Роберт Розен (биолог-теоретик)

редактировать

Роберт Розен
Родился(1934-06-27) 27 июня 1934 г.. Бруклин, Нью-Йорк, США
Умер28 декабря 1998 (1998-12-28) (64 года). Рочестер, Нью-Йорк, США
НациональностьСША
ГражданствоАмериканец
Alma materЧикагский университет
Научная карьера
ФилдсМатематическая биология, Квантовая генетика, Биофизика
УчрежденияГосударственный университет Нью-Йорка в Буффало. Университет Далхаузи
Научные консультантыНиколас Рашевский
Записки
Др. Фотография Роберта Розена

Роберт Розен (27 июня 1934 - 28 декабря 1998) был американским биологом-теоретиком биологом и профессором биофизики в Университет Далхаузи.

Содержание
  • 1 Карьера
  • 2 Исследования
    • 2.1 Реляционная биология
    • 2.2 Сложность и сложные научные модели
    • 2.3 Квантовая биохимия и квантовая генетика
  • 3 Публикации
  • 4 Ссылки
  • 5 Дополнительная литература
  • 6 Внешние ссылки
Карьера

Розен родился 27 июня 1934 года в Браунсвилле (часть Бруклин ), в Нью-Йорке. Он изучал биологию, математику, физику, философию и историю; в частности, история науки. В 1959 году он получил степень доктора философии по реляционной биологии по специальности в более широкой области математической биологии под руководством профессора Николаса Рашевского в Чикагском университете. Он оставался в Чикагском университете до 1964 года, а затем перешел в Университет Буффало, ныне известный как Государственный университет Нью-Йорка (SUNY), в Буффало на должности доцента., при совместном приеме в Центре теоретической биологии.

Его годичный творческий отпуск в 1970 году в качестве приглашенного научного сотрудника в Центре исследования демократических институтов Роберта Хатчинса в Санта-Барбаре, Калифорния, был плодотворным, что привело к концепция и развитие того, что он позже назвал теорией систем предвосхищения, что само по себе является следствием его более обширной теоретической работы по реляционной сложности. В 1975 году он покинул SUNY в Буффало и принял должность в Университете Далхаузи, в Галифаксе, Новая Шотландия, в качестве профессора-исследователя Киллама на кафедре физиологии. и «Биофизика», где он оставался до тех пор, пока не вышел на пенсию в 1994 году. У него остались жена, дочь Джудит Роузен и двое сыновей.

Он служил президентом Общества общих системных исследований (теперь известного как ISSS) в 1980-81 гг.

Исследования

Исследования Розена касались наиболее фундаментальных аспектов биологии, в частности вопросов «Что такое жизнь?» и «Почему живые организмы живы?». Вот несколько основных тем в его работе:

Розен полагал, что современная модель физики - который, как он показал, основан на декартовом и ньютоновском формализме, пригодном для описания мира механизмов, - неадекватен для объяснения или описания поведения биологических систем. Розен утверждал, что главный вопрос: «Что такое жизнь?» не может быть адекватно рассмотрена в рамках редукционистской научной основы. Приближаясь к организмам с помощью редукционистских научных методов и практик, приносят в жертву функциональную организацию живых систем ради изучения частей. По словам Розена, все не может быть захвачено, если биологическая организация была уничтожена. Предлагая прочную теоретическую основу для изучения биологической организации, Розен считал, что биология не является просто подмножеством уже известной физики, она может дать глубокие уроки для физики, а также для науки в целом.

Работа Розена сочетает в себе сложную математику с потенциально радикально новыми взглядами на природу живых систем и науки. Его называли «Ньютоном биологии». Его работа, основанная на теории множеств, также была сочтена противоречивой, вызывая опасения, что некоторые из используемых им математических методов могут не иметь адекватных доказательств. Посмертная работа Розена «Очерки самой жизни» (2000), а также недавние монографии ученика Розена Алоизиуса Луи прояснили и объяснили математическое содержание работы Розена.

Реляционная биология

В работе Розена была предложена методология, которую необходимо разработать в дополнение к нынешним редукционистским подходам к науке молекулярными биологами. Он назвал эту методологию реляционной биологией. Термин «отношения» он правильно приписывает своему наставнику Николасу Рашевскому, который опубликовал несколько статей о важности теоретико-множественных отношений в биологии до первых докладов Розена по этому вопросу. Реляционный подход Розена к биологии является расширением и усилением трактовки Николасом Рашевским национальных отношений внутри и между организменными наборами, которые он разработал в течение двух десятилетий как представление как биологических, так и социальных «организмов».

