הדף בטעינה...
חומרי לימוד (עורך דפים)
חפש מתקדם
 
גודל גופן: א   א   א   א

 

הדפס
 

בעיית הרדוקציה בביולוגיה

יפעת גל
תוכן העניינים
מבוא
1. סקירה היסטורית תמציתית
2. סוגים של רדוקציוניזם
שאלות
תשובות
ביבליוגרפיה


מבוא
אחד הכוחות העיקריים המניעים את המפעל המדעי הוא השאיפה להעמיד ריבוי של תופעות על עיקרון יחיד, תוך הפחתת מספר התופעות שאינן מוסברות. הנטייה לחדור אל מתחת לפני השטח של התופעות, לגלות את היסודות האלמנטריים שמהם הן מורכבות, ולתפוס אותן כדוגמאות המבטאות עקרונות כלליים - נטייה זו היא אחד המאפיינים המובהקים של מדעי הטבע. היא מכונה רדוקציה (reduction) או העמדה. מאחר שהפיזיקה נתפסת כתחום החקירה המופתי והיסודי ביותר, ומכיוון שהתופעות שהפיזיקה חוקרת נחשבות לאלמנטריות ביותר, שואפים מדענים מתחומים אחרים - כמו הביולוגיה - לפתח באמצעות שיטותיה ומונחיה תיאוריות העוסקות במושאי המחקר שלהם. ואולם, האם מונחים, היפותזות וחוקים של הפיזיקה יכולים לתת הסבר טוב לתהליכי החיים? נייגל ניסח שני תנאים שהם הכרחיים ומספיקים לרדוקציה של מדע אחד לאחר (Nagel, 1961). האחד הוא תנאי הגזירה (derivability) - חוקים ביולוגיים תיאורטיים או ניסוייים צריכים להיות ניתנים לגזירה באופן לוגי ממשפטי הפיזיקה-כימיה; תנאי הגזירה מותנה בהתקיימותו של תנאי הקישור (connectability) - במילים אחרות, מונחים ביולוגיים צריכים להיות מקושרים למונחים פיזיקו-כימיים. עד כה טרם התמלאו התנאים האלה, ולכן אי אפשר עדיין להעמיד את הביולוגיה על הפיזיקה-כימיה. ואולם, האם רדוקציה כזאת בכלל אפשרית מבחינה לוגית? שאלה זאת מעוררת שתי קושיות עקרוניות נוספות: (א) האם התופעות הביולוגיות אינן אלא מכלולים מורכבים של תהליכים פיזיקו-כימיים? ו-(ב) האם שיטות החקירה הנהוגות במדעי הטבע מתאימות באופן מלא לביולוגיה?

במהלך ההיסטוריה של הביולוגיה דנו בשאלות אלה פילוסופים וביולוגים רבים. תשובותיהם השונות מבחינות בין פילוסופיה רדוקציוניסטית לאנטי-רדוקציוניסטית, בין גישות אטומיסטיות לגישות הוליסטיות, ובין תפיסות מכניסטיות, תפיסות ויטליסטיות ותפיסות אורגניזמיות. כפי שניווכח להלן, יש מידה של הקבלה בין ההבחנות הללו.



1. סקירה היסטורית תמציתית
מראשית דרכו של חקר החיים עומד בלבו קונפליקט בין שתי גישות יסודיות להבנת תופעות החיים: האחת היא הגישה האטומיסטית-מכניסטית, ומנגד לה - הגישה ההוליסטית-ויטליסטית. עיקריהן של שתי התפיסות מצויים כבר בפילוסופיה היוונית העתיקה (Montalenty, 1974) והן הועמדו כשתי אנטי-תזות בכתבי אריסטו, שיצא נגד האטומיזם והמכניזם הסיבתי של דימוקריטוס.

התורה האטומיסטית, שייסד ליוקיפוס (Leucippos) ופיתח דימוקריטוס (Democritus), הייתה שיאה של פילוסופיית הטבע היוונית שמלפני אפלטון ואריסטו. לפי תורה זו העולם, על כל מרכיביו הדוממים והחיים, עשוי ממספר אינסופי של אטומים, הנעים ללא הרף ומופרדים על-ידי ריק. כל האירועים שבטבע הם תוצאה של התנגשויות בין האטומים, הנעים במסלולים שנקבעו על-ידי התנגשויותיהם הקודמות (שקולניקוב, 1981). זוהי דוגמה לרדוקציוניזם אונטולוגי, המעמיד את כל הישויות בטבע על האטומים, ואת כל ההתרחשויות שבו על התנגשויות בין אטומים. ההשקפה האטומיסטית מבטאת, מלבד רדוקציוניזם קיצוני, גם תפיסה מכניסטית ודטרמיניסטית - התנגשויות בין אטומים הן הסבר מכניסטי לאירועים, ואף שהאירועים נראים לכאורה מקריים, הרי הם הכרחיים.

אריסטו סבר כי הפילוסופים הקדם-סוקראטיים חקרו את הסיבה החומרית של הדברים (ממה הם עשויים), אבל בטבע קיימות גם סיבות לא חומריות: הסיבה הפועלת (מה מניע את קיומו של הדבר); הסיבה הצורנית (מהותו הלוגית של הדבר); והסיבה התכליתית (למען מה קיים הדבר). אריסטו, שהיה לא רק מגדולי הפילוסופים שקמו לתרבות המערבית אלא גם הביולוג הגדול הראשון, ראה בתופעות החיים את ההתגלמות המרהיבה ביותר דווקא של הסיבות הלא חומריות. האורגניזם נתפס בעיני אריסטו כישות שמהותה צורה, והיא יוצאת לפועל בגופו החי של האורגניזם, ומימושה הוא המצב התכליתי, entelechia. אריסטו דחה את העמדה האטומיסטית מפני שהיא מוגבלת לבחינתה של הסיבה החומרית בלבד, ואילו לפי תפיסתו ההיבטים הלא חומריים של היצורים החיים הם המהותיים לקיומם ולהבנתם, והם לא ניתנים להפרדה מהסיבה החומרית (אריסטו, 1989). אף שאריסטו ניתח תופעות למרכיביהן היסודיים, עיקר חקירתו כוונה להכרת התופעות השלמות, על כל סיבותיהן ועל היסודות הדומיננטיים שבהן; הדגש ניתן למורכבותן הכוללת של התופעות ולא לפירוט מרכיביהן (לנדא, תשל"ג).

