Роберт Розен (27 июня 1934 - 28 декабря 1998) был американским биологом- теоретиком и профессором биофизики в Университете Далхаузи . [1]
Роберт Розен | |
---|---|
Родившийся | |
Умер | 28 декабря 1998 г. | (64 года)
Национальность | Соединенные Штаты |
Гражданство | Американец |
Альма-матер | Чикагский университет |
Научная карьера | |
Поля | Математическая биология , квантовая генетика , биофизика. |
Учреждения | Государственный университет Нью-Йорка в Университете Буффало Далхаузи |
Академические консультанты | Николай Рашевский |
Заметки | |
Карьера
Розен родился 27 июня 1934 года в Браунсвилле (часть Бруклина ), в Нью-Йорке . Он изучал биологию, математику, физику, философию и историю; в частности, история науки. В 1959 году он получил степень доктора философии в реляционной биологии, специализацию в рамках более широкой области математической биологии под руководством профессора Николя Рашевский в Университете Чикаго . Он оставался в Чикагском университете до 1964 года, [2] позже перешел в Университет Буффало - теперь часть Государственного университета Нью-Йорка (SUNY) - в Буффало на должности доцента, одновременно занимая совместное назначение в Центре. для теоретической биологии.
Его годичный творческий отпуск в 1970 году в качестве приглашенного научного сотрудника в Центре изучения демократических институтов Роберта Хатчинса в Санта-Барбаре , штат Калифорния, был плодотворным, приведя к концепции и развитию того, что он позже назвал теорией систем предвосхищения , которая сама является следствием его работы большая теоретическая работа по реляционной сложности. В 1975 году он покинул SUNY в Буффало и принял должность в Университете Далхаузи , в Галифаксе , Новая Шотландия , как Killam Исследовательского профессора кафедры физиологии и биофизики, где он оставался , пока он не взял досрочного выхода на пенсию в 1994 году [3] He у него остались жена, дочь Джудит Розен и двое сыновей.
В 1980-81 гг. Он занимал пост президента Общества общих системных исследований , ныне известного как Международное общество системных наук (ISSS).
Исследовать
Исследования Розена касались самых фундаментальных аспектов биологии, в частности вопросов «Что такое жизнь?». и «Почему живые организмы живы?». Вот несколько основных тем его работ:
- разработка конкретного определения сложности на основе теоретико-категорийных моделей автономных живых организмов
- разработка комплексной системной биологии с точки зрения реляционной биологии, а также квантовой генетики
- разработка строгих теоретических оснований для живых организмов как «упреждающих систем»
Розен считал, что современная модель физики, которая, как он показал, основана на декартовом и ньютоновском формализме, подходящем для описания мира механизмов, неадекватна для объяснения или описания поведения биологических систем. Розен утверждал, что фундаментальный вопрос « Что такое жизнь? » Не может быть адекватно решен 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 повторно захвачено после того, как биологическая организация была уничтожена. Предлагая прочное теоретическое основание для изучения биологической организации, Розен считал, что биология не является лишь подмножеством уже известной физики, а может дать глубокие уроки для физики, а также для науки в целом. [4]
Работа Розена сочетает в себе сложную математику с потенциально радикально новыми взглядами на природу живых систем и науки. Его называли «Ньютоном биологии». [5] Опираясь на теорию множеств, его работа 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 [6] [7] ученика Розена Алоизиуса Луи прояснили и объяснили математическое содержание работы Розена.
Реляционная биология
Работа Розена предложила методологию, которую необходимо разработать в дополнение к нынешним редукционистским подходам к науке со стороны молекулярных биологов . Он назвал эту методологию реляционной биологией . Реляционное это термин , который он правильно приписывает свой наставник Николя Рашевского , который опубликовал несколько статей о важности теоретико-множественных отношений [8] в биологии до первых докладов Розены по этому вопросу. Реляционный подход Розена к биологии является расширением и расширением трактовки Николасом Рашевским n- мерных отношений внутри и между организменными наборами, которые он разработал в течение двух десятилетий как представление как биологических, так и социальных «организмов».
Реляционная биология Розена утверждает, что организмы, да и все системы, обладают особым качеством, называемым организацией, которое не является частью языка редукционизма, как, например, в молекулярной биологии , хотя оно 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 [9] , 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, казалось бы, 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 всеми своими воспоминаниями, вашей личностью ... Если наука настаивает на погоне за частицами, они будут следовать за ними прямо через организм и полностью упускать из виду организм.
