več kot en gen, pri n-ploidiji pa je lahko na lokusu največ n alelomorfnih genov. A kot bomo v nadaljevanju videli na primerih meiotskega in molekulskega vleka, se ta konkurenčnost alelov ne konča nujno na pravkar opisani obči fizični ravni, marveč lahko zelo neposredno seže tudi na bolj specifično, biološko.
Z geni drugih lokusov pa sebični gen ne tekmuje — nasprotno, z njimi sklepa zveze, in to take, ki koristijo vsem udeleženim genom — torej so analogne običajnemu sodelovanju med organizmi, ki obstaja na višji ravni kompleksnosti. Te genske koalicije se izražajo v njihovem skupnem učinkovitem delovanju. Organizem je v tem genocentričnem pogledu le ubogljiv avtomat genov, ki jim rabi kot urejeno okolje za obstoj in razmnoževanje. Prek svojih sužnjev — organizmov — se geni bojujejo za obstanek. Če obstanejo (to je gredo v naslednji rod) ali ne, v vsakem primeru njihovi “sužnji” odmrejo, nadomestijo jih novi, ki se trudijo spraviti svoje “gospodarje” v naslednji rod, in tako naprej.
Vsi geni so po tem gledanju torej nujno sebični. Gen postane tako rekoč temeljna enota sebičnosti. Seveda pa pri tem ne gre za nikakršno vpletenost psihične sfere, kot so si napačno razlagali nekateri — češ da geni ne morejo biti nič bolj sebični, kot so lahko atomi ljubosumni, sloni abstraktni in piškoti teleološki[18]. Gre kajpada za metaforo, kakršnih je v biologiji še veliko — prva in najpomembnejša med njimi je sama naravna selekcija, s katero so naravi začeli pripisovati antropomorfne lastnosti, ki jih v resnici nima; a ker teh metafor ne jemljemo dobesedno, so v evolucijskih razpravah lahko zelo uporabne.
Kljub epohalnemu prodiranju mehanicistično-redukcionističnega nazora v biologiji se je v zaledju razvijal vitalizem (danes tako rekoč povsem nevplivna idejna usmeritev v biologiji). Svojo resno pobudo je dobil s Pasteurjevim eksperimentom, ki je dokazal, da živo izhaja le iz živega (omne vivo ex vivo). Kako torej nastane prvo živo bitje? Prvi materialističini poskusi razlage nastanka življenja niso bili pretirano prepričljivi[19]. Tako je bil odprt prostor za špekulacije, da je vsaj prve organizme ustvarjala višja sila — in ta je tedaj še vedno odgovorna za življenje, saj življenje temelji na njej. Drugo področje novega oporišča vitalizma je bilo biokemijsko odkritje, da nastopajo v organizmih optično aktivne spojine, na primer skoraj izključno L-aminokisline in D-sladkorji, v naravi pa nastajajo le racemne oblike. Ker v naravi ne more priti do selekcije med obema stereoizomerama, je morala to narediti posebna, zunaj-fizikalno-kemijska sila[20]. Tretje pomembno oporišče neovitalizma je bilo odkritje embriologa Hansa Driescha na začetku tega stoletja, da dá zigota morskega ježka, če jo razdelimo po prvi delitvi, spet dva manjša cela ježka, in ne dveh ježkovih polovic. Ker takrat še niso poznali regulacijskih sistemov, so se nekateri biologi (prvi seveda Driesch sam) odločili za razlago, da vodi embriogenezo ježka notranji smoter (tako imenovana entelehija), ki ve, kakšen mora biti končni rezultat. Prav morfogeneza je še danes najmočnejše oporišče oponentov moderni mehanicistični biologiji. Moderna organicistična biologija, ki jo bomo obravnavali v nadaljevanju, se krepi prav v taboru ontogenetikov in morfogenetikov.
Prvič se je organicizem uveljavil v že opisanem obdobju na koncu 18. in v prvi polovici 19. stoletja, kjer se mu imamo zahvaliti za osamosvojitev biologije. V tridesetih letih tega stoletja se je začel ob obstoječem vitalizmu in utrjenem redukcionizmu spet razvijati organicizem kot tretja biološka miselna smer, kar se je zgodilo prvič v zgodovini biologije[21]. Uvedel ga je Ludwig von Bertalanffy, ki ga lahko štejemo tudi kot očeta teoretične biologije. Ta mislec[22] je uvidel potrebo po dveh ravneh teoretičnega obravnavanja življenja. Prva bi bila filozofska raven, ki naj bi se lotevala spoznavnih in metodoloških problemov biologije in v zvezi s tem reševala na primer probleme odnosov med biološko teorijo in empirijo, problem teleološkosti, in globoko opredelila teoretične pojme, ki jih zelo radi površno uporabljamo. Na drugi ravni je predvidel teoretično biologijo po vzoru teoretične fizike, torej kot strogo naravoslovno disciplino; ugotavljala naj bi splošna načela in zakone, s katerimi bi pojasnili biološke pojave. Zavzemal se je za strogost pri opisovanju zakonov — nekako po Newtonovem zgledu. V konkretnem osnutku teoretične biologije je skušal definirati organizme kot “sisteme, organizirane v hierarhični red, ki so sestavljeni iz različnega števila različnih delov; številni procesi v njih pa so urejeni tako, da se skozi njihove močno vzajemne odnose pri nenehnem spreminjanju ... snovi in energije, kot tudi pri motnji od zunaj, sistem ohranja v lastnem stanju, ali se proizvede ali pa vodijo ti procesi k nastanku podobnih sistemov”. Iz te nekoliko zapletene definicije lahko povzamemo nekatere bistvene točke Bertalanffyjevega organicizma, namreč da je organizem sistem vzajemno povezanih in urejenih odnosov ter da njegovo ohranjanje in reprodukcija izhajata prav iz teh odnosov. Poudarek je, podobno kot Lamarck, postavil na omrežje odnosov, in ne na dele (na primer gene, molekule, celice), kot to delajo redukcionisti. Trdil je, da je organizem nad ravnijo atomov, molekul in koloidnih raztopin ter da je povsem naravno pričakovati, da nastopajo poleg “anorganskih” zakonov tudi povsem novi, ki so specifični za organizem. Videli smo že, da takim zakonom, ki se pojavijo na novi ravni organizacije delov v celoto, pravimo tudi emergentni; naziranju, ki zagovarja emergentne zakone, pa emergentizem. Že pri Bertalanffyju torej lahko vidimo jasno povezavo med organicizmom (poudarjanje organizmove avtonomnosti) in emergentizmom; marsikateri biolog ta dva pojma, vsaj kar zadeva pojmovanje življenja, celo izenačuje. Po Bertalanffyju naj bi bila naloga teoretične biologije prav ugotavljanje teh novih zakonov, ki so ireducibilni na dele organizmov. V splošnem pojmuje Bertalanffy organizme kot celote, ki niso seštevek svojih delov; kot dinamične sisteme; in kot primarno aktivne — in ne reaktivne (Bertalanffy 1952). V življenju pa je identificiral dve osrednji načeli: ohranjanje ravnovesja in hierarhično organizacijo.[23]
Koncept organične evolucije spada v okvir vprašanj, ki so bila za znanstvene mislece številnih zgodovinskih obdobij središčnega pomena. V grobem bi lahko torišče omenjenih dogajanj poimenovali kot antitetičnost med vitalizmom in mehanicizmom znotraj naravoslovja. Bergson, Chardin in drugi zastopniki vitalizma v taki ali drugačni obliki so predlagali hipoteze, ki v znastvenem svetu danes veljajo za zgrešene. Bergsonovskega tipa je na primer trditev, da lahko naravna selekcija pojasnjuje kvečjemu diferencialno zmogljivost preživetja genetsko različnih individuumov, ne pa tudi same različnosti in pa življenja nasploh — slednje bi bilo po njem mogoče utrditi edinole z verjetjem v neko nepojasnjeno življenjsko silo. Metafora, ki jo uporablja, je ta, da geografska konfiguracija sicer lahko pojasni meandre na reki, ne more pa pojasniti toka reke. Videti je, da je tako kot omenjena metafora danes presežen tudi njegov pogled na evolucijo. Chardinova različica je še veliko bolj organizirana in sistematična, poanta pa je podobna: že v neživih entitetah obstaja duhovna sila. Omenjeni pogled se imenuje tudi panpsihizem. Omenjene teorije so sicer glede na spoznanja moderne biologije zmotne — oziroma so kot nekdanji najboljši približki resnici dandanes preživete — zato pa je njihova intuicija videti zelo prava. Življenjska sila pravzaprav obstaja, a jo lahko vidimo tudi kot produkt življenja in naravne selekcije. Preference pravzaprav zares vodijo življenje, a mehanizem pri tem je darvinističen. Prav o tem govori pričujoča hipoteza o organični evoluciji. Njeni prvi zagovorniki so bili Baldwin, Lloyd Morgan in Osborn, ki so leta 1896 ločeno objavili rezultate svojih raziskav[24] o pojavu genetske asimilacije, ki ga danes imenujemo bodisi Baldwinov pojav bodisi Waddingtonov pojav. Znotraj teh okvirov genetske asimilacije pa ima kot posebna oblika mesto tudi organična evolucija.