הגישה האריסטוטלית שלטה בכיפה בימי הביניים. דחייתה, והוצאתם של הסברים טלאולוגיים מחוץ למדע, מייצגות במידה רבה את תחילתו של המדע המודרני. אמנם, המדע המודרני לא הקים לתחייה את פילוסופיית הטבע של דימוקריטוס, על מערכת ההנחות והאמונות שבה, אבל הוא קיבל את עקרונותיה האטומיסטיים והמכניסטיים במקום את הגישה האריסטוטלית. אלא שבניגוד לאופיה העיוני גרידא של תורת דימוקריטוס, רוב המדענים המודרניים אימצו הסברים הניתנים לבחינה ניסויית והמעמידים את תופעות הטבע על התנהגות מרכיביהן, הכפופה לחוקים פשוטים וקשיחים.

הפיזיקה הניוטונית והתפיסה המדעית שהתפתחו במאה השבע-עשרה - בין השאר בעקבות דקארט וגלילאו - העניקו לעולם תובנה חדשה של חוקים מכניסטיים השולטים ביחסים שבין מבנים, גדלים ותנועות. על-פי דקארט, היצורים החיים אינם אלא מכונות, ואף שהם מורכבים מאוד, אין הבדל איכותי בינם לבין אוטומטים דוממים. האל הקרטזיאני, שברא את העולם, הוא שסיפק את המכניקה למכונות האורגניות והוא שתכנן את המבנים החיים המופלאים. מדע הטבע המודרני דחה את דוגמת הבריאה ואת תכנון היקום על כל אשר בו בידי האל, ובכך חשף את הטלאולוגיה החבויה במושג המכונה והראה כי יש בו סתירה עצמית. מי שהיו ערים לכך, ובו בזמן דגלו בתפיסה המכניסטית-מטריאליסטית ודחו את רעיון הבורא כמתכנן היקום, פנו להציל את עמדתם בעזרת הנחות על נצחיות הקוסמוס והחיים, על אחדות היקום ועל הרמוניה בין מרכיבי העולם והמכונות החיות. לעומתם, הוויטליסטים הקלאסיים במאות השמונה-עשרה והתשע-עשרה ייחסו את מקור הטלאולוגיה לכוחות ויטליים מסוגים שונים. הוויטליסטים לא קיבלו את הדוגמה המכניסטית-מטריאליסטית, האומרת כי חומר בתנועה הוא הבסיס ההסברי הטוב ביותר לכל תופעות החיים וכי אורגניזמים הם מכונות, אלא ייחסו לחיים מרכיב לא חומרי, שקיים במציאות הטבעית, אולם הוא ייחודי לחיים ומצוי מחוץ לעולם הפיזיקו-כימי. דריש קרא למרכיב הלא חומרי entelechy בעקבות המושג האריסטוטלי, ברגסון כינה אותו elan vital, ואחרים השתמשו במונחים "נפש", "כוח ויטלי", "אנרגיה" ועוד. הגישה הוויטליסטית הייתה אינטואיטיבית וספקולטיבית במהותה; היא הולידה הסברים ומושגים מעורפלים, שהושתתו על כוחות ששויכו לגורמים לא חומריים. ואולם, לא זאת הייתה הסיבה לביקורת הרבה שספג הוויטליזם. התיאוריה הוויטליסטית לא מילאה את התפקיד העיקרי שאמורה למלא תיאוריה מדעית: לא היה לה ערך הסברי וניבויי. אי אפשר היה לגזור מהנחותיה מסקנות קונקרטיות על התופעה המוסברת, או לחזות כיצד תגיב המערכת הנחקרת בתנאים מסוימים. אי אפשר היה להעמיד את ההיפותזות שהועלו במסגרתה לבחינה, לא ניסויית ולא תצפיתית. היו אלה פסאודו-היפותזות, בלשונו של המפל, שהוציאו את הוויטליזם מחוץ למדע, המושתת על אפשרות הבחינה של היפותזות (המפל, 1966).

באמצע המאה התשע-עשרה נראה היה כי אושיות הוויטליזם נתערערו כליל בעקבות הצלחתו של ולר (Woehler) לסנתז תרכובות אורגניות במעבדה in vitro. עובדה זו נחשבה להוכחה מכרעת שתופעות החיים אינן אלא תהליכים פיזיקו-כימיים. ואולם, עד מהרה התברר כי הדטרמיניזם המתלווה להסברים המכניסטיים עומד בסתירה לטלאולוגיה המשתקפת בכל פן של החיים; הביולוג הנטורליסט התייחס לתכליתיות, כדברי ז"אקוב, "כלאותה אישה שאיננו יכול בלעדיה, אולם איננו מעז להיראות עמה בציבור" (ז"אקוב, 1973).

לפי דעתם של ביולוגים ופילוסופים רבים, המהפכה הדארוויניסטית הביאה לשחרור סופי ומוחלט מהטלאולוגיה (Mayr, 1988; Searle, 1992). הסברים טלאולוגיים (למשל, הצמח נע לעבר השמש כדי לשרוד - מטרת הצמח היא לשרוד והיא הסיבה לתנועתו), הפכו בעקבות הניאודארוויניזם להסברים מכניסטיים-מטריאליסטיים (האוקסין גורם לצמח לנוע לעבר השמש - מנגנון מכני פיזיולוגי הוא הסיבה לתנועה), או להסברים אבולוציוניים (לצמחים הפונים אל השמש יש סיכוי רב יותר לשרוד לעומת צמחים שאינם נעים לכיוון השמש; המטרה הפכה לסיבה - ההישרדות איננה עוד תכליתו של הצמח אלא היא הסיבה להתנהגותו). התפיסה הדארוויניסטית עולה בקנה אחד עם שפע ממצאים בכל תחומי הביולוגיה המודרנית, כולל הביולוגיה המולקולרית; עקב כך התבסס מעמדו של המטריאליזם הרדוקציוניסטי.