В реляционной биологии Розена утверждается, что организмы, да и все системы, обладают особым качеством, называемым организацией, которое не является частью языка редукционизма, как, например, в молекулярной биологии, хотя он все чаще используется в системной биологии. Это связано не только с чисто структурными или материальными аспектами. Например, организация включает в себя все отношения между материальными частями, отношения между эффектами взаимодействия материальных частей и отношения со временем и окружающей средой, и это лишь некоторые из них. Многие люди резюмируют этот аспект сложных систем, говоря, что целое - это больше, чем сумма частей. Отношения между частями и между эффектами взаимодействий в некотором смысле следует рассматривать как дополнительные «реляционные» части.

Розен сказал, что организация должна быть независимой от материальных частиц, которые, по-видимому, составляют живую систему. Как он выразился:

Человеческое тело полностью меняет материю, из которой оно состоит, примерно каждые 8 ​​недель посредством метаболизма, репликации и восстановления. Тем не менее, вы все еще являетесь собой - со всей вашей памятью, вашей личностью... Если наука настаивает на погоне за частицами, они будут следовать за ними прямо через организм и полностью пропустить этот организм.

— Роберт Розен (как сказал его дочери, г-же Джудит Розен)

Подход Розена к абстрактной реляционной биологии фокусируется на определении живых организмов и всех сложных систем с точки зрения их внутреннего организация как открытые системы, которые не могут быть сведены к их взаимодействующим компонентам из-за множественных отношений между компонентами метаболизма, репликации и восстановления, которые управляют сложной биодинамикой организма.

Он сознательно выбрал «простейшие» графы и категории для своих представлений систем восстановления метаболизма в небольших категориях множеств, наделенных только дискретной «эффективной» топологией множеств, предусмотрев такой выбор как наиболее общий и менее строгий. Однако оказывается, что эффективные следствия систем (M, R) {\ displaystyle (M {,} R)}{\ displaystyle (M {,} R)} «закрыты для эффективной причины», и поэтому их нельзя рассматривать, в строгом математическом смысле, как подкатегории категории последовательных машин или автоматов : в прямом противоречии с предположением французского философа Декарта, что все животные только сложные машины или механизмы. Розен заявил: «Я утверждаю, что единственное решение таких проблем [границы субъект-объект и того, что составляет объективность] - это признание того, что замкнутые контуры причинно-следственной связи являются« объективными », то есть законными объектами научного исследования. Они явно запрещены в любой машине или механизме ». Демонстрация Розена «эффективного замыкания» заключалась в том, чтобы представить этот явный парадокс в механистической науке: с одной стороны, организмы определяются такими причинными замыканиями, а с другой стороны, механизм их запрещает; поэтому нам необходимо пересмотреть наше понимание природы. Механистический взгляд преобладает даже сегодня в большей части общей биологии и большей части науки, хотя некоторые больше не утверждают, что в социологии и психологии редукционистские подходы потерпели неудачу и вышли из употребления с тех пор, как начало 1970-х. Однако эти области еще не достигли консенсуса по поводу того, каким должен быть новый взгляд, как и в большинстве других дисциплин, которые изо всех сил пытаются сохранить различные аспекты «машинной метафоры» для живых и сложных систем.

Сложность и сложные научные модели

Уточнение различия между простыми и сложными научными моделями стало в последующие годы основной целью опубликованных отчетов Розена. Розен утверждал, что моделирование лежит в основе науки и мысли. В его книге Системы предвидения подробно описывается то, что он назвал отношением моделирования. Он показал глубокие различия между истинным модельным соотношением и симуляцией, последнее не основано на таком модельном соотношении.