Organizmi s svojimi preferencami[25] tudi sami ustvarjajo nove selekcijske pritiske, oblikujejo okolje in vplivajo na nadaljnjo evolucijo. Do neke mere torej sami selekcionirajo selekcijske pritiske, ki bodo učinkovali na njihove naslednike. Že drevo je, s koreninami izrivajoč skale, do neke mere sposobno sooblikovati svoj življenjski prostor. Žival pa še veliko bolj aktivno išče primerno okolje za svoj optimalni obstoj. In če vzamemo celo tisto zloglasno zgodbo o žirafi in njenem vratu, ki jo po krivici pripisujejo Lamarcku, pridemo do naslednje ugotovitve. Žirafino brskanje po drevju je predvsem njena preferenca. Ta se nato pokaže kot nujno izhodišče za nadaljnji razvoj njenega vratu v dolžino — pri tem kajpak razmišljamo v filogenetskem, in ne v ontogenetskem smislu. Brez te vedenjske poteze, ki jo opredeljuje preferenca, bi se mutacije, ki povzročajo daljši vrat, sproti izgubljale iz populacije — še zlasti spričo verjetnosti, da bi bil dolg vrat celo ovira pri tej alternativni različici življenja žiraf.
Tisti organizem, ki v teku nadaljnje evolucije s časom že zaradi genetske prednosti izrazi primerno lastnost ob najmanjšem izgubljanju časa in drugih dobrin, je v genetski prednosti pred drugimi. Potomci, ki se jim ni treba toliko naučiti, temveč je del repertoarja zajet že v njihovih genih, imajo temu ustrezno več možnosti za preživetje.
Spremembe navad se lahko včasih resda pojavljajo sočasno s spremembami v morfologiji in fiziologiji — ta pojav se imenuje genetski monizem in na tem mestu ni pomemben. Včasih pa, kot smo že nakazali, se pojavijo preference prej kot funkcijska struktura ustrezajočih organskih sistemov. Za zgled slednjega lahko rabi žolna, pri kateri bi lahko precej zanesljivo trdili, da je oblika kljuna in jezika s časom postala takšna, kot je, šele potem ko je ta oblika rabila že obstoječi preferenci po takšni ali drugačni obliki kljuvanja v lubje. Tudi primer žirafe z njenim vratom ustreza merilom tega genetskega dualizma[26]. Ta koncept izhaja iz tele predpostavke: geni za obnašanje — ki se delijo na gene za preference in gene za sposobnosti — niso isti kot geni za anatomske strukture. Spremembe si torej sledijo v smeri od preferenc skozi sposobnosti do anatomije. Na to verigo se lahko nato naveže nova — kajti nova anatomska struktura v resnici lahko omogoča tudi nove preference, vendar pa to dejstvo ne ovrže primarnosti vpliva s strani izvornih preferenc.
Obnašanje je pri tem lahko izboljšano, tako da postane prožnejše, lahko pa gre tudi za povsem obrnjen proces, namreč za specializacijo določene funkcije in strukture. V obeh primerih lahko nastaja izrazita korist za organizem, na katero se nato lahko vežejo še nadaljnje evolucijske spremembe. Tip filogenetskega razvoja, usmerjenega v stopnjevanje neke začetne lastnosti v določeno kvantitativno ali kvalitativno smer, imenujemo ortogeneza. V tukajšnjem primeru je vzrok zanjo notranji selekcijski pritisk, pogojevan s preferenco ustreznega organizma. Celo evolucijo tako zapletenega mehanizma, kot je vid, je mogoče do neke mere razlagati prav s tem pristopom: večje zanimanje za gledanje omogoča nadaljnji razvoj v to smer.
Vse to se navezuje tudi na Goldschmidtovo hipotezo o nadebudnih pošastih. Gre za mutante, ki se v sila izjemnih primerih morebiti pokažejo kot preživetveno in reprodukcijsko zmogljivejše od svojih nemutiranih prednikov in sodobnikov ter temu posledično začnejo prosperirati med nadaljnjo evolucijo. Omenjena hipoteza je v tukajšnjem primeru nadgrajena z idejo o “vedenjskih nadebudnih pošastih” — ki za razliko od originalnih niso spremenjene morfološko, temveč le v sferi preferenc. S tem je bistveno zmanjšana verjetnost, da bi bile omenjene spremembe smrtonosne, kajti obnašanje je vendar veliko bolj fleksibilno od anatomskih dejstev. Pozneje se zgodba, ki se je začela s preferenco, nadaljuje po že omenjenem zaporedju — skozi utrditev sposobnosti in nazadnje še anatomije.
In navsezadnje velja v okviru tukajšnjih hipotez, da se tudi sama speciacija začenja na ravni obnašanja — če se dve skupini ne družita, četudi se fizično srečujeta, je to v določenih okoliščinah lahko že začetek, ki mu nato sčasoma sledi še fiziološka in anatomska ločitev, pogojena z naključnimi nakopičenji različnih mutacij znotraj vsake izmed obeh ločenih skupin.
Tovrstna razmišljanja, ki še vedno spadajo v okrožje ortodoksnega darvinizma, pa v resnici že povzemajo lamarkizem in bergsonovski vitalizem, ki sta bila nekdanja najboljša približka resnici. Lahko bi rekli, da ju simulirajo in hkrati s tem v nekem smislu predstavljajo njuno apologijo.