יחד עם זאת, ככל שמתפתח המחקר הביולוגי, הולכות ומצטברות עדויות רבות לקיומן של תכונות ייחודיות במערכות הביולוגיות, תכונות שאינן קיימות כלל בעולם הדומם. למשל, מייר, מגדולי חוקרי האבולוציה, הדגיש את האוטונומיה של הביולוגיה, הנובעת מקיומם של הבדלים מהותיים בין אורגניזמים לבין חומר לא חי. לדבריו, האורגניזמים ניחנים במורכבות הגדולה בכמה סדרי גודל מזו של מערכות אי-אורגניות; הם מאורגנים באוכלוסיות ויש להם מנגנון ייחודי של הצפנת מידע הנרכש במהלך ההיסטוריה, מנגנון התורשה (Mayr, 1969, 1988). ישעיהו ליבוביץ" הצביע על ייחודיותם של ה"חומר החי" המארגן את עצמו ושל תהליכי החיים: המטבוליזם, שבאמצעותו האורגניזם מחליף את החומר שממנו הוא עשוי; ההומאוסטזה - יכולתו של האורגניזם לקיים בקרבו תנאים קבועים שאינם תלויים בשינויים החלים בסביבתו החיצונית; וההתפתחות, שכיוונה ייחודי וקבוע והגורמים לה מצויים באורגניזם המתפתח עצמו (ליבוביץ", תשמ"ז).

מרביתם של הביולוגים המודרניים מכירים בייחודיותם של החיים ובהבדלים האיכותיים שבין החי ללא חי (המתגלים באופן כה בולט וברור בין הגוף החי למת), אך דוחים את הטענה הוויטליסטית הקלאסית, כי כוח חיים שאינו חומרי אחראי להבדלים הללו. בתחילת המאה העשרים התפתחה גישה חלופית לוויטליזם ולמכניזם, המכונה ביולוגיה אורגניזמית (organismic biology). גישה זו קבעה כי תכונות החיים של האורגניזמים נובעות לא מייחודיותם של מרכיביהם החומריים אלא מהאופן שבו הם מאורגנים (Bertalanffy, 1962). בגישה הזאת החיים נתפסים כארגון ייחודי של מערכות חומריות, שפעילותן היא פיזיקו-כימית.

ממה נובע הארגון הייחודי? מהו מקורה של ה"תכנית" המשתקפת בכיווניות הקבועה של תהליכי החיים? מהו מקור האילוצים הגורמים לחוקים הפיזיקו-כימיים להתממש בדרך זו ולא אחרת? על כך נחלקות הדעות.

מאז התפתחותה של הקיברנטיקה במחצית הראשונה של המאה העשרים, מקיימת הביולוגיה קשר קרוב עמה ועם התיאוריות שצמחו ממנה, העוסקות ברשתות נוירונים ובמערכות המעבדות מידע. הביולוגים שואלים מהקיברנטיקה עקרונות חשיבה ומושגים, המאפשרים להם לערוך אנלוגיות בין מושאי המחקר בשני התחומים ולפתח דרכי חקירה חדשות. גישה רווחת כיום רואה ב"תכנית הגנטית" את מקור האילוצים המרכזי להתפתחות, הן של הפרט (האונטוגנטית) והן של המין (הפילוגנטית). לפי גישה זו, הגנוטיפ (ה-DNA) הוא המכוון את תהליכי החיים.

עמדה אחרת מטעימה את התכונות הסגוליות של המבנה ההיררכי המופלא של החיים. החיים הם מבנה המורכב מרמות ארגון שונות (מולקולות, תא, רקמה, איבר, אורגניזם, אוכלוסייה, מין, אקוסיסטמות), ואלה נתפסות כישויות בעלות מעמד אונטולוגי ולא רק כמושגים קונצפטואליים של מיון.

יש הרואים בבררה הטבעית את הכוח המניע העיקרי להתרקמותם של המבנים החיים המורכבים (Dawkins, 1986). אחרים מייחסים לבררה הטבעית את הכוח המלכד את רמות הארגון השונות לכוליות (ה"הוליזם") המאפיינת את היצור השלם. הפנוטיפ לא רק נקבע על-ידי ה- DNA אלא גם משנה אותו באמצעות הבררה הטבעית. התהליכים בכל רמת ארגון מושפעים מתהליכים ברמות ארגון נמוכות ממנה וגבוהות ממנה, והם מוגבלים על-ידי החוקים השולטים ברמות הארגון. לפיכך מתקיימים כל העת שני סוגים של סיבתיות - סיבתיות של "מלמטה-למעלה" וסיבתיות של "מלמעלה-למטה" (Campbell, 1974).

מסגרת מחקרית, ההולכת ומתגבשת, מצרפת לחשיבה האבולוציונית ולמנגנון הבררה הטבעית תיאוריות העוסקות במערכות מורכבות ודינמיות, בארגון- עצמי ובהופעת סדר מרחבי מתוך כאוס (Kauffman, 1993, 1995). לפי העמדה הזאת, כל שלבי ההתפתחות נובעים בהכרח מאינטראקציות מורכבות בשלבי התפתחות קודמים. כל רמת ארגון מייצגת שלם שתכונותיו נובעות מרמות ארגון נמוכות יותר, אבל אי אפשר להסביר את התכונות בפשטות באמצעות רמות הארגון. המבנים ההיררכיים החיים מייצגים באופן מובהק את רעיון האמרגנטיות (emergence). תיאוריית האמרגנטיות טוענת שאי אפשר להסיק, גם לא תיאורטית, התנהגות אופיינית של השלם על סמך הידע על התנהגות מרכיביו, בנפרד או בצירופים שונים, ואף לא על סמך הידע על הפרופורציות של המרכיבים או על הסדר שלהם בתוך השלם. כדי להסביר את התנהגותו של כל שלם על-פי המבנה שלו ושל מרכיביו, אנו זקוקים לשני סוגי ידע שאינם תלויים זה בזה: ידע על התנהגות מרכיבי השלם כשהם נפרדים, וידע על חוקי התנהגותם של החלקים בתוך שלם, בכל פרופורציה וארגון (Broad, 1925 ב- Thorpe, 1974: 110-111).

