Функция (биология) - Function (biology)

В эволюционная биология, функция причина, по которой в системе произошел какой-то объект или процесс, развился через естественный отбор. Причина обычно в том, что он дает какой-то результат, например, хлорофилл помогает улавливать энергию солнечного света в фотосинтез. Следовательно, у организма, который его содержит, больше шансов выжить и воспроизвести, другими словами, функция увеличивает жизнеспособность организма. фитнес. Характеристика, которая помогает в эволюции, называется приспособление; другие характеристики могут быть нефункциональными пеленки, хотя позже они, в свою очередь, могут быть использованы эволюцией для выполнения новых функций.

В биология, функция была определена по-разному. В физиология, это просто то, что делает орган, ткань, клетка или молекула.

в философия биологии, разговоры о функциях неизбежно наводят на мысль о каком-то телеологический цель, даже если естественный отбор действует без какой-либо цели на будущее. Все так же, биологи часто используют телеологический язык как сокращение от функции. В современной философии биологии существует три основных объяснения функции в биологическом мире: теории причинной роли, избранного эффекта и целевого вклада.

В доэволюционной биологии

Дальнейшая информация: Четыре причины и Биология Аристотеля

В физиология, функция - это действие или процесс, выполняемый системой в организм, Такие как ощущение или же движение у животного.[1] Этот понятие функции в отличие от форма (соответственно аристотелевский эргон и морфе[2]) был центральным в биологических объяснениях в классическая древность. В более современные времена он составлял часть 1830 года. Дебаты Кювье-Жоффруа, где Кювье утверждал, что строение животного определяется его функциональными потребностями, в то время как Жоффруа предположил, что строение каждого животного было изменено по общему плану.[3][4][5]

В эволюционной биологии

Функция может быть определена по-разному,[6][7] в том числе в качестве адаптации,[8] как способствующие эволюционной приспособленности,[9] в поведении животных,[10] и, как обсуждается ниже, также как некая причинная роль или цель в философии биологии.[11]

Приспособление

Основная статья: Приспособление

Функциональная характеристика известна в эволюционная биология как приспособление, а стратегия исследования способности персонажа к адаптации известна как адаптационизм. Хотя если предположить, что персонаж является функциональным может быть полезным в исследованиях, некоторые характеристики организмов нефункциональны, сформированы случайно пеленки, побочные эффекты соседних функциональных систем.[8]

Естественный отбор

Хлорофилл молекула выполняет функцию в фотосинтез.
Основная статья: Естественный отбор

С точки зрения естественный отбор, биологические функции существуют, чтобы способствовать фитнес, увеличивая шанс того, что организм доживет до воспроизводить.[9][12] Например, функция хлорофилл в растении - улавливать энергию солнечного света для фотосинтез,[13] что способствует эволюционный успех.[14]

В этологии

Основная статья: Четыре вопроса Тинбергена

В этолог Нико Тинберген назвал четыре вопроса, основанные на Аристотель с Четыре причины,[10] что биолог мог бы попросить помочь объяснить поведение, хотя они были обобщены на более широкий кругозор. 1) Механизм: какие механизмы причина животное так себя вести? 2) Онтогенез: Что механизмы развития в эмбриологии животного (и его молодости, если учится ) создали структуры, вызывающие поведение? 3) Функция / адаптация: какова эволюционная функция поведения? 4) Эволюция: что такое филогения поведения, или, другими словами, когда оно впервые появилось в эволюционной истории животного? Вопросы взаимозависимы, так что, например, адаптивная функция ограничивается эмбриональным развитием.[15][16][17][18]

В философии биологии

Основная статья: Телеология в биологии
«Поведение с целью»: молодой газель стоттинг.[11][19] Философ биологии мог бы возразить, что это имеет функцию сигнализация хищникам, помогая спрингбоку выжить и позволяя ему размножаться.[11]

Функция не такая, как цель в телеологический чувство, то есть обладание сознательным умственным намерением достичь цели. в философия биологии, эволюция это слепой процесс, у которого нет «цели» на будущее. Например, дерево не выращивает цветы для каких-либо целей, а делает это просто потому, что оно эволюционировало для этого. Сказать, что дерево растет цветы привлекать опылители 'было бы неверно, если' to 'подразумевает цель. Функция описывает что-то делает, а не его «цель». Тем не мение, телеологический язык часто используется биологами как сокращенный способ описания функции, даже если его применимость оспаривается.[11]

В современной философии биологии есть три основных объяснения функций в биологическом мире: теории причинной роли,[20] выбранный эффект,[21] и целевой вклад.[22]

Причинная роль

Причинно-ролевые теории биологической функции восходят к статье Роберта Камминса 1975 года.[20] Cummins определяет функциональную роль компонента системы как причинное воздействие, которое компонент оказывает на большую вмещающую систему. Например, сердце играет фактическую причинную роль в перекачивании крови в системе кровообращения; Следовательно, функция сердца - перекачивать кровь. Против этого описания возражали на том основании, что это слишком расплывчатое понятие функции. Например, у сердца также есть причинный эффект, заключающийся в том, что он производит звук, но мы не можем считать, что производство звука является функцией сердца.[23][24]

Выбранный эффект

Дальнейшая информация: Естественный отбор

Теории отдельных эффектов биологических функций утверждают, что функция биологического признака - это функция, которой признак был выбран для, как утверждает Рут Милликен.[21] Например, функция сердца - перекачивание крови, поскольку это действие, для которого сердце было выбрано эволюцией. Другими словами, перекачка крови - это причина что сердце развилось. Эту учетную запись критиковали за то, что она слишком ограничивает понятие функции. Не всегда ясно, какое поведение способствовало выбору признака, поскольку биологические признаки могут иметь функции, даже если они не были выбраны. Выгодный мутации изначально не выбраны, но у них есть функции.[25]