Na splošno se sicer zdi, da metafora naravne selekcije ustvarja vtis pasivnosti organizmov — kot da bi šlo pri tem za zunanji agens, na katerega organizmi nimajo niti najmanjšega vpliva. K temu vtisu kajpada veliko prispeva prav metafora, ki naravo v nekem smislu postavi na raven, vzporedno tisti, na kateri se nahaja človek rejec, izvajalec umetne selekcije. Narava je v nekem smislu personificirana, toda hkrati tudi popolnoma zmehanizirana: v naših predstavah postane neizprosni neživi faktor. V resnici pa je zadeva precej drugačna. Ne le, da sodobni koncepti, kakršen je pričujoči koncept organične evolucije, preraščajo vsakršno zmotno interpretacijo omenjenega tipa, marveč je tudi že sam Darwin vsaj v enem smislu jemal naravno selekcijo kot fenomen, v katerega so aktivno vključeni tudi sami organizmi. Govoril je namreč o spolni selekciji, in slednja je izrazit primer evolucijskega prilagajanja enega spola preferencam drugega spola znotraj iste živalske vrste. To pa z drugimi besedami povedano pomeni vsaj v tem segmentu skrajni, celo izključni vpliv živih bitij na razvoj lastne vrste.
Kljub bujnemu razcvetu redukcionistične biologije se v njenem zaledju razvija in krepi moderna organicistična misel, ki skuša poleg učinkujočega in materialnega vzroka v biologiji afirmirati tudi formalni vzrok[27]. Izhodiščna točka modernega organicizma je organizem kot avtonomna celota. Beseda avtonomna izhaja iz grških besed autos (sam, lasten) ter nomos (zakon, princip) in v tem smislu pomeni nekaj, kar ima svoje zakonitosti. Čeprav po mnenju organicistov biološka celota (namreč organizem) temelji na delovanju svojih delov, je ti deli ne določajo v celoti. Hkrati pa velja, da celota določa delovanje delov, da so ti podrejeni njenemu “namenu”. Z drugimi besedami, zakonitosti delov (pa najsi gre za molekule, organele, celice, tkiva, organe itn.) zgolj omejujejo obnašanje oziroma delovanje celote, nikakor pa je ne določajo v detajlih. Biološko celoto torej označujejo glede na njene dele novi, tako imenovani emergentni zakoni oziroma načela. Celota je torej več kot le seštevek oziroma agregat svojih delov. Biološka celota kot temelj emergentnih načel delovanja ustreza Aristotelovemu formalnemu (udejanjajočemu) vzroku. Iz tega izhaja, da nam — četudi še tako natančno — zgolj poznavanje molekulske in nadmolekulske zgradbe ter delovanja organizma na ravni njegovih delov ne zadošča za razumevanje celega organizma oziroma celote pojava, ki mu pravimo življenje.
Moderni organicisti, med katerimi nedvomno prednjači britanski biolog Goodwin, gredo še dlje in trdijo, da celota ni le ireducibilna na svoje sestavne dele, temveč da je tudi — vsaj v ontogenetskem smislu — prvotna. Njeni deli so izvedeni iz nje. V ontogenezi mnogoceličarjev se dejansko deli organizma izdiferencirajo iz prej homogene celote — oplojene jajčne celice. Deli organizma so torej produkt heterogenizacije celote, in so tako sekundarni.
Zanimiv je odnos organicistov do evolucije vrst. Najpogosteje radikalno odklanjajo neodarvinistično teorijo evolucije (v kateri vidijo predvsem selekcijsko komponento), saj naj bi njen zgodovinski (historični) pogled na evolucijo povsem zanikal kakršnekoli biološke zakonitosti organizmske organizacije. Če bi fizika razlagala mehaniko nebesnih teles, tako kot razlaga strukture in dinamiko organizmov darvinistična biologija, potem bi se zadovoljila z razlago, da Zemlja kroži okoli Sonca po tirnici elipse zato, ker a) se je na začetku po nkaljučju vzpostavila taka tirnica in b) v nadaljevanju ni bila izpostavljena večjim gravitacijskim motnjam iz okolice; ali pa a) je bila tirnica na začetku drugačna (recimo okrogla) in b) je zaradi določenih razlogov, danes večinoma neugotovljivega, gravitacijskega privlaka drugih planetov, postopoma postala elipsasta. To je zgled historične razlage, ki nima mesta v sodobni fiziki, saj razlagamo obliko Zemljine tirnice že dolgo z Newtonovimi zakoni. Seveda tudi sem vstopajo historična naključja, vendar samo kot mejni pogoji v okviru delovanja mehanskih zakonov. Organicisti stremijo k podobni razlagi oblike sodobnih organizmov, tako da je čim manj muhave, neponovljive, naključne historičnosti in čim več splošne, razložljive in napovedljive zakonitosti.
Poleg tega organicisti očitajo moderni redukcionistični biologiji, da iz organizma dela nemočnega posrednika med muhavim zunanjim okoljem in prav tako muhavim notranjim okoljem variabilnega genoma. Organicisti sicer ne zanikajo povsem delovanja selekcije in naključne variabilnosti, vendar trdijo, da zlasti nad ravnijo vrste na evolucijo bistveno bolj vplivajo splošne in brezčasne zakonitosti organizmove celote oziroma njegovega morfogenetskega polja. Po svoje torej organizmi sami določajo (ali vsaj sodoločajo) smer svoje evolucije. Gledano skozi očala Aristotelovih načel materije in forme pojmuje sodobna redukcionistična biologija organizme kot materijo, selekcijske pritiske pa kot formo; v sodobnem organicizmu pa organizmi sami vsebujejo tako formo kot materijo. Tudi tako lahko razumemo avtonomijo organizmov v modernem organicizmu. Evolucija tu ni odkrivanje nečesa povsem novega, temveč je doseganje določenih stabilnih točk ali kotanj v kompleksnem nelinearnem dinamičnem sistemu živega stanja, vzetega v najsplošnejšem smislu. V nekem smisu je "raziskovanje ozemlja" stabilnih življenjskih oblik v hiperprostoru živega stanja.