В математической биологии он известен как создатель класса реляционных моделей живых организмов, который называется (M, R) {\ displaystyle ( M {,} R)}{\ displaystyle (M {,} R)} системы, которые он разработал для улавливания минимальных возможностей, которые необходимы материальной системе, чтобы быть одним из простейших функциональных организмов, которые обычно называют "живой". В такой системе M {\ displaystyle M}M обозначает метаболизм, а R {\ displaystyle R}R обозначает подсистемы «ремонта» простой организм, например, активные «репаративные» молекулы РНК. Таким образом, его способ определения или «определения» жизни в любой данной системе - это функциональный, а не материальный режим; хотя он действительно рассматривал в своих опубликованных отчетах 1970-х годов конкретные динамические реализации простейших (M, R) {\ displaystyle (M {,} R)}{\ displaystyle (M {,} R)} систем в терминах ферментов (M {\ displaystyle M}M ), РНК (R {\ displaystyle R}R ) и функциональные, дублирующие ДНК ( его β {\ displaystyle \ beta}\ beta -отображение).

Однако он пошел еще дальше в этом направлении, заявив, что при изучении сложной системы можно «отбросить этот вопрос и изучить организацию», чтобы узнать те вещи, которые необходимы к определению в целом целого класса систем. Однако это было воспринято слишком буквально некоторыми из его бывших учеников, которые не полностью усвоили предписание Роберта Розена о необходимости теории динамической реализации таких абстрактных компонентов в конкретной молекулярной форме, чтобы замкнуть цикл моделирования для простейшие функциональные организмы (такие как, например, одноклеточные водоросли или микроорганизмы ). Он поддержал это утверждение (которое он фактически приписал Николасу Рашевскому ), основанным на том факте, что живые организмы представляют собой класс систем с чрезвычайно широким спектром материальных «ингредиентов», различными структурами, разными средами обитания, разными способами. живого и воспроизводства, и все же мы каким-то образом можем распознать их всех как живые или функциональные организмы, не будучи, однако, виталистами.

Его подходом, точно так же, как последние теории Рашевского об организменных наборах, подчеркивает биологическую организацию над молекулярной структурой в попытке обойти взаимосвязь структура-функциональность, которая важна для всех экспериментальных биологов, включая физиологов. Напротив, изучение конкретных материальных деталей любого данного организма или даже типа организмов расскажет нам только о том, как этот тип организмов «делает это». Такое исследование не подходит к тому, что является общим для всех функциональных организмов, то есть к «жизни». Следовательно, реляционные подходы к теоретической биологии позволили бы нам изучать организмы способами, которые сохраняют те основные качества, которые мы пытаемся изучить и которые являются общими только для функциональных организмов.

Подход Роберта Розена концептуально принадлежит тому, что сейчас известно как функциональная биология, а также комплексная системная биология, хотя и в очень абстрактной математической форме.

Квантовая биохимия и квантовая генетика

Розен также подверг сомнению то, что, по его мнению, является многими аспектами основных интерпретаций биохимии и генетики. Он возражает против идеи о том, что функциональные аспекты биологических систем можно исследовать через материальный фокус. Один пример: Розен оспаривает, что функциональные возможности биологически активного белка можно исследовать исключительно с использованием генетически кодируемой последовательности аминокислот. Это потому, что, по его словам, белок должен пройти процесс сворачивания, чтобы достичь своей характерной трехмерной формы, прежде чем он сможет стать функционально активным в системе. Однако генетически кодируется только аминокислотная последовательность. Механизмы сворачивания белков до конца не изучены. На основе подобных примеров он пришел к выводу, что фенотип не всегда может быть напрямую отнесен к генотипу и что химически активный аспект биологически активного белка зависит не только от последовательности аминокислот. кислоты, из которых он был построен: должны действовать некоторые другие важные факторы, которые он, однако, не пытался уточнить или определить.