- Роберт Розен, как сказал его дочери, г-же Джудит Розен [2]
Подход Розена к абстрактной реляционной биологии фокусируется на определении живых организмов и всех сложных систем с точки зрения их внутренней организации как открытых систем, которые не могут быть сведены к их взаимодействующим компонентам из-за множественных отношений между компонентами метаболизма, репликации и восстановления, которые управляют сложная биодинамика организма.
Он сознательно выбрал «простейшие» графы и категории для своих представлений систем восстановления метаболизма в небольших категориях множеств, наделенных только дискретной «эффективной» топологией множеств, рассматривая этот выбор как наиболее общий и менее ограничительный. Однако оказывается, что эффективные следствиясистемы «закрыты для действующей причины» [10], или, проще говоря, катализаторы («эффективные причины» метаболизма, обычно определяемые как ферменты) сами являются продуктами метаболизма и, таким образом, не могут рассматриваться в строгом математическом смысле: как подкатегории категории последовательных машин или автоматов : в прямом противоречии с предположением французского философа Декарта о том, что все животные являются только тщательно продуманными машинами или механизмами . 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 » [11] . Демонстрация Розена« эффективного замыкания »заключалась в том, чтобы представить этот явный парадокс в механистической науке, что, с одной стороны, организмы определяются такими причинными замыканиями, а с другой стороны, механизм запрещает их; поэтому нам необходимо пересмотреть наше понимание природы. Механистический взгляд преобладает даже сегодня в большей части общей биологии и большей части науки, хотя некоторые утверждают, что больше не в социологии и психологии, где редукционистские подходы потерпели неудачу и потеряли популярность с начала 1970-х годов. Однако в этих областях еще предстоит достичь 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 предвосхищения» [12] подробно описывается то, что он назвал отношением моделирования . Он показал глубокие различия между истинным модельным отношением и симуляцией , последнее не основано на таком модельном отношении.
В математической биологии он известен как создатель класса реляционных моделей живых организмов , названныхсистемы, которые он разработал, чтобы уловить минимальные возможности, которые потребуются материальной системе , чтобы быть одним из простейших функциональных организмов , которые обычно называют «живыми». В такой системе обозначает метаболический и обозначает подсистемы «ремонта» простого организма, например, активные молекулы «репарации» РНК. Таким образом, его способ определения или «определения» жизни в любой данной системе - это функциональный, а не материальный режим; хотя он рассмотрел в своих опубликованных отчетах 1970-х годов конкретные динамические реализации простейшихсистемы с точки зрения ферментов (), РНК (), и функциональная, дублирующая ДНК (его-маппинг).
Он пошел, однако, еще дальше в этом направлении, утверждая , что при изучении сложной системы , один «может выбросить этот вопрос и изучить организацию» , чтобы узнать те вещи , которые имеют важное значение для определения в общем целом классе 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 [ пояснение необходимо ] для простейших функциональных организмов (таких как, например, одноклеточные водоросли или микроорганизмы ). [13] Он поддержал это утверждение (которое он фактически приписал Николаю Рашевскому ), основываясь на том факте, что живые организмы - это класс систем с чрезвычайно широким спектром материальных «ингредиентов», различными структурами, разными средами обитания, разными образами жизни и воспроизводство , и тем не менее мы каким-то образом можем распознать их всех как живые или функциональные организмы, не будучи при этом виталистами .
Его подход, как и последние теории организменных наборов Рашевского [14] [15], делает упор на биологической организации выше молекулярной структуры в попытке обойти взаимосвязи структура-функциональность , которые важны 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, сохраняющими те существенные качества, которые мы пытаемся изучить и которые являются общими только для функциональных организмов.
Подход Роберта Розена концептуально относится к тому, что сейчас известно как функциональная биология , а также к комплексной системной биологии , хотя и в очень абстрактной математической форме.
Квантовая биохимия и квантовая генетика
Розен также поставил под сомнение то, что он считал многими аспектами основных интерпретаций биохимии и генетики . Он возражает против идеи о том, что функциональные аспекты биологических систем можно исследовать с помощью материального фокуса. Один пример: Розен оспаривает, что функциональные возможности биологически активного белка могут быть исследованы 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 таких примеров он пришел к выводу, что фенотип не всегда можно напрямую отнести к генотипу и что химически активный аспект биологически активного белка зависит не только от последовательности аминокислот, из которой он был построен: должны быть некоторые действуют другие важные факторы, которые он, однако, не пытался уточнить или уточнить.