Organizmov po tem pogledu ni oblikovala enkratna historičnost skozi hiperprodukcijo, variabilnost in selekcijo, temveč generične zakonitosti biološke oblike, ki izhajajo iz značilnosti živega stanja. Življenje ima po tem pogledu tele lastnosti, ki se razlikujejo od molekulsko redukcionističnega pogleda:
a) V hiperprostoru, ki ga definira nešteto spremenljivk organizmovega živega stanja[28], je mogoče življenje le v energijskih kotanjah (to so točke dinamične stabilnosti, področja minimalne energije) — podobno kot se oblikuje stabilna oblika vrtinca pri odtekanju tekočine iz banje in je v grobem neodvisna od konkretne kemične sestave te tekočine. Ta oblika pomeni za iztekajočo se tekočino zavzetje najnižje oziroma najbolj stabilne energijske ravni. Življenje je torej inherentno stabilno, in ne labilno, to je v nenehnem boju za obstanek, v nenehnem naprezanju, kot si to predstavlja mehanicistična biologija.
b) Med kotanjami hiperprostora so nestabilna področja (hribi, področja z večjo energijsko zahtevnostjo), zato niso mogoče vsakršne življenjske oblike, kot to izhaja iz vulgarno razumljenega neodarvinizma. Zakoni biološke oblike namreč preprečujejo pojave mnogih organizemskih oblik, ki bi jih dovoljevale zgolj kemijsko-fizikalne zakonitosti. Taki hribi oziroma "gorske verige" lahko delujejo kot usmerniki evolucije, podobno kot je pri stvarnih gorovjih in rekah, ki lahko tečejo le po dolini in ne morejo prečkati gora. Tudi sintetična teorija evolucije dejansko uvideva nekatere omejitve pri razvoju organizmov, ki ne izhajajo zgolj iz selekcije, na primer ko govori o ontogenetskem kanaliziranju, vendar pa poudarek ni na tem.
c) Pojav nove življenjske oblike pomeni skok iz ene stabilne kotanje kompleksnega dinamičnega sistema živega stanja v drugo: evolucija je torej skokovita, in ne postopna. Postopnost je mogoča zgolj v okviru ene kotanje, na primer na ravni biološke vrste oziroma določene življenjske oblike, skratka v okviru mikroevolucije.
d) Dinamični sistem živega stanja vključuje tako genom kot vse drugo, zato ni več pomembna razlika med genotipom in fenotipom. Deduje se namreč celo živo stanje, in ne le genom. Znani so namreč tudi primeri pridobljenega citoplazemskega dedovanja (orientacija migetalk pri parameciju in drugih ciliatih). Genom deluje kot operativno skladišče informacij le v okviru že formiranega in informativnega okolja celice. Zunaj nje genom ni nič več kot truplo. Poleg tega se zna genom samo podvojiti, ne zmore pa zgraditi nečesa, kar ga prekaša po kompleksnosti; ena od temeljnih značilnosti življenja pa je, da lahko organizmi iz dela regenerirajo celoto. Poskusi na acetabulariji so pokazali, da lahko steblo samo, brez jedra, ki ostane v rizoidu, regenerira kapo.
e) Kotanja dinamične stabilnosti nastane na mestu usklajenosti z okoljem. Organizmi torej niso v tako ostrem spopadu z okoljem, kot to prikazuje neodarvinizem, temveč v večjem sozvočju z njim. Adaptacija pomeni stabilnost organizmove življenjske strategije. Sploh pa je v naravi veliko primerov, ki z vidika optimalne ekonomičnosti ne pomenijo adaptacij, na primer dejstvo, da so pri vretenčarskem očesu nevroni pred čutnicami in tako motijo pot svetlobe. Tudi selekcijo bi bilo treba obravnavati le kot način za doseganja oziroma realizacijo dinamične stabilnosti živih sistemov.
f) Ker na evolucijo vsaj višjih taksonomskih enot (tistih nad vrsto) učinkujejo predvsem zakonitosti kompleksnega dinamičnega sistema živega stanja, sedanja sistematika ni racionalna, temveč podaja le stanje “v zgodovini zamrznjenih naključij”. Prava sistematika bi morala temeljiti na ugotovljenih tipih celostne organizacije (živega stanja) oziroma na njenih zakonitostih — podobno kot pri Cuvierju.
Abstraktni koncept celostne organizacije oziroma živega stanja se je še najbolj konkretiziral v konceptu morfogenetskega oziroma generičnega polja.[29] V preprostejših primerih poskušajo organicisti to polje tudi matematično opisati ali ga računalniško modelirati[30]. Morfogenetsko polje po svojem vplivu na živo stanje in celo dedovanje v strukturalizmu nadomešča vlogo genoma oziroma genotipa pri moderni molekulsko redukcionistični biologiji. Tudi ta pojem je nastal v embrioloških logih, kjer so ugotovili, da pri morfogenezi sodeluje več fizikalnih dejavnikov, na primer ozmotski pritisk zunajcelične tekočine in adhezijske sile med celicami. Vse te dejavnike se da razumeti kot posebno polje, v katerem nastajajo napetosti oziroma sile, ki se izražajo v agregaciji celic in v vzpostavitvi njihove polarnosti (usmerjenosti). Tako polje je lahko precej lokalizirano, na primer morfogenetsko polje enega od udov. Zlasti če gre za morfogenezo segmentiranih delov (na primer prstov in vretenc pri vretenčarjih, somitov pri mnogočlenarjih), tako polje prej ali slej izoblikuje notranje razcepe, ki jim sledijo mnogoterne agregacije celic — zametki prstov, vretenc in drugo. Glede na to, kako strogo je definirano, je potem ustrezno določena tudi morfogeneza: pri ribah je na primer polje pri morfogenezi plavuti precej manj strogo določeno kot pri sesalcih. Rezultat je mnogo bolj robustno oblikovan ud. S poskusi so tudi ugotovili, da morfogenetsko polje, ki se pojavi v embriogenezi, ne more biti poljubno oblikovano, temveč kaže značilnosti prej obravnavanih kotanj. Z zunanjo motnjo lahko morfogenezo premaknemo iz ene struge v drugo, a teh strug ni neskončno število. Tako je vsaj na tej ravni jasno, da resnično niso mogoče vsakršne oblike organizmov in da vzpostavljanje le-teh vodijo notranji zakoni morfogenetskega polja. Geni vstopajo v ta proces kot proizvajalci snovi, potrebnih za ustrezno oblikovanje morfogenetskega polja, oziroma kot modifikatorji mejnih pogojev za konkretno obliko polja. Polje torej lahko do določene mere spreminjajo, toda sami po sebi ne zadoščajo za njegovo vzpostavitev in s tem za vzpostavitev organizmove oblike.
Zelo pomembna je ugotovitev, da so vsaj nekateri zakoni oblikovanja organizmov zelo univerzalni, da na primer veljajo tako za protiste (migetalkarji, npr. Tetrahymena) kot za nevretenčarje, čeprav so si med seboj filogenetsko zelo oddaljeni. Taka zakonitost je na primer, da mora biti pri presajanju delov organizma v novo okolje (lahko na istem organizmu) njegova okolica podobna okolici novega vsadka — sicer se slednji ne prime. Podobno je z razmeščanjem listov pri rastlinah, ko rastejo. Z različnimi manipulacijami so skušali rastline prisiliti, da bi razmeščale liste na kak četrti ali celo peti način, vendar so vedno ostajale znotraj treh: spiralnega, vretenastega in nasprotnega. Kombinacij med njimi niso mogli doseči, lahko pa so prisilili rastlino, da je iz enega prešla v drugi tip razmestitve listov — vendar vedno v okviru teh treh. Poleg tega so pri spiralni razmestitvi odkrili, da je daleč najpogostejši kot med sosednjima listoma 137,5 °, kar popolnoma ustreza kotu pri zlatem rezu kroga v manjše dele. Je to naključje ali so rastline nekakšni skriti geometri? Simulacijski poskusi z razmestitvami posebnih magnetnih kapljic v magnetnem polju so pokazali zakonit nastanek tako vretenaste razmestitve kot spiralne s kotom 137,5 °. Ta kot torej ni nastal kot posledica otpimizacijskega procesa, ki bi ga vodila selekcija, temveč je posledica generičnega polja pri morfogenezi listov in se pojavlja povsem polifiletsko (neodvisno pri različnih linijah).
Odkritje takih zakonitosti priča o univerzalnih zakonitostih biološke oblike oziroma živega stanja, ki se ne ozirajo na genetsko ozadje, saj nastanejo enake ali zelo podobne oblike tudi pri zelo različnih vrstah, se pravi pri različnih genetskih temeljah. Če bi bila oblika organizma odvisna le od genetskega programa, potem bi ob mutaciji lahko pač nastalo poljubno število “razmestitvenih spačkov” — odvisno pač od konkretne skozi variacije in slekcijo izoblikovane informacije, kajti fizikalno-kemijski zakoni to omogočajo. Zakoni organizemske oblike — genuini biološki zakoni, ki so ireducibilni na fizikalno-kemijske zakone — pa so bolj restriktivni in zato ne dovoljujejo več kot treh načinov razmeščanja listov, ker so ti pač posledica lastnosti splošnega morfogenetskega polja, dejavnega pri nastajanju listov.
Zakoni organizemske oblike so zelo podobni Goethejevim arhetipom. V jeziku modernih organicistov ne gre več za arhetipe, temveč za generične oblike, to je temeljne oblike morfogenetskega polja. V okviru zakonov, ki veljajo za generične organizmske oblike, seveda ni več mogočaa vsakršna oblika, ki jo dovoljujejo fizikalno-kemijski zakoni[31]; prav tako obstajajo bolj temeljne (generične) in bolj variabilne (konkretne) oblike; prve označujejo višje taksonomske kategorije (filum, classis, ordo), druge pa nižje (familia, genus, species). Če bi začeli biologijo obravnavati s tega zornega kota, potem bi današnja taksonomija, ki poudarja sorodnost, ne imela več takega pomena kot taksonomija, ki bi razvrščala organizme v sistem glede na temeljne arhetipe oziroma generične oblike. Rastline bi na primer uvrščali v taksonomski red glede na način razmestitve listov, kajti rastline z enako razmeščenimi listi bi pripadale istemu generičnemu polju. Seveda pa le pod pogojem, da bi se botaniki strinjali, da je razmeščanje listov za rastline nekaj zelo temeljnega.
* * *
Za sklep obravnavanja modernega organicizma ter razlik med njim in uveljavljeno redukcionistično mislijo lahko povemo, da vidi redukcionistični nazor v organizmih dinamične strukture, zgrajene na podlagi genetskih programov, ki so se izoblikovali v evoluciji na podlagi naključnih variacij in selekcije. Ti programi, vkodirani v DNK (ali RNK), ne poznajo nobene druge načelne omejitve kot zgolj fizikalno kemijske zakone, ki veljajo zanje kot programe in za njihove “stvaritve” — organizme. Iz tega zornega kota je jasno, da biologija nima svojih zakonov in da je to le znanost o na poseben način organiziranih fizikalno-kemijskih sistemih. Organicistični pogled vidi v organizmih predvsem kompleksen dinamičen nelinearni sistem, zgrajen na podlagi določenih zakonov biološke oblike, ki delujejo na ravni morfogenetskega polja. Produkti genov dajejo nedvomno temelj za izražanje teh zakonov, vendar ne vsebujejo vse informacije za gradnjo organizma. Biologija bi morala biti predvsem znanost o zakonih, ki omogočajo življenje in presegajo fizikalno-kemijske zakone. To pa je pravzaprav tudi temeljna Bertalanffyjeva postavka, ki jo je izoblikoval že v prvi polovici 20. stoletja.
Selekcija, v sodobni neodarvinistični biologiji še vedno najmočnejša evolucijska “sila”, v organicizmu precej izgubi pomen, saj ne odloča o pojavih generičnih oblik in tako nima kakega pomembnejšega vpliva na makroevolucijo. V okviru določene generične oblike, ko gre za modifikacije morfogenetskega polja in kjer se v polni meri izrazijo različni aleli, tam pride selekcija do polnega izraza in deluje v skladu z računi populacijske genetike. Moderni organicizem torej ne zavrne vloge selekcije pri razvoju populacij, temveč le zoži njen pomen, podobno kot je Einsteinova fizika zožila uporabnost Newtonove mehanike. Temeljno spoznanje organicizma je namreč, da organizmi niso pasivni objekti, ki so jih v zgodovini oblikovale selekcijske sile — torej zunanje okolje — podobno kot kipar oblikuje (pasivni) kos gline v kip, temveč imajo v sebi dejavno načelo samoizgradnje (morfogenetsko polje). Pomemben del “kiparja” je kar v njih samih. Selekcijski pritiski od zunaj delujejo v smislu drobnih popravkov, prefinjevanja, nekako v skladu z majhnimi koraki, ki jih je v svoji teoriji predvidel že Darwin.
Poleg organicizma, ki postaja čedalje močnejša usmeritev v moderni biologiji, obstajajo še druge neredukcionistične struje, ki nakazujejo razvoj biologije v 21. stoletju. Porajajo se predvsem v krogih biofizikov in si jih bomo ogledali v nadaljevanju.
Seveda ostaja vprašanje, kaj naj bi konkretno (v fizikalnem smislu) predstavljalo celoto organizma. Organicisti so bili glede tega dolgo precej šibki in so na primer predlagali viskoznoelastični medij celice, skupek vseh polj v organizmu, ki naj bi sestavljala že obravnavano morfogenetsko polje in drugo. Danes vznikajo na obzorju biologije nova spoznanja, ki niso pomembna le za kako njeno disciplino, temveč za vso znanost o življenju. Pomenljivo je, da konture te nove biologije ne izhajajo iz logov molekulskih biologov, (bio)kemikov, genetikov in niti embriologov, temveč od biofizikov. Čeprav se o tem na splošnega še ne strinjanjajo, se osredotočajo okoli endogenega koherentnega elektromagnetnega polja v organizmih. To predpostavljajo tako Fröhlichova biofizikalna teorija celičnih procesov kot kvantna teorija polja celične substance E. del Giudiceja in sodelavcev ter povsem empirične raziskave Poppa, Pollocka, Hojeve in drugih. V nadaljevanju si bomo prodrobneje ogledali ta tri nova področja.
Oče teorije o endogenem koherentnem elektromagnetnem polju, znane tudi kot teorije o koherentnih oscilacijah v organizmih, je že omenjeni angleški biofizik Herbert Fröhlich. Že konec šestdesetih let je postal pozoren na izjemne dielektrične lastnosti bioloških materialov v živih celicah in je kasneje iz teh lastnosti izvedel tudi svojo predpostavko o koherentnih oscilacijah. V svoji novejši teoriji vidi predvsem tri bistvene lastnosti živih sistemov: 1) so stabilni, čeprav daleč od ravnotežja — torej metastabilni, 2) označuje jih visoko kompleksen, nelinearen in dinamičen red ter 3) imajo izjemne dielektrične lastnosti. Vse tri lastnosti skupaj rezultirajo v koherentnih oscilacijah endogenega celičnega elektromagnetnega (EM) polja s frekvenco okoli 1011Hz[32]. Koherentne oscilacije v celicah predstavljajo temeljni način medsebojnega ne-stičnega kontaktiranja molekul. To omogoča urejene molekulske procese na ravni celotne celice, torej tudi med molekulami, ki so sicer razmeroma daleč druga od druge, na primer na različnih koncih celice. Še več, zaradi daljnosežne narave koherentnih oscilacij, ki se lahko raztezajo tudi med celicami, te oscilacije niso le temelj znotrajceličnega reda, temveč sodelujejo tudi pri vzpostavljanju medceličnega. V zvezi s tem je zanimivo, da je po mnenju Fröhlicha in nekaterih drugih znanstvenikov rak predvsem posledica dejstva, da nekatere celice zaradi spremenjenih notranjih lastnosti uidejo koherentnemu polju, ki obvladuje (nadzira) red v okoliškem tkivu. Če je takih celic naenkrat preveč, se dokončno iztrgajo nadzoru in začne se nebrzdana maligna rast[33].
Glede radiacije koherentnih oscilacij iz organizmov — se pravi tudi glede možnosti njihovega odkrivanja — ugotavlja Fröhlich, da mora biti ta zaradi normalnega resonančnega prenosa energije, značilnega za koherentne oscilacije (skoraj brez izgub), le zelo majhna in predvsem značilna za defekte na notranjih površinah. Razumljivo je, zakaj so doslej potrdili obstoj koherentnih oscilacij le s posebnimi tehnikami ali z do skrajnosti občutljivimi instrumenti za detekcijo svetlobe.
Na Fröhlichovo delo se je navezala italijanska skupina okoli del Giudiceja. Njihovo teoretično izhodišče za obravnavanje živih bitij je kvantna teorija polja. Ta teorija je sposobna napovedati, kako izhaja makroskopski red (na primer pri magnetih, pri supraprevodnikih) iz kolektivnih lastnosti mikroskopskih komponent. Seveda pa za razliko od statičnega reda (strukture) kristalov, magnetov in drugih tovrstnih struktur živo bitje označuje drugačen, dinamičen (prostorsko-časovni) tip urejenosti. Najpomembnejši parameter reda je tu gostota električne polarizacije. Ob določeni gostoti molekulskih dipolov in pri stalnem dotoku proste energije postanejo polarizacijske oscilacije (nihanja) molekul koherentne, vse v isti fazi. Pri znanih lastnostih živega sistema zahteva kvantna teorija polja oziroma kvantna elektrodinamika, da se začne EM polje obnašati kot delec s silno majhno maso, se omeji v tanke niti ter se ne širi v prostor. Taka nitasto razvejena struktura je precej stabilna in traja celo nekaj časa po ukinitvi temeljnega reda dipolov. Zanimivo je, da korelacije med dipoli ne smejo biti niti premočne niti prešibke, če naj se vzpostavi nitasti režim; življenje torej obstaja na meji med redom (koherenco) in neredom (nekoherenco) oziroma med različno urejenimi področji, kar ugotavljajo tudi mnogi avtorji v okviru modernega organicizma. Nitasto EM polje v organizmih seveda ni nekakšna zanimiva posebnost, epifenomen, temveč je osrednja entiteta, ki urejuje in koordinira kemijske in (mikro)mehanske procese v celici. To polje naj bi vodilo nastanek in razgradnjo različnih cevastih (tubularnih) struktur, ki sestavljajo celično ogrodje in njen gibalni sistem. Če se frekvenca elektromagnetne niti resonančno ujame s frekvenco okoliške molekule, jo privleče na zunanjo površino in jo obenem tudi orientira. V tem nitastem polju se kemične reakcije urejajo in povezujejo med seboj z resonančno indukcijo. Nitasto polje je pomembno tudi s termodinamskega vidika: končna energija kemijske reakcije se tu ne razprši, temveč kot polarizacijski val potuje naprej. Podobno kot Fröhlich tudi Giudicejeva skupina ugotavlja, da polje "uhaja" le ob razpokah in da je pri tem na vseh frekvencah koherentno. Zelo zanimivo je, da se ta teoretična predvidevanja ujemajo s Poppovimi eksperimentalnimi ugotovitvami o značilnostih ultrašibke bioluminiscence. Nitasto polje ima še druge zanimive lastnosti: ob nitkah se lahko vzpostavi supraprevodni električni režim, kar daje temeljo za — tudi dejansko odkrito — visoko občutljivost organizmov na magnetno polje. Prek nitastega endogenega EM polja so tako organizmi na zelo občutljiv način povezani z okoliškim EM poljem.
Začetek fotonske biologije sega v prvo polovico tega stoletja, ko je A.G.Gurvič utrl pot raziskovanju koherentnih elektromagnetnih pojavov v organizmu. Pri raziskavah mladih čebul je že leta 1922 opazil, da se celice čebulnega stebla množijo hitreje v tisti smeri, kjer je steblu pravokotno na njegovo rastno os približal koreninski vršiček druge čebule. Pojav je zaradi povečanja celičnih delitev (mitoz) poimenoval mitogenetski učinek. Nadaljnji poskusi so nakazovali, da prevaja mitogenetske signale UV svetloba. Njegovo sevanje je leta 1928 potrdil tudi znani fizik Dennis Gabor, nobelovec, odkritelj holografije. Tehnologija svetlobnih meritev s fotopomnoževalkami se je močneje razvila po drugi svetovni vojni z možnostjo zaznavanja stokrat šibkejše svetlobne jakosti kot v Gurvičevih časih. Leta 1954 so Colli, Facchini in sodelavci prvič nedvoumno dokazali, da različni kalčki oddajajo svetlobo nekje med zeleno in rdečo barvo; njena intenzivnost je bila nekaj 100 fotonov/cm2 na sekundo, kar je okoli 1018-krat šibkejše od normalne dnevne svetlobe.
Področje se danes imenuje ultrašibka bioluminiscenca in je razširjeno po vsem svetu. Med raziskovalci je danes najbolj uveljavljen nemški biofizik Fritz A. Popp. Nastajanje fotonov v organizmu pa je zelo zapleteno in še slabo razumljivo. Po tako imenovani koherenčni teoriji nastanek fotonov temelji na fiziki interakcij šibkega sevanja z optično gosto materijo. Biofotoni izhajajo iz delokaliziranega koherentnega elektromagnetnega polja v živem tkivu. To polje se imenuje tudi biofotonsko polje in naj bi bilo stabilizirano na prehodu med kaotičnim in urejenim režimom ter daleč stran od termodinamskega ravnovesja. Konkretno nastaja ob interakciji med na poseben način vzbujenimi biomolekulami, med katerimi prednjači DNK. Fizikalne značilnosti tega polja kažejo na vitalnost organizma. Obravnavano polje se torej osnuje na ravni, ki jo opisujemo s kvantno mehaniko. Tudi za koherenco biofotonskega polja ni zadosten klasičen opis polja, pač pa je potreben kvantnomehanski opis. Šibko biološko sevanje fotonov, ki se razteza po širokem razponu valovnih dolžin, je značilno za skoraj vse vrste organizmov od bakterije E. coli do človeka. Pri različnih vrstah je različne intenzivnosti in spektralnih lastnosti.