האמרגנטיות המתבטאת בתהליכי החיים שבה ומעלה ביתר שאת את שאלת הרדוקציה בביולוגיה. השאלה אם אפשר להעמיד את הביולוגיה על הפיזיקה מתרחבת לשאלות נוספות בהקשר לרמות הארגון השונות, כמו: האם אפשר להעמיד את האונטוגנזה או את הסוציולוגיה על הגנטיקה? האם אפשר להעמיד את התודעה האנושית על הנוירופיזיולוגיה? על השאלות הללו עונים ביולוגים ופילוסופים תשובות שונות, באופן המעיד עד כמה מושג הרדוקציה אינו ברור. למשל, דובז"נסקי מעיד כי ביולוגים רבים הם רדוקציוניסטים, ורואים את החיים כ"תבנית מורכבת מאוד, מיוחדת מאוד ולא סבירה ביותר, של תהליכים פיזיקליים וכימיים" (Dobzhanski, 1974: 1). חוקרים רבים מחשיבים את עצמם רדוקציוניסטים אף שהם אמרגנטיסטים ואינם מאמינים כי כל התופעות בעולם הן תוצאה של אינטראקציות תת-אטומיות. אחרים רואים באמרגנטיסטים אנטי-רדוקציוניסטים.

בדיונו ברדוקציה מסביר סרל (Searle, 1992) כי האינטואיציה הבסיסית של הרדוקציוניזם היא להביא לקשר של זהות: דברים מסוימים אינם אלא דברים אחרים; והשאלה המהותית היא מה הם הדברים העומדים משני צדי משוואת הזהות - האם מדובר באובייקטים, בתכונות או בתיאוריות?



2. סוגים של רדוקציוניזם
אילה (Ayala, 1974) מבחין בין רדוקציוניזם אונטולוגי, רדוקציוניזם אפיסטמולוגי ורדוקציוניזם מתודולוגי.

רדוקציוניזם אונטולוגי משמעו כי אובייקט מסוג מסוים אינו אלא אובייקט מסוג אחר. למשל: חום אינו אלא אנרגיה קינטית; אור אינו אלא קרינה אלקטרומגנטית; גנים אינם אלא מולקולות DNA. המדע תופס את הרדוקציה האונטולוגית כרדוקציית המופת, ואליה מכוונים המדענים את דעתם ואת מרצם. מרביתם של הביולוגים הם רדוקציוניסטים במובן האונטולוגי, ולטענתם החיים אינם אלא ישויות ותהליכים פיזיקו-כימיים.

הרדוקציוניזם האפיסטמולוגי טוען כי התיאוריה המוגדרת אינה אלא מקרה פרטי של התיאוריה המגדירה. דוגמה לכך היא רדוקציה של חוקי הגזים לחוקי התרמודינמיקה, או העמדתה של התיאוריה המנדלית על פעילות כימית-מולקולרית. יש הטוענים כי לצורך רדוקציה זו יש להסיק את חוקי התיאוריה המוגדרת מחוקי התיאוריה המגדירה (Searle, 1992). אחרים רואים את עיקרה של הרדוקציה האפיסטמולוגית ברדוקציה סיבתית - בהעמדתה של תופעה על הקשרים הסיבתיים הגורמים לה. למשל, התחושה הסובייקטיבית של צבע מועמדת על אורך גל אלקטרומגנטי מסוים (Churchland, 1986).

הרדוקציה האפיסטמולוגית מעוררת מחלוקת רבה. רדוקציוניסטים מהבחינה האפיסטמולוגית טוענים כי אפשר להעמיד את התיאוריות בתחומים שונים של הביולוגיה על תיאוריות בתחומים אחרים ובמדעים אחרים. הגישה הגנטית, המייחסת ל"תכנית הגנטית" את הכוח המכונן והמכוון של כל תהליכי החיים, היא דוגמה לרדוקציוניזם מסוג זה, שכן היא מעמידה את כל הביטויים הפנוטיפיים של האורגניזמים (בין השאר גם התנהגות, כשרים מורכבים ויחסים חברתיים באדם) על הגנוטיפ. לבונטין הוא אחד המתנגדים החריפים לרדוקציוניזם האפיסטמולוגי של הגישה הגנטית. הוא מצביע על הבעיות הקשות שמעלה רדוקציוניזם כזה (כמו הדטרמיניזם הבעייתי שמתלווה אליו), על השלכותיו לגבי התקדמות המדע, על היבטיו האתיים, הפוליטיים והחברתיים, ועל ההכרח באוטונומיה של תחומי ידע שונים (Lewontin, 1991). חוקרים אמרגנטיסטים, כמו למשל ברטלנפי (Bertalanffy, 1962), הם אנטי-רדוקציוניסטים מהבחינה האפיסטמולוגית והמתודולוגית; מאחר שהמבנה ההיררכי של האורגניזם החי הוא מורכב ביותר, יש לטענתם צורך לחקור את כל רמות ההיררכיה שבו; ואף שפעולותיו של האורגניזם מותנות ברמות ארגון נמוכות ומוגבלות על ידן, אי אפשר להעמיד את תכונותיו ופעולותיו עליהן בלבד.