Вклад в цель

Теории целевого вклада стремятся найти золотую середину между теориями причинной роли и избранными эффектами, как и в случае с Boorse (1977).[22] Боорс определяет функцию биологического признака как статистически типичный причинный вклад этого признака в выживание и воспроизводство. Так, например, иногда говорят, что полоски зебры работают путать хищников. Эта роль полос зебры будет способствовать выживанию и воспроизводству зебр, и поэтому можно сказать, что вводить в заблуждение хищников функцию полосок зебры. Согласно этому объяснению, является ли конкретная причинная роль признака его функцией, зависит от того, способствует ли эта причинная роль выживанию и воспроизводству этого организма.[26]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Флетчер, Джон (1837). О функциях организованных существ и их устройстве. Зачатки физиологии. Часть 2. О жизни, проявляющейся в раздражении.. Джон Карфрэ и сын. стр.1 –15.
  2. ^ Типтон, Джейсон А. (2014). Философская биология у Аристотеля Части животных. Springer. п. 33. ISBN  978-3-319-01421-0. цитируя Части животных 640–641.
  3. ^ Рассел, Эдвард Стюарт (1916). Форма и функции: вклад в историю морфологии животных. Джон Мюррей.
  4. ^ Асма, С. Т. (1996). Следуя форме и функциям: Философская археология науки о жизни.. Издательство Северо-Западного университета. ISBN  9780810113978.
  5. ^ Арбер, Агнес (1950). Естественная философия формы растений. Издательство Кембриджского университета.
  6. ^ Топфер, Г. (2011). Funktion (PDF). Historisches Wörterbuch der Biologie. Geschichte und Theorie der biologischen Grundbegriffe (на немецком). 1. Мецлер. п. 644.
  7. ^ Топфер, Г. «Функция». Био-концепции: происхождение и определение биологических концепций. Das Zentrum für Literatur- und Kulturforschung Berlin. Получено 4 мая 2018.
  8. ^ а б «Понимание эволюции: квалификация как адаптация». Калифорнийский университет в Беркли. Получено 29 июля 2016.
  9. ^ а б Циммер, Карл; Эмлен, Дуглас Дж. (2013). Эволюция: осмысление жизни (1-е изд.). Робертс и издатели компании. ISBN  978-1-936221-17-2.
  10. ^ а б Hladký, V .; Гавличек, Ю. (2013). «Был ли Тинберген аристотелистом? Сравнение четырех причин Тинбергена и четырех причин Аристотеля» (PDF). Бюллетень по этологии человека. 28 (4): 3–11.
  11. ^ а б c d «Телеологические понятия в биологии». Стэнфордская энциклопедия философии. 18 мая 2003 г.. Получено 28 июля 2016.
  12. ^ Холл, Брайан К .; Халльгримссон, Бенедикт (2008). Эволюция Стрикбергера (4-е изд.). Джонс и Бартлетт. С. 4–6. ISBN  9781449647223.
  13. ^ Картер, Дж. Стейн (1996). «Фотосинтез». Университет Цинциннати. Архивировано из оригинал на 29.06.2013.
  14. ^ Ши, Патрик М. (2015). «Фотосинтез и ранняя Земля». Текущая биология. 25 (19): R855 – R859. Дои:10.1016 / j.cub.2015.04.046. PMID  26439346. Фотосинтез сыграл важную роль в успехе жизни на Земле
  15. ^ «Социобиология». Стэнфордская энциклопедия философии. 11 ноября 2013 г.. Получено 4 апреля 2017.
  16. ^ Тинберген, Н. (1963). «О целях и методах этологии». Zeitschrift für Tierpsychologie. 20 (4): 410–433. Дои:10.1111 / j.1439-0310.1963.tb01161.x.
  17. ^ «Четыре области биологии» (PDF). Получено 2 сентября 2018.
  18. ^ «Четыре области биологии». Получено 2 сентября 2018.
  19. ^ Каро, ТМ (1986). «Функции стоттинга в газелях Томсона: некоторые проверки предсказаний». Поведение животных. 34 (3): 663–684. Дои:10.1016 / S0003-3472 (86) 80052-5. S2CID  53155678.
  20. ^ а б Камминс, Роберт (1975). "Функциональный анализ". Журнал Философии. 72 (20): 741–765. Дои:10.2307/2024640. JSTOR  2024640.
  21. ^ а б Милликен, Рут (1989). «В защиту собственных функций». Философия науки. 56 (2): 288–302. Дои:10.1086/289488. JSTOR  187875. S2CID  120910145.
  22. ^ а б Бурс, Кристофер (1977). «Здоровье как теоретическое понятие». Философия науки. 44 (4): 542–573. CiteSeerX  10.1.1.486.2236. Дои:10.1086/288768. JSTOR  186939. S2CID  146325798.
  23. ^ Амундсон, Рон; Лаудер, Джордж (1994). «Функция без цели». Биология и философия. 9 (4): 443–469. Дои:10.1007 / BF00850375. S2CID  4997676.
  24. ^ Craver, Карл Ф. (2001). «Ролевые функции, механизмы и иерархия». Философия науки. 68 (1): 53–74. Дои:10.1086/392866. JSTOR  3081024. S2CID  35230404.
  25. ^ Неандер, Карен (1991). «Функции как отдельные эффекты: защита концептуального аналитика». Философия науки. 58 (2): 168–184. Дои:10.1086/289610. JSTOR  187457. S2CID  122866072.
  26. ^ Бигелоу, Джон; Парджеттер, Роберт (1987). «Функции». Журнал Философии. 84 (4): 181–196. Дои:10.2307/2027157. JSTOR  2027157.