Некоторые вопросы о математических аргументах Розена были подняты в статье Кристофера Ландауэра и Кирсти Л. Беллман [16], в которой утверждается, что некоторые математические формулировки, используемые Розеном, проблематичны с логической точки зрения. Это, пожалуй , стоит отметить, однако, что такие вопросы также были подняты долгое время назад Бертран Рассел и Альфред Норт Уайтхед в своей знаменитой Principia Mathematica по отношению к антиномий из теории множеств . Поскольку математическая формулировка Розена в его более ранних статьях также была основана на теории множеств, а категория множеств, такие вопросы естественным образом вновь 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- системы были решены другими авторами еще в 1973 году с использованием леммы Йонеды в теории категорий и связанной с ней функториальной конструкции в категориях с (математической) структурой. [17] [18] Такие общие теоретико-категориальные расширения-системы, 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-системы, или G-MR , также включали серию признанных писем, которыми Роберт Розен обменивался с последними авторами в течение 1967-1980-х годов, а также письмами, которыми обменивались с Николасом Рашевским до 1972 года.
Идеи Розена получают все большее признание в теоретической биологии, и в настоящее время ведется несколько дискуссий [19] [20] [21] [22].
Эрвин Шредингер обсуждал вопросы квантовой генетики в своей знаменитой книге 1945 года « Что такое жизнь?». Они были критически обсуждены Розеном в книге « Сама жизнь» и в его последующей книге « Очерки самой жизни» . [23]
Публикации
Розен написал несколько книг и много статей. Вот некоторые из его опубликованных книг:
- 1970, Теория динамических систем в биологии, Нью-Йорк: Wiley Interscience.
- 1970 г., Принципы оптимальности , переиздан Springer в 2013 г. [24]
- 1978, Основы измерения и представления природных 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
Опубликовано посмертно:
- 2000, Очерки самой жизни , издательство Колумбийского университета.
- 2012, Системы предвосхищения; Философские, математические и методологические основы , 2-е издание, Springer
Смотрите также
- Chemoton
- Модель квазивидов
- Автопоэзис
- Автокаталитический набор
- Гиперцикл (химия)
Рекомендации
- ^ Розен, Роберт (март 2006). «Автобиографические воспоминания Роберта Розена». Аксиоматы . 16 (1-2): 1-23. DOI : 10.1007 / s10516-006-0001-6 . S2CID 122095161 .
Комплексная системная биология и логика жизни памяти Роберта Розена
- ^ а б "Автобиографические воспоминания Роберта Розена" .
- ^ «Памяти доктора Роберта Розена» . Февраль 1999. Архивировано из оригинала на 1 февраля 2010 года . Проверено 14 ноября 2013 года .
- ^ «Роберт Розен - Сложность и жизнь» . Архивировано 15 марта 2008 года . Проверено 12 сентября 2007 года .CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
- ^ Микулецкий, Дональд С. (июль 2001 г.). "Роберт Розен (1934–1998): снимок Ньютона биологии". Компьютеры и химия . 25 (4): 317–327. DOI : 10.1016 / S0097-8485 (01) 00079-1 . PMID 11459348 .
- ^ Луи, АХ (2009). Больше, чем сама жизнь: синтетическое продолжение в реляционной биологии . Франкфурт: Онтос Верлаг. ISBN 978-3868380446.
- ^ Луи, АХ (2013). Отражение жизни: функциональное следствие и неизбежность в реляционной биологии . Нью-Йорк, Нью-Йорк: ISBN Springer-Verlag New York Inc. 978-1-4614-6927-8.
- ^ "Джон Обри Теория отношений (логический подход к теории отношений)" . Архивировано из оригинала на 27 мая 2010 года . Проверено 31 января 2010 года .
- ^ Баяну, ИК (март 2006 г.). "Работа Роберта Розена и комплексная системная биология". Аксиоматы . 16 (1–2): 25–34. DOI : 10.1007 / s10516-005-4204-Z . S2CID 4673166 .
Комплексная системная биология и логика жизни памяти Роберта Розена
- ^ Дональд С. Микулецки Роберт Розен: Хорошо поставленный вопрос и ответ на него - Почему организмы отличаются от машин?
- ^ Розен, Роберт (1 июня 1993 г.). «Проведение границы между субъектом и объектом: комментарии к проблеме разум-мозг». Теоретическая медицина . 14 (2): 89–100. DOI : 10.1007 / BF00997269 . ISSN 1573-1200 . PMID 8236065 . S2CID 24953932 .
- ^ Системы предвосхищения: философские, математические и методологические основы , Роберт Розен, 2-е издание, с участием Джудит Розен, Джона Дж. Клайнмана и Михая Надина, 2012, lx + 472 стр., Спрингер, Нью-Йорк ISBN 978-1-4614-1268-7
- ^ Роберт Розен. 1970. Теория динамических систем в биологии , Нью-Йорк: Wiley Interscience.
- ^ 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 .
- ^ Ландауэр, К; Беллман, KL (2002). «Теоретическая биология: организмы и механизмы». Материалы конференции AIP . 627 : 59–70. Bibcode : 2002AIPC..627 ... 59L . DOI : 10.1063 / 1.1503669 .
- ^ IC Baianu: 1973, Некоторые алгебраические свойства- Системы. Бюллетень математической биофизики 35 , 213-217.
- ^ IC Баяну и М. Маринеску: 1974, функциональная конструкция- Системы. Revue Roumaine de Mathematiques Pures et Appliquees 19 : 388-391.
- ^ Wolkenhauer, P; Хофмейр, J-HS (2007). «Абстрактная модель клетки, которая описывает самоорганизацию функции клетки в живых системах». Журнал теоретической биологии . 246 (3): 461–476. DOI : 10.1016 / j.jtbi.2007.01.005 . PMID 17328919 .
- ^ Карденас, ML; Letelier, JC; Gutierrez, C; Корниш-Боуден, А; Сото-Андраде, Дж. (2010). «Замыкание на эффективную причинность, вычислимость и искусственную жизнь». Журнал теоретической биологии . 263 (1): 79–92. DOI : 10.1016 / j.jtbi.2009.11.010 . hdl : 10533/130547 . PMID 19962389 .
- ^ Палмер, М.Л .; Уильямс, РА; Собиратель, Д. (2016). «Система Розена ( M, R ) как X-машина» (PDF) . Журнал теоретической биологии . 408 : 97–104. DOI : 10.1016 / j.jtbi.2016.08.007 . PMID 27519952 .
- ^ Корниш-Боуден, А; Карденас, ML (2020). «Противоположные теории жизни: исторический контекст, современные теории. В поисках идеальной теории» . Биосистемы . 188 : 104063. DOI : 10.1016 / j.biosystems.2019.104063 . PMID 31715221 .
- ↑ Примечание Джудит Розен, которой принадлежат авторские права на книги своего отца: некоторая путаница в анализе Розена связана с ошибками в самой жизни . Например, диаграмма, относящаяся к-Системы имеют более одной ошибки; ошибки, которых нет в рукописи Розена для книги. Книга « Системы предвосхищения»; Философские, математические и методологические основы имеют ту же диаграмму, правильно представленную.
- ^ Роберт Розен (2013). Принципы оптимальности в биологии . Springer. ISBN 978-1489964205.
дальнейшее чтение
- Баяну, ИК (2006). "Работа Роберта Розена и комплексная системная биология". Аксиоматы . 16 (1–2): 25–34. DOI : 10.1007 / s10516-005-4204-Z . S2CID 4673166 .
- Баяну, IC (1970). "Органические суперкатегории: II. О многостабильных системах" (PDF) . Вестник математической биофизики . 32 (4): 539–561. DOI : 10.1007 / bf02476770 . PMID 4327361 .
- Баяну, ИК (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, Нью-Йорк и Лондон, стр 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 ». (Конец) 1972 г. Роберт Розен.
- Розен, Роберт (2006). «Автобиографические воспоминания Роберта Розена». Аксиоматы . 16 (1-2): 1-23. DOI : 10.1007 / s10516-006-0001-6 . S2CID 122095161 .
Внешние ссылки
- Веб-сайт Panmere о сложности Розенна : « Веб-сайт Джудит Розен предоставляет бесплатную биографическую информацию, обсуждения работ ее отца, а также бесплатные перепечатки работ Роберта Розена ».
- Роберт Розен: Хорошо поставленный вопрос и ответ на него: чем организмы отличаются от машин? Очерк Дональда К. Микулецки.
- Роберт Розен: 27 июня 1934 - 30 декабря 1998 Алоизиусом Луи.