מאחר שרדוקציות אפיסטמולוגיות מובילות לרדוקציות אונטולוגיות, הרי שגם מעמדן של הרדוקציות האונטולוגיות שנוי במחלוקת. פופר, למשל, דוחה את המחשבה כי אפשר להגיע לרדוקציה מלאה, משום שבעולם מתקיימת לדבריו אבולוציה אמרגנטית מתמשכת, וכל שלב בה לא ניתן לרדוקציה לשלבים קודמים (Popper, 1982). הרמות הגבוהות יותר מכילות היפותזות יסוד (אקסיומות) חדשות, שלא ניתנות לגזירה מההיפותזות של הרמות הנמוכות יותר, וכן מושגי יסוד חדשים שלא ניתנים לתיאור באמצעות מושגים ברמות הנמוכות. באופן דומה, הרמות הגבוהות (למשל, ביולוגיה) הן הרחבות של הנמוכות מהן (למשל, כימיה), ולכן רדוקציה שלהן תמיד תהיה חלקית ותותיר אחריה שארית. לעומת זאת, הרדוקציוניסט מבקש להראות כי אין אלמנט אינטרינזי חדש, הקיים ברמות גבוהות יותר, שלא ניתן לרדוקציה, אלא הכל ניתן לרדוקציה לרמה הנמוכה ביותר, לפיזיקה (שם; Ohear, 1989).

רדוקציה מהבחינה המתודולוגית קשורה לאסטרטגיות החקירה ולדרכי רכישת הידע. הרדוקציוניסט המתודולוגי הקיצוני סבור, כי ראוי ביותר לחקור תהליכים ברמת מורכבות נמוכה, ובאופן סופי - ברמה מולקולרית ואטומית. לעומת זאת, אנטי-רדוקציוניסטים קיצוניים טוענים כי הסברים לתופעות ביולוגיות, המבוססים על תהליכים פיזיקו-כימיים, אינם שייכים לתחום הביולוגיה. מדענים ופילוסופים רבים, ובהם גם פופר, מסכימים ביניהם כי הרדוקציוניזם המתודולוגי הוכח ככלי היאוריסטי רב עצמה ויעיל ביותר, המוביל לידע חדש, וזאת גם במקרים שבהם הרדוקציה עצמה נוחלת כישלון.

בעיית הרדוקציה נוגעת ביסודות העמוקים ביותר של הביולוגיה ושל הפילוסופיה שלה, ומצביעה על החשיבות הרבה שבהכרת היבטי חקירה שונים. ההבחנה בין רדוקציה אונטולוגית לרדוקציה אפיסטמולוגית - בין השאלה האם החי ניתן להעמדה על הדומם לבין השאלה האם הביולוגיה ניתנת להעמדה על הפיזיקה - יש לה השפעה מכרעת על ההבנה של משמעות החקירה הביולוגית ועל כיוון התפתחותה, ונובעות ממנה השלכות מרחיקות לכת על היבטים רבים במדע ומחוצה לו.


שאלות
הערה: שאלות המסומנות בכוכבית הן שאלות לדיון או לתרגול, והתשובות עליהן אינן מובאות כאן.

שאלה 1

קרא את הקטעים שלהלן וסווג את מחבריהם כמכניסטים, ויטליסטים, אורגניציסטים, רדוקציוניסטים או אנטי-רדוקציוניסטים. נמק את קביעותיך.

קטע 1
לכל הביוכימאים כמעט יש ביטחון מלא שכל תכונות החיים יובנו במלואן במונחים של האינטראקציות המתואמות בין מולקולות קטנות וגדולות. כבר עתה ידוע הרבה על אודות ההיבטים הפחות מורכבים, כדי למלאנו בביטחון שמחקרים אינטנסיביים נוספים, כמו אלה שנעשו לאחרונה בגנטיקה, יובילו בסופו של דבר ליכולת לתאר תיאור מלא את התכונות המרכיבות את החיים.

קטע 2
ההכרה שתופעות החיים הן תופעות פיזיקליות-כימיות, איננה מבהירה את השאלה בדבר מהות החיים. [...] במסגרת החיים, "כוח-החיים" הוא מעין רשות מחוקקת, בעוד שהגורמים הפיזיקליים-כימיים הם מעין רשות מבצעת. "כוח החיים" מכוון את התופעות, אך לא מבצען, והגורמים הפיזיקליים-כימיים מבצעים את התופעות, אך לא מכוונים אותן.

קטע 3
מערכות חיות מצטיינות בארגון מורכב באופן מיוחד, המקנה להן את הכושר להגיב לגירויים חיצוניים, לקלוט ולשחרר אנרגיה (מטבוליזם), לגדול, להתמיין, ולהתרבות. [...] לעתים קרובות נוהגים להצביע על מורכבות זו כעל התכונה המייחדת את החיים. אך למעשה, מורכבות כשלעצמה איננה מהווה הבדל יסודי בין מערכות אורגניות לואי-אורגניות: גם מערכת האקלים העולמית, או כל גלקסיה, היא מערכת מורכבת מאוד. ואולם, בממוצע, מערכות אורגניות מורכבות יותר מן האי-אורגניות בכמה וכמה סדרי גודל. אפילו ברמה המולקולרית, המקרומולקולות הטיפוסיות לחיים אינן שונות בעיקרון מן המולקולות הקטנות המאפיינות את הדומם, אך מורכבותן רבה בהרבה, והיא המעניקה להן את התכונות הבלתי-רגילות שאין למצוא בטבע הדומם.

מורכבות המערכות החיות קיימת בכל רמת היררכיה, למן הגרעין, דרך התא והאיבר (כליה, כבד, מוח), ועד לפרט, למין, לאקוסיסטמה ולחברה כולה. המבנה ההיררכי ביצור היחיד צומח מן העובדה שכל הרכיבים ברמת ארגון נתונה מוכללים ונעשים רכיבים חדשים ברמת הארגון שמעליה - תאים הופכים לרקמות, רקמות - לאיברים, ואיברים - למערכות תפקודיות.
נכון שארגון היררכי אינו נעדר כליל מן העולם הדומם, שבו חלקיקי יסוד מרכיבים אטומים, המרכיבים בעצמם מולקולות, שמהן נוצרים גבישים, וכן הלאה. אלא שהסדר בעולם הדומם נמוך פי כמה מהסדר שבהתפתחות האונטוגנטית, כפי שמעידה, למשל, התארכותו של זנב הטווס או התארגנותה של מערכת העצבים.