Некоторые вопросы относительно математических аргументов Розена были подняты в статье Кристофера Ландауэра и Кирсти Л. Беллман, в которой утверждается, что некоторые математические формулировки, используемые Розеном, проблематичны с логической точки зрения. Однако, возможно, стоит отметить, что подобные вопросы уже давно поднимались Бертраном Расселом и Альфредом Норт Уайтхедом в их знаменитых Principia Mathematica в отношении антиномии теории множеств. Поскольку математическая формулировка Розена в его более ранних работах также была основана на теории множеств, а категория множеств, такие вопросы, естественно, снова всплыли на поверхность. Однако теперь эти вопросы были рассмотрены Робертом Розеном в его недавней книге «Очерки самой жизни», опубликованной посмертно в 2000 году. Кроме того, такие основные проблемы математических формулировок (M, R) {\ displaystyle (M {,} R)}{\ displaystyle (M {,} R)} - системы уже были разрешены другими авторами еще в 1973 году с помощью леммы Йонеды в теории категорий и связанного с ней построение функториала в категориях с (математической) структурой. Такие общие теоретико-категориальные расширения (M, R) {\ displaystyle (M {,} R)}{\ displaystyle (M {,} R)} -систем, которые избегают парадоксов теории множеств основаны на категориальном подходе Уильяма Ловера и его расширениях на многомерную алгебру. Математическое и логическое расширение систем метаболической репликации на обобщенные (M, R) {\ displaystyle (M {,} R)}{\ displaystyle (M {,} R)} -системы, или G-MR, также включало ряд признательные письма, которыми Роберт Розен обменивался с последними авторами в течение 1967-1980-х годов, а также письма, которыми обменивались с Николасом Рашевским до 1972 года.

Идеи Розена становятся все более принятыми в теоретической биологии, и в настоящее время ведется ряд дискуссий

Сама жизнь, а также его последующая книга «Очерки самой жизни» также довольно критически обсуждают некоторые вопросы квантовой генетики, такие как те, что были представлены Эрвином Шредингером в его знаменитой книге 1945 года Что такое жизнь?

.

Публикации

Розен написал несколько книг и много статей. Ниже приведены некоторые из его опубликованных книг:

  • 1970, Теория динамических систем в биологии, Нью-Йорк: Wiley Interscience.
  • 1970, Принципы оптимальности, Rosen Enterprises
  • 1978, Основы измерения и представление естественных систем, Elsevier Science Ltd,
  • 1985, Системы прогнозирования: философские, математические и методологические основы. Pergamon Press.
  • 1991, Сама жизнь: всестороннее исследование природы, происхождения и изготовления жизни, Columbia University Press

Опубликована посмертно:

Ссылки
Дополнительная литература
  • Байану И.С. (2006). "Работа Роберта Розена и комплексная системная биология". Аксиоматы. 16 (1–2): 25–34. doi : 10.1007 / s10516-005-4204-z. S2CID 4673166.
  • Баяну, I.C. (1970). "Органические суперкатегории: II. О многостабильных системах" (PDF). Вестник математической биофизики. 32 (4): 539–561. doi : 10.1007 / bf02476770. PMID 4327361.
  • Баяну, I.C. (2006). "Работа Роберта Розена и комплексная системная биология". Аксиоматы. 16 (1–2): 25–34. doi : 10.1007 / s10516-005-4204-z. S2CID 4673166.
  • Эльзассер, MW: 1981, «Форма логики, подходящая для биологии», В: Роберт, Розен, ред., Прогресс в теоретической биологии, Том 6, Academic Press, New York and London, pp. 23–62.
  • Кристофер Ландауэр и Кирсти Л. Беллман Теоретическая биология: организмы и механизмы
  • Рашевский Н. (1965). «Представление организмов в терминах (логических) предикатов». Вестник математической биофизики. 27 (4): 477–491. doi : 10.1007 / bf02476851. PMID 4160663.
  • Рашевский, Н. (1969). «Очерк единого подхода к физике, биологии и социологии». Вестник математической биофизики. 31 (1): 159–198. doi : 10.1007 / bf02478215. PMID 5779774.
  • Розен, Р. (1960). «Теоретико-квантовый подход к генетическим проблемам». Вестник математической биофизики. 22 (3): 227–255. doi : 10.1007 / bf02478347.
  • Розен, Р. (1958a). «Реляционная теория биологических систем». Вестник математической биофизики. 20 (3): 245–260. doi : 10.1007 / bf02478302.
  • Розен, Р. (1958b). «Представление биологических систем с точки зрения теории категорий». Вестник математической биофизики. 20 (4): 317–341. doi : 10.1007 / bf02477890.
  • «Воспоминания Николая Рашевского». (В конце) 1972 г. Роберт Розен.
  • Роберт Розен (2006). «Автобиографические воспоминания Роберта Розена». Аксиоматы. 16 (1-2): 1-23. doi : 10.1007 / s10516-006-0001-6. S2CID 122095161.
Внешние ссылки
Викицитатник содержит цитаты, относящиеся к: Роберту Розену (биолог-теоретик)
Последняя правка сделана 2021-06-04 06:46:11
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте