This is a good article. Click here for more information.

구조주의 (생물학)

Structuralism (biology)
다른 용도는 구조주의를 참조하십시오.
D'Arcy Thompson은 1917년 저서 On Growth and Form에서 한 물고기의 몸체가 20° 전단 매핑으로 다른 물고기로 기하학적 변형을 보여준다.그는 그러한 구조적 변화의 진화적 원인에 대해 논하지 않고 있으며, 따라서 활력주의라는 의심을 받아왔다.[1]

생물학적 또는 프로세스 구조주의는 20세기의 현대적 합성에 설명되어 있는 것과 같은 자연선택에 대한 독점적인 다윈론적 또는 적응론적 설명에 물체가 되는 생물학적 사상의 학교다.대신에 그것은 진화가 기본적으로 동물의 신체의 발전을 형성하는 더 많은 물리적인 힘에 의해 다르게 인도되고, 때때로 이러한 힘이 선택을 완전히 대체한다는 것을 암시한다.

구조론자들은 신체계획의 형성을 이끌었을지도 모르는 다른 메커니즘을 제안했다.다윈 이전에, 에티엔 제프로이 생힐라르는 동물들이 동음이의 부분을 공유하며, 만약 한 부분을 확대한다면 다른 것들은 보상이 줄어들 것이라고 주장했다.다윈 이후, 다아시 톰슨은 1917년 고전인 "성장과 형태에 관한 책"에서 생명주의를 암시하고 기하학적 설명을 했다.아돌프 세일라허는 디킨소니아와 같은 에디아카란 생물타 화석의 "pneu" 구조물에 대한 기계적 인플레이션을 제안했다.귄터 P. 바그너는 발달 편향, 배아 발달에 구조적 제약이 있다고 주장했다.스튜어트 카우프만은 복잡한 구조가 유기체의 모든 부분의 동적 상호작용에서 전체적이고 자연적으로 나타난다는 생각인 자기조직을 선호했다.마이클 덴튼은 플라토닉 우주 또는 "유형"이 스스로 조직되는 형태의 법칙을 주장했다.Stephen J. Gould와 Richard Lewntin은 생물학적 "spandrels"를 제안했는데, 이 "spandrels"는 인근 구조물의 적응에 따른 부산물로 생성된 특징들이다.게르트 B. 뮐러와 스튜어트 A.뉴먼은 캄브리아기 폭발에서 현재 대부분의 필라의 화석 기록에 나타난 것은 물리적 요인에 의한 '멘델리아 이전의 진화'[a]라고 주장했다.바그너가 '진화생물학의 변두리 운동'[2]의 일환으로 묘사한 브라이언 굿윈은 생물학적 복잡성이 자연선택으로 축소될 수 있다는 사실을 부인하며 패턴 형성은 형태생성학적 장에 의해 추진된다고 주장한다.

다윈 생물학자들은 자연 선택이 효과적이라는 많은 증거와 깊은 호몰로지로부터 유전자가 진화 역사를 통해 유기체를 형성하는 데 관여했다는 많은 증거가 있다는 점을 강조하면서 구조주의를 비판해 왔다.그들은 세포막과 같은 일부 구조물이 스스로 조립된다는 것은 인정하지만, 대규모 진화를 추진하는 자기조직화 능력은 부정한다.

역사

많은 과학자들이 처음에 자연 선택에 반대했다는 점에서 진화론이 어떻게 일어났는지를 설명하기 위해 19세기 이후 다윈주의에 대한 여러 가지 대안이 제시되어 왔다.구조적인 제약이나 발달적인 제약을 포함한 이러한 이론들 중 다수는 신의 통제(점화된 푸른 화살)가 있든 없든 어떤 형태의 지시된 진화(정형적 진화)로 이끌었다.이러한 이론들은 20세기 초의 유전학과 자연선택의 현대적인 합성(빨간 오렌지 화살)에 의해 크게 한쪽으로 밀려났다.[3]

추가 정보:다윈주의의 대안

제프로이의 보상법칙

주요 기사:쿠비에-조프로이 논쟁

1830년, 에티엔 제프로이 생힐라르는 조르주 쿠비에의 기능주의자(텔레지컬)의 입장에 반대하는 구조주의적 주장을 했다.Geoffroy는 동물들 사이의 구조 동어들이 그들이 이상적인 패턴을 공유한다는 것을 나타낸다고 믿었다; 이것들은 진화가 아니라 자연의 법칙인 계획의 통합을 의미했다.[b]그는 또한 한 부분이 구조 내에서 더 많이 개발된다면, 다른 부분은 반드시 보상이 줄어들 것이라고 믿었다. 자연은 항상 같은 재료를 사용했기 때문이다. 한 가지 특징에 더 많은 부품이 사용된다면, 다른 부품은 덜 사용할 수 있다.[4]

다시 톰슨의 형태학

주요 기사:성장과 형태

D'Arcy Wendworth Thompson은 그의 1917년 [5]저서 On Growth and Form에서 관찰된 생물체의 형태를 설명하기 위해 "형태의 보편적 법칙"이라는 낡은 생각을 다시 찾았다.[1]과학작가 필립 볼은 톰슨이 "수학적 원리를 자연선택을 대체할 수 있는 형상화 기관으로 표현해 생물계의 구조가 무기질 자연 속에 있는 구조물과 어떻게 자주 반향되는지를 보여준다"면서 "다윈인들이 제시한 형태학에 대한 '저스트 소' 설명에 대한 그의 "마음"에 주목한다.대신에, 톰슨은 유전이 아니라 물리적인 힘이 생물학적 형태를 어떻게 지배하는지에 대해 상세히 기술하고 있다.[6]생물학의 철학자 마이클 루스는 톰슨이 "자연 선택을 할 시간이 거의 없었다"고 썼고, 확실히 "기계적 설명"을 선호하며 활력론에 빠져들 가능성이 있다고 말했다.[1]

세일라허의 프네우 구조물

디킨슨시아 화석은 퀼트 에어 매트리스처럼 부풀려진 챔버를 가진 "pneu" 구조로 묘사되었다.아돌프 세일라허의 구조주의적 관점에서는 자연선택에 의해 인도된 것이 아니라 표면에 긴장을 분산시킬 필요성에 의해 구조는 기계적으로 결정된다.

톰슨과 마찬가지로, 팔레온테리학자 아돌프 실라허는 형태에 대한 구조적인 제약들을 강조했다.그는 에디아카란 바이오타에 있는 디킨슨니아와 같은 화석을 자연선택에 의해 움직이는 것이 아니라 퀼트 에어 매트리스처럼 기계적인 인플레이션에 의해 결정되는 "pneu" 구조로 해석했다.[7][8]

바그너의 개발 제약

그의 2014년 저서 Homology, Genegines and Evolutional Innovation에서 진화 생물학자 Günter P. 바그너는 "적응과 구별되는 새로운 것에 대한 연구"를 주장한다.그는 신기함을 신체의 어떤 부분이 개별적이고 준독립적인 존재를 발달시킬 때, 다시 말해서 그가 암시하는 구별되고 인식할 수 있는 구조로 정의하는데, 이것은 자연 선택이 어떤 기능에 대한 구조를 적응하기 시작하기 전에 일어날 수 있음을 암시한다.[2][9]그는 경험적 증거를 이용하여 진화적 발달 생물학의 구조론적 그림을 형성하고, 호몰로지 및 생물학적 참신성이 설명이 필요한 핵심 측면이며, 발달 편견(즉 배아발달에 대한 구조적 제약)이 이것들에 대한 핵심 설명이라고 주장한다.[10][11]

카우프만의 자기 조직화

다윈주의자들과 구조주의자들은 세포막과 같은 세포 구조들이 자연적으로 스스로 조직된다는 것에 동의한다.그들은 생물학의 다른 영역에서 자기 조직이 얼마나 중요한지에 대해 의견이 다르다.

수학 생물학자 스튜어트 카우프만은 1993년 진화 생물학의 세 가지 분야, 즉 인구 역학, 분자 진화, 형태생성에서 자기 조직이 자연 선택과 함께 역할을 할 수 있다고 제안했다.분자생물학에 관해서, 카우프만은 세포에서 생화학적 반응을 일으키는 에너지의 역할을 무시했다는 비판을 받아왔는데, 이는 공정하게 자기 촉매라고 할 수 있지만 단순히 자기 조직적인 것만은 아니다.[12]

덴튼의 '형식'

생화학자 마이클 덴튼은 자기 조직화를 위한 구조주의 사례를 주장해 왔다.그는 2013년 논문에서 "자연계의 기본 형태인 '유형'은 자연에 내재되어 있으며, 특별한 자연 생물학적 법칙인 '형태의 법칙'에 의해 결정된다"고 주장했다.그는 이러한 "반복적인 패턴과 형태"가 "진정한 보편성"[c]이라고 주장한다.형태는 자연선택에 의해서 형성되는 것이 아니라, "특정 범주의 자기조직적 특성"과 "자연 법칙의 우주적 미세조정"[14]에 의해 형성되는 것이다.덴튼은 생화학자 로렌스 A에 의해 비판 받아왔다.반다르위니아적이고 창조주의를 선호하는 모란.[15]