שתי תכונות מאפיינות כל רמת היררכיה במערכת: כל רמה פועלת כשלם (כאילו היא ישות הומוגנית), ואפיוניה אינם ניתנים לגזירה (אפילו לא באופן תיאורטי) מתוך ידיעת מרכיביה, תהא ידיעה זו מלאה ושלמה ככל שתהא. במילים אחרות, כאשר מערכות כאלה נבנות ממרכיביהן, תכונות חדשות נוצרות-צומחות (emerge) בשלם, שאי אפשר לחזותן מראש מתוך הכרת המרכיבים. ניתן למצוא אמרגנטיות מעין זו של תכונות חדשות גם בטבע הדומם, אך רק החיים מפגינים אותה בכל רמת ארגון של המערכת. ואכן, במערכות היררכיות ביולוגיות ניתן לגלות סיבתיות "מלמעלה למטה".

קטע 4
בעבר היה קיים ניגוד בין מכונה ומערכת מאורגנת. רק היצורים החיים - האורגניזמים - היו מאורגנים. [...] כנגדם עמדה המכונה - שהדגם שלה היה המטוטלת, לאחר מכן השעון, לאחר מכן מכונת הקיטור - שממנה נעדר כל ארגון: בניגוד ליצורים החיים לא הייתה שם שום תכליתיות מכוונת על-ידי תהליכים מבוקרים. הקיברנטיקה היא שלפני כשלושים שנה חוללה מהפכה במושג המכונה והארגון. המושגים של בקרה, של משוב, של טיפול באינפורמציה מכומתת, שהוחלו על מכונות, גרמו בפעם הראשונה להופעתם של יצורים שלא היו קיימים עד אז: מכונות מאורגנות. לכן, החלתם של מושגים הנובעים מהכרתן של מכונות אלה על יצורים חיים, המתוארים כ"מכונות טבעיות", לא הייתה אלא חילוף היוצרות בדין: מושגים הקשורים בארגון הוחלו על עולם החי, שממנו נטלו אותם קודם לכן כדי שישמש השראה לטכנולוגיה של המכונות המלאכותיות החדשות. אבל בינתיים שינו מושגים אלה לחלוטין את מובנם: הארגון איננו עוד התוצאה של תכונות מסתוריות שאינן-בשליטה, הקשורות לעצם קיומם של החיים, שהרי אנחנו מבינים את הלוגיקה שלו במקרה של מערכות חדשות אלה שהן המכונות המאורגנות.
[...]
המושג של מערכת המארגנת את עצמה הופיע [...] כדי לתפוס בעזרתו את האורגניזמים החיים כמכונות קיברנטיות בעלות תכונות מיוחדות. עם זאת, ברור שהמערכות המארגנות-עצמן היחידות והאוטומטים המייצרים-עצמם היחידים המוכרים עד כה הם המכונות הטבעיות, שדווקא את ה"לוגיקה" שלהן אין מכירים בצורה מדויקת. [...] הפעולות המופלאות ביותר של האורגניזמים החיים הן תוצאה של עקרונות קיברנטיים מיוחדים שיש לגלות ולהעמיד על דיוקם: בבחינת עקרונות מיוחדים, עליהם להסביר את האופי המיוחד לאורגניזמים החיים הניכר בפעולות האלה; אבל בבחינת עקרונות קיברנטיים, מניחים שהם המשך של יתר תחומי הקיברנטיקה, ובמיוחד של אלה המוכרים ביותר, עקרונות החלים על האוטומטים המלאכותיים. להנחה זו תוצאה כפולה: (א) הייחוד של האורגניזמים החיים מיוחס לעקרונות של הארגון ולאו דווקא לתכונות של החיים שאינן ניתנות לרדוקציה; (ב) משיתגלו עקרונות אלה, לא תהיה שום מניעה להחילם על אוטומטים מלאכותיים שפעולותיהם ייעשו אז שוות לאלה של אורגניזמים חיים.

שאלה 2
מה הן הבעיות הקיימות בהסברים מכניסטיים לתופעות החיים?

* שאלה 3
חזור וקרא את הסעיפים 8.2 ו- 8.3 בספרו של קרל המפל (פילוסופיה של מדע הטבע, הוצאת האוניברסיטה הפתוחה, 1979), עמ" 124-120, הדנים ברדוקציה.
א. מהי, לפי המפל, תזת ההינתנות-להעמדה?
ב. מהם התנאים לגזירת חוק ביולוגי מחוק פיזיקלי?

שאלה 4
א . נסח אחד ממשפטי הקישור הנחוצים כדי להשלים את הטענה שלהלן: התרמודינמיקה ניתנת להעמדה על המכניקה הסטטיסטית (או בניסוח אחר: חוקי התרמודינמיקה ניתנים לגזירה מחוקי המכניקה הסטטיסטית).
ב . באופו דומה, נסח משפט קישור להשלמת הרדוקציה: רגשותינו ניתנים להעמדה על הנוירוביולוגיה.
ג . באיזה סוג של רדוקציה מדובר בסעיפים א ו- ב (אונטולוגית, אפיסטמולוגית, או מתודולוגית)?

שאלה 5
אילו תנאים צריכים להתמלא כדי להצדיק את הטענה שענף מדעי x ניתן להעמדה על ענף מדעי y?

שאלה 6
האם סינתזה של אורגניזמים in vitro מחומרים אי-אורגניים תוכיח את הטענה הרדוקציוניסטית כי החיים אינם אלא תהליכים פיזיקו-כימיים?

שאלה 7
על סמך חוקי הפיזיקה אנו יכולים לנבא את אורח פעולתן של מכונות דוממות, אך אין ביכולתנו לחזות את התנהגותן של תופעות ביולוגיות רבות על סמך החוקים האלה. האם נובע מכך שקיימים בחיים חוקים לא פיזיקליים?

* שאלה 8
א. מה הקשר בין רדוקציוניזם לדטרמיניזם?
ב. מהן ההשלכות החברתיות והמוסריות של הרדוקציה הגנטית?
(היעזר בתשובותיך בקטעים מספרו של לבונטין, שעליך לקרוא לקראת הרצאת הפתיחה.)

שאלה 9
כיצד משתקפת סוגיית הרדוקציה בבעיית הגוף והנפש?