To sevanje je tako šibko, da ga lahko opazujemo le s posebnimi elektronskimi fotopomnoževalnimi sistemi in ga ne smemo zamenjati (enačiti) z znano bioluminiscenco kresnic, iskrnic in podobnih organizmov, ki je mnogo močnejša. Tipična ultrašibka fotonska emisija znaša nekaj 10 do nekaj 100 fotonov/(cm2.s) in jo merijo med valovnima dolžinama 200-800 nm. Posamezna celica organizma le redko izseva kak foton, pri tem pa je svetloba v organizmih v resnici precej intenzivna, vendar skoraj ne seva, saj ostaja v organizmu. Prevaja se prek absorpcije, lahko sproži ustrezne fotokemične procese v celici in tako sproža kemijske reakcije, potrebne za celično življenje. Biofotonsko polje torej skladišči mnogo več svetlobe, kot jo zaznamo s fotopomnoževalkami. Dokaz za to je tako imenovana zapoznela (angl.: delayed) bioluminiscenca po obsevanju živih objektov z močno svetlobo. Njen časovni potek ima hiperbolično obliko in kaže na koherenčno naravo biofotonskega polja. To naravo dokazuje tudi nizka stopnja statistične variabilnosti fotonskega štetja, ki priča, da koherenca bioluminiscence presega koherenco tehničnih laserjev tudi za faktor 10. Pomembna posledica tako visoke koherence biofotonov je tudi njihova prodornost skozi tkivo. Naslednja pomembna in presenetljiva fizikalna lastnost biološke svetlobe je njena lastnost, da spektralna intenziteta z večanjem frekvence ne upada bistveno, oziroma da je porazdelitev energije precej enakomerna na vsem opazovanem frekvenčnem pasu. V nasprotju s tem sevanje črnega telesa pri sobni temperaturi sledi logaritemski krivulji, kjer najdemo povprečno 1 foton v m3 pri l » 1200 nm (bližnja infrardeča svetloba), pri l » 500 nm (zeleno-rumena) pa le še 10-30 in pri l » 200 nm (bližnja UV) manj od 10-80. Biološka svetloba je torej, vzeta kot celota pri vseh valovnih dolžinah, zelo daleč od termičnega ravnovesja, saj so izmerjeni energijski tokovi fotonov pri kratkih valovnih dolžinah večji od ravnovesnih tudi za faktor 1040.
Vse to pa kaže na aktivno, krmilno vlogo biofotonskega polja pri urejanju kemijskih reakcij v celici. Vsaka reakcija ima namreč svojo aktivacijsko energijo — in to lahko prispevajo fotoni ustrezne valovne dolžine skozi resonančni prenos energije. S tem je mogoče razložiti, zakaj so nekatere biokemijske reakcije in vitro precej počasnejše od istovrstnih reakcij in vivo. Vemo tudi, da lahko z obsevanjem z ustrezno svetlobo tudi v umetnih sistemih pospešimo kemijske reakcije. Sevanje pa ni lastnost, ki bi jo opazili šele na ravni celih organizmov, temveč obstaja tudi že pri celičnih ali tkivnih kulturah ter je tesno povezano z razvojem in aktivnostjo tkiv. Visoko korelacijo so opazili med fotonskim sevanjem in embrionalnim razvojem. Najbolj intenzivne procese pri embrijih vinske mušice (Drosophila sp.) so odkrili med zgodnjim embrionalnim razvojem, ko poteka določevanje temeljnih oblikovnih vzorcev ličinke, podobno bioluminiscenca iz kvasovk (Sacharomyces sp.) kaže močno korelacijo z delitvenim ciklusom celic. Če povzamemo, polje koherentnih EM oscilacij v organizmih predstavlja temelj njihovi molekulski (strukturni in procesni) organizaciji ter s svojim daljnosežnim delovanjem vzpostavlja temeljno celostnost organizmov. Lastnosti tega polja odločajo o mnogih (vsekakor pa ne o vseh!) značilnostih organizmov oziroma življenja. Predvsem kažejo, da organizem ni občutljiv le za kemijske, temperaturne, svetlobne in mehanske spremembe v svojem okolju, temveč da je precej sprejemljiv tudi za elektromagnetne. Na tej ravni lahko obstaja tudi komunikacija znotraj organizmov in med organizmi.
Kaže torej, da določena nadmolekulska, celostna urejenost dejansko obstaja, čeprav je bolj pestra, kot so jo predpostavili organicisti; verjetno se nahaja na več ravneh biološke organizacije. Če so se organicisti v skladu s svojo embriološko temeljo osredotočili predvsem na morfogenetsko polje, delujoče na ravni viskozno-elastičnega medija citoplazme in medceličnine, je druga skupina znanstvenikov, predvsem biofizikov, v organizmih predpostavila in v nekaterih primerih tudi odkrila koherentno endogeno elektromagnetno polje. Tako lahko počasi zaznavamo konture porajajoče se nove biologije, ki bo združila tako spoznanja redukcionistične molekulske biologije kot spoznanja modernih organicistov o morfogenetskem polju in zakonih biološke oblike ter prej obravnavana spoznanja o koherentnih bioloških poljih. Kot se zdaj kaže, bo porajajoča se biologija vključila večino sodobnih spoznanj mehanicistične biologije, vendar bo vse skupaj prerasla z utemeljeno holistično (neredukcionistično) noto. V fizikalnem smislu se bo vsaj na nekaterih področjih opirala na kvantno mehaniko, zato nekateri biologijo 21. stoletja že danes imenujejo kvantnomehanska biologija. Če se bo nova neredukcionistična biologija zares uveljavila, bo zelo verjetno treba marsikaj, tudi evolucijski nauk, interpretirati na novo.
[1] To ji v splošno sprejetem smislu še ni uspelo. Vsi nekako vemo, kaj je živo, znamo to ločiti od neživega, toda kaj je to v bistvu, v vsej svoji globini, je še vedno nedorečeno.
[2] Pri vsem skupaj se lahko spomnimo na še višje ravni biološke organizacije in na ekološko področje.
[3] Hilozoizem je naziranje, po katerem je vsa narava živa.
[4] Pri kakem predmetu lahko na primer pozabimo, iz kakšnega materiala je, kako velik je ipd., toda še vedno vemo, da je eden ali da sta dva.
[5] Organicizem se je kot od vitalizma povsem ločena idejna usmeritev razvil šele v tem stoletju. Njegov oče je bil Ludwig von Bertalanffy. Zavzemal se je za celostno obravnavanje organizmov in življenja, predvsem na podlagi teorije sistemov.
[6] Za matematične sladokusce lahko povemo, da lahko z vidika kvantne mehanike razumemo redukcionistične sisteme (nepravi emergentizem) kot sisteme, kjer se da valovno funkcijo sistema delcev predstaviti kot produkt njihovih valovnih funkcij. Na primer y(x1,x2) = y1(x1)y2(x2). Pri superfuidnosti ta faktorizacija ni več mogoča in tako na primer dobimo naslednjo enačbo: ys(x1, x2) = 1/Ö2(y(x1,x2)+ (y(x2,x1)).
[7] Kot smo videli, tega vprašanja v prejšnjem obdobju, pod vplivom vitalističnega nazora, sploh ni bilo. To je lep zgled, kako nazor ne omejuje le razlage, temveč tudi videnje problemov, vprašanja.