굴드와 레원틴의 스판드렐

장식된 다리 스판드렐.스티븐 J. 굴드와 리차드 레원틴은 삼각형 영역이 주변의 구조 적응의 부산물이라고 주장했다.
주요기사 : 스판드렐(생물학)

1979년, 다른 것들 중에서도 씰러커의 영향을 받아 고생물학자 스티븐 J. 굴드와 인구유전학자 리처드 레원틴은 바그너가 "가장 영향력 있는 구조주의 선언서"라고 부르는 것을 썼다. "산 마르코의 스판드렐과 팡로시안 패러다임"[16][2]그들은 (건축 스판드렐과 같은) 생물학적 특징들이 반드시 적응을 직접적인 원인으로 가지고 있는 것은 아니라고 지적했다.대신 건축가들은 아치는 곡선이 필요하고(진화), 기둥은 수직이어야 하기 때문에 아치와 기둥 사이에 작은 삼각형 영역을 만들지 않을 수 없었다.그 결과로 생긴 스판드렐은 다른 진화적 변화의 결과인 도약이다.그들은 진화는 돌출된 인간의 턱을 선택하지 않았다. 대신에 치아 행의 길이를 줄이면 턱이 튀어나오게 된다고 주장했다.[2]

뮐러와 뉴먼의 멘델리아 이전의 진화

게르트 B와 같은 극단적인 구조주의자들. 뮐러와 스튜어트 A.뉴먼은 다르시 톰슨의 관점을 계승하여, 유전학이 아닌 구조의 물리적 법칙이 캄브리아 폭발과 같은 주요 다양화를 지배하고, 그 뒤에 공동 선택 유전 메커니즘이 뒤따를 것을 제안했다.[17][18]그들은 더 나아가 유전자가 인수하기 전에 물리적인 힘을 수반하는 동물의 진화에 "멘델리아 이전" 단계가 있었다고 주장했다.[17][19]다윈 생물학자들은 표면장력 같은 물리적 요인이 자기조립을 유발할 수 있다는 점은 자유롭게 인정하면서도 유전자가 결정적인 역할을 한다고 주장한다.그들은 예를 들어 choanoflagellates와 메타조아스의 신호 전달 경로와 전사 인자와 같이 널리 분리된 유기체 그룹들 사이의 깊은 호몰로지는 유전자가 진화 역사 전반에 걸쳐 관여했음을 증명한다는 점에 주목한다.[20]

굿윈의 형태학적 장

거대 복어의 피부에 있는 것과 같은 자연적인 패턴은 화학 신호의 공간적 진동으로 만들어질 수 있다.
주요 기사:형태생성장

바그너가 "진화생물학의 변두리 운동"이라고 부르는 것,[2] 브라이언 굿윈이 예시한 구조주의의 형태는 자연 선택이 중요하다는 것,[2][22] 혹은 적어도 생물학적 복잡성이 자연 선택으로 줄어들 수 있다는 것을 효과적으로 부정한다.[2][21][22][23]이는 리처드 도킨스 같은 다윈주의자들과의 갈등으로 이어졌다.[24]굿윈은 형태생성장의 오래된 개념을 발달된 배아에서 화학 신호의 공간적 분포와 연관시켰다.[25]그는 정적인 기하학적 패턴이나 동적 진동을 설정하기 위해 매개변수 값을 선택함으로써 다양한 패턴이 형성될 수 있다는 것을 수학적 모델로 증명하여, 관련된 신호 시스템이 어떻게든 자연 선택에 대한 대안임을 암시했다.[22][23][15]도킨스는 "그는 자신이 반다르위니안이라고 생각하지만, 다른 설명이 없기 때문에 그럴 수는 없다"[26]고 말했다.

비판

로렌스 모란은 구조주의가 주로 동물에 초점을 맞추고 있지만, 동물(강조)은 생명의 나무에서 작은 부분만을 형성한다고 지적한다.[15]

굿윈이 설명한 것과 같은 패턴 형성 메커니즘이 존재한다는 데 동의하면서도, 생물학자 리처드 도킨스, 스티븐 굴드, 린 마굴리스, 스티브 존스는 굿윈이 화학 신호 전달이 자연 선택에 대한 대안이 된다고 제안한 것에 대해 비판해왔다.[15]