* שאלה 10
האם ייתכן, לדעתך, מדע בלא רדוקציה? מדוע?


תשובות
תשובה 1
הגישה המובעת בקטע הראשון היא מכניסטית-רדוקציוניסטית. הקטע נכתב ב- 1965 בידי ג"יימס ווטסון (Watson), אשר זכה יחד עם פרנסיס קריק (Crick) בפרס נובל על פענוח מבנה ה- DNA. הציטטה לקוחה מספר הלימוד שחיבר ווטסון: Watson, J. D. (1965). The Molecular Biology of the Gene (Benjamin, New York), p. 67, וניכר ממנה כי למחבר אין כל ספק שתהליכי החיים כולם ניתנים, בעיקרון, להעמדה על תהליכים פיזיקליים-כימיים. ראוי להוסיף כאן, שהטענה הרדוקציוניסטית האונטולוגית המובעת בקטע אינה מחייבת בהכרח את הטענה כי החיים אינם אלא אוסף של מולקולות (ממש כשם שמהטענה כי מחשב בנוי ממוליכים-למחצה, חוטים וכו" לא מתחייב שהמחשב הוא ערמה גרידא של מרכיביו אלה). מהרדוקציוניזם האונטולוגי שמביע ווטסון אין להסיק בהכרח רדוקציוניזם אפיסטמולוגי: מן העובדה שיצור חי מורכב באופן בלעדי ממולקולות לא נובע באופן לוגי שהתנהגותו יכולה להיות מוסברת במלואה על סמך החוקים המסבירים התנהגות של מולקולות.

הגישה המבוטאת בקטע השני קשה יותר לסיווג: מצד אחד, מובעת בו הכרה בעובדה שתופעות החיים הן תופעות פיזיקליות-כימיות; מצד שני, נעשה בו שימוש במונח "כוח-החיים", שהוא מושג ויטליסטי טיפוסי. הקטע הזה נכתב בידי קלוד בֶּרנאר (Claude Bernard, 1813-1878), הפיזיולוג הצרפתי, אבי מושג ההומאוסטזה, בחיבורו "תופעות החיים המשותפות לבעלי החיים ולצמחים" (Les phenomenes de la vie communs aux animaux et aux vegetaux, 1878). היכרות קרובה יותר עם כתביו של בֶּרנאר מבהירה כי התנגד לגישה הוויטליסטית, אך תפס את החיים כמנגנון המכוון לתכלית. רבים רואים בקלוד בֶּרנאר את מבשר התפיסה המכונה אורגניציזם (ראה, למשל, את הערך "קלוד ברנאר" מאת ישעיהו ליבוביץ, האנציקלופדיה העברית, כרך ט", 1958).

הקטע השלישי הוא ביטוי ברור לעמדה אורגניציסטית, אנטי-רדוקציוניסטית, כי הוא מדגיש את מורכבות החי ואת ארגונו ברמות שונות, וטוען לקיומן של תכונות אמרגנטיות בחיים, שאין לצפותן מראש מתוך המרכיבים המולקולריים. הקטע נכתב בידי ארנסט מייר (Mayr, 1998).

הקטע הרביעי מבטא גישה חדשה (הנטועה אולי באורגניציזם אך חורגת מעבר לה), ואף הוא אנטי-רדוקציוניסטי: לפי גישה זו, החיים הם חלק מעולם תופעות רחב, ובכללו גם חלקים מהעולם האי-אורגני, שעליו חלים חוקים או עקרונות מיוחדים - עקרונות הקיברנטיקה, או במינוח הנהוג היום - עקרונות המערכות המורכבות. רק תופעות בעלות ארגון מסוים (גם מערכות חיות וגם מערכות לא-חיות מסוימות) מתנהגות על-פי העקרונות האלה ומגלות תכונות ייחודיות הנובעות מן הארגון. הקטע המצוטט נכתב בידי אנרי אטלן ("החיים, הפיסיקו-כימיה והארגון", עיון 26, 1975, עמ" 207-217).



תשובה 2
הקושי בהסברים מכניסטיים לתופעות החיים (כשהכוונה להסברים פיזיקליים-כימיים בלבד), נעןץ בעובדה שנראה כי אין הם ממצים את התופעות. לתופעות החיים יש מאפיינים עקרוניים (כגון אלה שתוארו בקטעים 3 ו4- בשאלה 1), הנוגעים לרמות הארגון של היצורים החיים, לאינטראקציות שבין הרמות האלה ולתפקודם כמכלול, וכן להצפנת מידע בתהליך שהתפתח באופן היסטורי לאורך זמן. תכונות אלה אינן מתמצות באמצעות הסברים מכניסטיים. ראוי אולי לצטט כאן את ריצ"רד דוקינס, אשר רואה במאפיינים אלה "דברים מורכבים, הנראים לנו כאילו עוצבו לשם איזו תכלית" (לציטוט זה תגיע לכשתקרא את ספרו של דוקינס, "השען העיוור", לקראת הסמינר הראשון). ואולם, חוקרים ופילוסופים לא מעטים בני ימינו סבורים שאין קושי עקרוני להסביר את כל תופעות החיים באמצעות הסברים מכניסטיים, וכי הבעיה הקיימת כרגע נובעת רק מחוסר ידע: עדיין אין בידינו הגדרות מתאימות של כל מונחי הביולוגיה באמצעות מונחי הפיזיקה.

תשובה 4
א . דוגמה למשפט קישור מתאים: "טמפרטורה היא אנרגיה קינטית ממוצעת".
ב . דוגמה למשפט קישור הנחוץ להשלמת הרדוקציה: "רגש אנושי הוא פעילות חשמלית ברשת נוירונים במוח האדם".
ג . בשני המקרים מדובר ברדוקציה אפיסטמולוגית.

תשובה 5
צריכים להתקיים תנאים אלה: כל החוקים (הניסיוניים) של התחום המדעי x וכל התיאוריות שלו ניתנים לרדוקציה לחוקים ולתיאוריות של התחום המדעי y. (השווה נוסח זה לנוסח של נייגל, המובא בפרק המבוא להקדמה זו.)