[8] Vsaka klica bi namreč imela v sebi klice naslednje generacije, ki bi bile seveda primerno manjše, in slednje bi spet imele še veliko manjše klice tretje generacije itn.
[9] Mehanizem se razlikuje od funkcije po tem, da gre pri njem le za delovanje nečesa, ne glede na celoto. Pri mehanizmih ni nobenih smotrov, ciljev. Harweya kot začetnika mehanistične biologije na primer ni zanimala funkcija srca, odnos med krvnim obtokom in organizmom, temveč le, kako srce deluje in kako potuje kri po žilah (kot posledica delovanja srca in določene zgradbe krvožilnega sistema).
[10] Pojem notranji se tu nanaša na organizacijo, ki ni preprosto opazna, temveč jo razkrije šele poglobljeno raziskovanje.
[11] To v evoluciji v resnici sploh ni nujno, imamo tudi primere evolucije iz bolj kompleksnega v bolj preprosto. Toda vendar linija preprosto Þ bolj kompleksno prevladuje.
[12] Seveda je bilo Darwinovo raziskovalno delo veliko obsežnejše od Wallaceovega.
[13] Genetika se je prvič pojavila v drugi polovici 19. stoletja, ko je njene prve zakonitosti odkril Gregor Mendel (1822-1884). Žal je ostal povsem nerazumljen in neopažen od svojih sodobnikov, tako da so ga odkrili šele na začetku 20. stoletja, ko se je genetika dokončno izoblikovala.
[14] Danes seveda vemo, da niso vsi tako neodvisni, a to ne spreminja bistvenega argumenta.
[15] Biologija je tako razvejena veda, da je tudi v smislu temeljne paradigme ne moremo obravnavati povsem enotno. V marsikateri sodobni disciplini je pravi molekulski redukcionizem (še) nemogoč, toda biološka razlaga v vseh disciplinah se vsekakor razvija v tej smeri.
[16] Do neke mere se takemu pogledu na gen pridružujeta tudi klasična in molekulskobiološka definicija. Prva govori denimo o genu za modre oči, ki kajpak ni segment ene same verige DNK, marveč milijarde njegovih kopij, tako znotraj posameznika, kot tudi zunaj njega, v populaciji. Tudi molekulska biologija, čeprav lahko operira celo s po eno samo repliko nekega gena, mora le-to vsekakor namnožiti, če naj si z njo kakorkoli pomaga. In naprej, če v laboratorijih na različnih koncih sveta obravnavajo segmente DNK identične strukture, ne rečemo, da se ukvarjajo z enakim, marveč z istim genom. Gen tako ostaja tudi v jeziku trde znanosti nekoliko abstrakten, metafizični pojem.
[17] S tem izrazom označujeva neposredni molekulski učinek gena. Ta do začetka modernega obdobja molekulske biologije sploh ni mogel biti razumljen, pa tudi še danes so pri veliki večini genov tovrstni učinki neznani. Kljub temu pa so že desetletja pred pričetkom molekulskogenetskih raziskav govorili o tistem fenotipskem učinku, ki ga lahko imenujemo distalni učinek gena — ne da bi poznali biokemijsko pot njegovega delovanja. Do skrajnosti pa je to metodo prignal prav Dawkins.
[18] Kritična obravnava lahko pokaže, da — podobno, kot morski prašiček ni niti morski niti prašiček, tudi sebični gen ni ne sebičen, pa tudi ne gen — če ta izraza jemljemo v klasičnem, nemetaforičnem pomenu.
[19] Danes je to seveda drugače, tako v eksperimentalnem kot v teoretičnem smislu. Bolj podrobno bomo to temo obdelali v posebnem učbeniku, posvečenem molekulski evoluciji.
[20] Danes je to vprašanje še vedno nerešeno, čeprav so odkrili selekcijo D-sladkorjev na posebnih glinah, ki so bile lahko pomembne tudi kot zibelka življenja. Poleg tega so pri Murchisonovem meteoritu, ki je leta 1969 padel na Avstralijo, odkrili prevlado L-aminokislin.
[21] V Lamarckovem obdobju je bil organicizem vitalistično obarvan in ga ne bi mogli obravnavati kot tretjo idejno smer.
[22] Poleg postavitve organicistično obarvane teoretične biologije je ta avtor tudi eden najpomembnejših tvorcev splošne teorije sistemov.
[23] Že to je v popolnem kontrastu z Dawkinsovo teorijo sebičnega gena, ki je postala tako rekoč paradigma modernega biološkega evolucionizma. V njej organizem razpade na gene (antiteza celostnosti), geni kot replikatorji pa so po Dawkinsu statični, in ne dinamični (antiteza dinamike bioloških sistemov). Organizmi so tudi primarno reakcija na dejavno informacijo v genomu in na izzive okolja, torej niso primarno dejavni.
[24] Večkrat v zgodovini biologije se je zgodilo, da sočasnega odkrila kak pojav ali dejstvo s strani dva ali trije neodvisno delujoči znanstveni raziskovalci. Najznamenitejši primeri poleg omenjenega so: Darwinova in Wallaceova teorija naravne selekcije; Corrensova, De Vriesova in Tschermakova najdba pozabljenih Mendlovih zapisov; že obravnavana utemeljitev biologije kot posebne znanosti s strani Lamarcka, Treviranusa in Okena; ter Hardyjeva in Weinbergova postavitev temeljnega teorema v populacijski genetiki.
[25] Izraz uporabljamo, da bi se izognili težavi, ki bi jo povzročila uporaba besed želja ali hotenje. Pri slednjih gre namreč po nekaterih, zlasti vzhodnjaških interpretacijah za čista antonima. Poleg tega ne govorimo nujno o kognicijsko podkrepljenem dogajanju, in temu dejstvu uporabljeni izraz od vseh alternativ nemara najbolj ustreza.
[26] V kasnejših razpravah Popper, avtor te hipoteze, ugotavlja, da gre pravzaprav za pluralizem, in govori o sferah preferenc, sposobnosti in pa anatomskih izvedbenih orodij.
[27] Morda bi mu raje rekli formativni vzrok.
[28] Na primer temperatura, pH, viskoznost citoplazemskega gela, koncentracije nekaterih ključnih ionov, proteinov ipd.
[29] Eden prvih organicistov te smeri, ki ga nekateri štejejo celo k vitalistom, je bil Aleksander Gurvič, začetnik fotonske biologije.
[30] Tako je skupina okoli birtanskega biologa Goodwina izdelala zelo obsežen program s 26 parametri, s katerim jim je uspelo pokazati specifičnost morfogeneze pri enocelični algi Acetabularia mediteranea.
[31] V modernem molekulskem redukcionizmu je mogoča vsaka oblika, če jo a) kodira ustrezna genetska informacija, b) če omogoča svojim organizmom vsaj povprečno zmogljivost in c) če je mogoča v okviru fizikalno-kemijskih zakonitosti.
[32] Koherentne pomeni, da so vse oscilacije hkrati v isti fazi, podobno, kot pri laserski svetlobi.
[33] Tak nered seveda lahko pomaga vzpostavljati oziroma spodbuditi tudi kaka kancerogena substanca ali virus.