"신생화학자"인 모란은 '구조주의'는 "구조주의라는 말은 아무도 이해하지 못하지만 그것은 매우 '관대하고' 철학적으로 들리기 때문에 창조론자들에게 깊은 인상을 심어줄 수 있는 새로운 유행어"라고 평한다.[15]과학의 철학자 폴 E. 그리피스스는 구조주의자들이 "생물학적 가능성의 공간의 구조화를 자연의 근본적인 물리적 구조의 일부로 본다"고 쓰고 있다.그러나 계통생성 관성과 발달 제약의 현상은 이러한 해석을 뒷받침하지 못한다.이러한 현상은 유기체가 이용할 수 있는 진화 경로가 유기체의 발달 구조의 함수임을 보여준다."[27]

모란은 다음과 같이 요약한다: "과학에는 구조주의자들의 관점을 뒷받침하는 것이 없다.우리는 왜 범블비가 버섯과 다른지, 그리고 왜 모든 척추동물이 척추뼈를 가지고 있고 외골격이 아닌지에 대한 완벽한 설명을 가지고 있다.만약 당신이 삶의 테이프를 재생한다면, 그것이 오늘날 우리가 보는 것과 같은 어떤 것을 보고 나올 것이라는 생각을 뒷받침할 증거는 없다.다른 행성을 방문할 때 척추동물을 발견하지 못할 것이라고 확신할 수 있다."[15]

진화적 발달 생물학자 루이스 홀드는 "해부학적 측면은 물리적인 힘에 의해 설명될 수 있다는 개념은 (확장 균열과 같은) 1917년 D'Arcy Thompson의 "On Grow and Form"과 1914년 The Curve of Life"[d]에서 100년 전에 주장되었다.세기에 걸쳐서, 유전적으로 발생하기 보다는 기계적으로 발생하기 위해 다양한 특징들이 제안되었다: 뇌 경련, 연골 응축, 꽃 골판지, 이빨, 물고기 이염.이 괴상한 리스트에 우리는 이제 악어의 비뚤어진 미소, 또는 적어도 악어를 둘러싸고 있는 갈라진 피부를 추가할 수 있다."[e][28]

참고 항목

메모들

  1. ^ 그레고르 멘델은 유전학 연구를 개척했다.
  2. ^ 이 점에서 제프로이의 호칭은 아리스토텔레스의 형식과 같았다.
  3. ^ 보편성은 고대 그리스 이론인 플라토닉 리얼리즘의 중심이다.[13]
  4. ^ 예술가인 테오도르 쿡의 <삶의 곡선, 컨스터블>은 1914년 예술과 자연의 나선형을 탐험하는 데어시 톰슨에게 어느 정도 기대를 걸었다.
  5. ^ 홀드의 마지막 요점은 악어의 피부 균열은 그가 열거한 다른 모든 예들과는 달리 균열로 설명된다는 것이었다.[28]