תשובה 6
סינתזה של חיים במעבדה מחומרים אי-אורגניים לא תוכיח את הטענה הרדוקציוניסטית. לא צריך להיות רדוקצוניסט כדי לקבל כעובדה את היווצרות החיים בטבע או את יצירתם במעבדה ממרכיבים לא חיים. האנטי-רדוקציוניסט סבור שאי אפשר להבין את תופעות החיים בלא להתייחס לעקרונות ולחוקים שהם ייחודיים לחיים, שכן, לדעתו, תהליכים פיזיקליים אינם תנאים מספיקים לחיים. באופן דומה, פסיכולוג אנטי-רדוקציוניסטי, הטוען שאי אפשר להסביר התנהגות אנושית על סמך מולקולות בלבד, אינו שולל את העובדה שהאדם בנוי ממולקולות, או את האפשרות "לסנתז" אדם מרקמות-אדם.

תשובה 7
מובן שלא: עובדה זו (אי-יכולתנו לנבא התנהגות ביולוגית על סמך חוקי הפיזיקה) מעידה רק על מצב הידיעה שלנו, לא על טבעם של התופעות והתהליכים הביולוגיים עצמם, ולא על קיומם של חוקים לא-פיזיקליים.

תשובה 9
האם אפשר להעמיד את הנפש על הגוף? במילים אחרות, האם ניתן לבצע רדוקציה של רצונותינו, שאיפותינו וחוויותינו הנפשיות האחרות לתהליכים נוירוביולוגיים (תהליכים פיזיקליים-כימיים המתרחשים במוח)? בעיית הרדוקציה משתקפת בבעיית הגוף-והנפש כקושי הטמון בהסבר התנהגות מכוּוֶנת (intentional behavior) באמצעות מונחים פיזיקליים-כימיים גרידא. הבעיה איננה בּוּרוּתנו המדעית העכשווית בכל הנוגע למערכת העצבים: גם כשנדע הרבה יותר על המוח, רבים מאיתנו יסברו כי חוויותינו הסובייקטיביות וההתנהגות המכוּוֶנת של זולתנו אינן ניתנות למיצוי בהסברים פיזיקליים. (נושא הרדוקציה של הנפש לגוף יידון בהמשך הקורס הנוכחי, וכן בקורס "בעיית הגוף-והנפש".)
ביבליוגרפיה
אריסטו (1989). על הנפש (תרגם מ" לוז, הוצאת אפיק, תל-אביב).

ז"אקוב, פ" (1973). הלוגיקה של החי: היסטוריה של התורשה (תרגם א" כץ, 1993, הוצאת כתר, ירושלים).

המפל, ק" (1966). פילוסופיה של מדע הטבע (תרגם ג" פרוידנטל, 1979, האוניברסיטה הפתוחה, תל-אביב).

ליבוביץ", י" (תשמ"ז). בין מדע לפילוסופיה (הוצאת אקדמון, ירושלים).

לנדא, י" (תשל"ג). השתוקקות החומר לצורה במחשבת אריסטו (הוצאת אוניברסיטת תל-אביב, הפקולטה למדעי הרוח, תל-אביב).

שקולניקוב, ש" (1981). תולדות הפילוסופיה היוונית (הוצאת יחדיו, תל-אביב).


Ayala, F.J. (1974). "Introduction". In Ayala, F.J. and Dobzhansky, T. (eds.), Studies in the Philosophy of Biology (Macmillan, London), pp. vii-xvi.

Bertalanffy, L. (1962). Modern theories of development. An Introduction of Theoretical Biology (translated and adapted by J.H. Woodger). (Harper Torchbook, New York).

Campbell, D.T. (1974). " Downward causation in hierarchically organised biological systems". In Ayala, F.J. and Dobzhansky, T. (eds.), Studies in the Philosophy of Biology (Macmillan, London), pp. 179-186.

Churchland, P.S. (1986). "Are mental states irreducible to neurobiological states?" In Neurophilosophy (The MIT Press, Cambridge), pp. 315-347.

Dawkins, R. (1986). The Blind Watchmaker. (W.W. Norton, New York).

Dobzhansky, T. (1974). "Introductory remarks". In Ayala, F.J. and Dobzhansky, T. (eds.), Studies in the Philosophy of Biology (Macmillan, London), pp. 1-2.

Kauffman, S. (1993). The Origins of Order. (Oxford University Press, New York).

Kauffman, S. (1995). At Home in the Universe: The Search for Laws of Complexity. (Penguin Books).

Lewontin, R.C. (1991). The Doctrine of DNA: Biology as Ideology. (HarperPerennial, NY.).

Mayr, E. (1969). "Footnotes on the philosophy of biology". Philosophy of Science 36, 197- 202.

Mayr, E. (1997). "What is the meaning of Life?". In This Is Biology: The Science of the Living World (The Belknap Press).


Mayr, E. (1988). Toward a New Philosophy of Biology. (The Belknap Press of Harvard University Press, Cambridge, Mass.).

Montalenti, G. (1974). "From Aristotle to Democritus via Darwin". In Ayala, F.J. and Dobzhansky, T. (eds.), Studies in the Philosophy of Biology (Macmillan, London), pp. 3-20.

Nagel, E.(ed.) (1961). "Mechanistic explanation and organismic biology". In The Structure of Science (Harcourt, Brace and World, New York), pp. 401-446.

OHear, A. (1989). "Scientific reductions". In An Introduction to the Philosophy of Science (Clarendon Press, Oxford), pp. 177-201.

Popper, K.R. (ed.) (1981;1982). "Addendum 2: scientific reduction and the essential incompleteness of all science"; "Addendum 3: further remarks on reduction". In The Open Universe (Hutchinson, London), pp. 131-174.

Searle, J.R. (1992) The Rediscovery of the Mind. (The MIT Press, Boston, Mass.).

Thorpe, W.H. (1974). "Reductionism in biology". In Ayala, F.J. and Dobzhansky, T. (eds.), Studies in the Philosophy of Biology (Macmillan, London ), pp. 109-138.