참조

  1. ^ a b c Ruse, Michael (2013). "17. From Organicism to Mechanism-and Halfway Back?". In Henning, Brian G.; Scarfe, Adam (eds.). Beyond Mechanism: Putting Life Back Into Biology. Lexington Books. p. 419. ISBN 9780739174371.
  2. ^ a b c d e f g 바그너, 귄터 P, 호몰로지, 유전자, 진화 혁신.프린스턴 대학교 출판부. 2014ISBN 978-06911564607-38페이지, 125페이지
  3. ^ Bowler, Peter J. (1989) [1983]. The Eclipse of Darwinism: anti-Darwinian evolutionary theories in the decades around 1900. Johns Hopkins University Press. pp. 261–262, 280–281. ISBN 978-0-8018-4391-4.
  4. ^ Racine, Valerie (7 October 2013). "Essay: The Cuvier-Geoffroy Debate". The Embryo Project Encyclopedia, Arizona State University. Retrieved 10 December 2016.
  5. ^ Leroi, Armand Marie (2014). The Lagoon: How Aristotle Invented Science. Bloomsbury. p. 13. ISBN 978-1-4088-3622-4.
  6. ^ Ball, Philip (7 February 2013). "In retrospect: On Growth and Form". Nature. 494 (7435): 32–33. Bibcode:2013Natur.494...32B. doi:10.1038/494032a. S2CID 205076253.
  7. ^ Seilacher, Adolf (1991). "Self-Organizing Mechanisms in Morphogenesis and Evolution". In Schmidt-Kittler, Norbert; Vogel, Klaus (eds.). Constructional Morphology and Evolution. Springer. pp. 251–271. doi:10.1007/978-3-642-76156-0_17. ISBN 978-3-642-76158-4.
  8. ^ Seilacher, Adolf (July 1989). "Vendozoa: Organismic construction in the Proterozoic biosphere". Lethaia. 22 (3): 229–239. doi:10.1111/j.1502-3931.1989.tb01332.x.
  9. ^ Simpson, Carl; Erwin, Douglas H. (quoted). "Homology, Genes, and Evolutionary Innovation Günter P. Wagner". Princeton University Press. Retrieved 9 December 2016.
  10. ^ Brown, Rachael L. (November 2015). "Why development matters". Biology & Philosophy. 30 (6): 889–899. doi:10.1007/s10539-015-9488-9. S2CID 82602032.
  11. ^ Muller, G. B.; Wagner, G. P. (1991). "Novelty in Evolution: Restructuring the Concept" (PDF). Annual Review of Ecology and Systematics. 22 (1): 229–256. doi:10.1146/annurev.es.22.110191.001305. ISSN 0066-4162. Archived (PDF) from the original on 26 September 2017.
  12. ^ Fox, Ronald F. (December 1993). "Review of Stuart Kauffman, The Origins of Order: Self-Organization and Selection in Evolution". Biophys. J. 65 (6): 2698–2699. Bibcode:1993BpJ....65.2698F. doi:10.1016/s0006-3495(93)81321-3. PMC 1226010.
  13. ^ Silverman, Allan. "Plato's Middle Period Metaphysics and Epistemology". In Zalta, Edward N. (ed.). Stanford Encyclopedia of Philosophy.
  14. ^ Denton, Michael J. (August 2013). "The Types: A Persistent Structuralist Challenge to Darwinian Pan-Selectionism". BIO-Complexity. 2013 (3). doi:10.5048/BIO-C.2013.3.
  15. ^ a b c d e f Moran, Laurence A. (2016-02-02). "What is "Structuralism"?". Sandwalk (blog of a recognised expert). Retrieved 9 December 2016.
  16. ^ Stephen Jay Gould; Richard Lewontin (1979). "The Spandrels of San Marco and the Panglossian Paradigm: A Critique of the Adaptationist Programme". Proc. Roy. Soc. Lond. B. 205 (1161): 581–598. Bibcode:1979RSPSB.205..581G. doi:10.1098/rspb.1979.0086. PMID 42062. S2CID 2129408.
  17. ^ a b Erwin, Douglas H. (September 2011). "Evolutionary uniformitarianism". Developmental Biology. 357 (1): 27–34. doi:10.1016/j.ydbio.2011.01.020. PMID 21276788.
  18. ^ Müller, Gerd B.; Newman, Stuart A. (2005). "The innovation triad: an EvoDevo agenda". J. Exp. Zool. (Mol. Dev Evol). 304B (6): 487–503. CiteSeerX 10.1.1.501.1440. doi:10.1002/jez.b.21081. PMID 16299770.
  19. ^ Newman, Stuart A.; Forgacs, Gabor; Müller, Gerd B. (2006). "Before programs: The physical origination of multicellular forms". The International Journal of Developmental Biology. 50 (2–3): 289–299. doi:10.1387/ijdb.052049sn. PMID 16479496.
  20. ^ King, Nicole (2004). "The Unicellular Ancestry of Animal Development". Developmental Cell. 7 (3): 313–325. doi:10.1016/j.devcel.2004.08.010. PMID 15363407.
  21. ^ Goodwin, Brian (2009). Ruse, Michael; Travis, Joseph (eds.). Beyond the Darwinian Paradigm: Understanding Biological Forms. Evolution: The First Four Billion Years. Harvard University Press. ISBN 978-0674062214.
  22. ^ a b c Price, Catherine S. C.; Goodwin, Brian (1995). "Structurally Unsound". Evolution. 49 (6): 1298. doi:10.2307/2410461. JSTOR 2410461.
  23. ^ a b Wake, David B. (1996). "How the Leopard Changed Its Spots: The Evolution of Complexity by Brian Goodwin". American Scientist. 84 (3): 300–301. JSTOR 29775684.
  24. ^ Brian Goodwin 부고 - The Guardian, 2009년 8월 9일
  25. ^ Dickinson, W. Joseph (1998). "Form and Transformation: Generative and Relational Principles in Biology. by Gerry Webster; Brian Goodwin". The Quarterly Review of Biology. 73 (1): 62–63. doi:10.1086/420070.
  26. ^ Dawkins, Richard (1 May 1996). "Chapter 3 "A Survival Machine"". Edge. Retrieved 11 February 2018.
  27. ^ Griffiths, Paul E. (1996). "Darwinism, Process Structuralism, and Natural Kinds". Philosophy of Science. 63: S1–S9. doi:10.1086/289930. JSTOR 188505.
  28. ^ a b Held, Lewis Irving (2014). How the snake lost its legs: curious tales from the frontier of evo-devo. Cambridge, United Kingdom New York: Cambridge University Press. p. 121. ISBN 978-1-107-62139-8.