생활 시스템

Living systems

생활 시스템은 환경과 상호 작용하는 개방적인 자기 조직적인 생명 형태입니다.이러한 시스템은 정보, 에너지 및 물질의 흐름에 의해 유지됩니다.여러 가지 생활 시스템 이론들이 제시되고 있습니다.그러한 이론들은 모든 살아있는 시스템이 어떻게 작동하는지에 대한 일반적인 원리를 지도화하려고 시도합니다.

맥락

몇몇 과학자들은 지난 몇 십 년간 생명체의 본질을 설명하기 위해서는 일반적인 생명체 이론이 필요하다고 제안했습니다.[1]그러한 일반적인 이론은 생태학과 생물학으로부터 생겨났고 모든 생물 시스템이 어떻게 작동하는지에 대한 일반적인 원리를 지도화하려고 시도할 것입니다.일반적인 생활 시스템 이론은 사물을 구성 요소로 분해하려는 시도를 통해 현상을 분석하는 것이 아니라, 생물과 환경의 관계에 대한 동적 패턴의 관점에서 현상을 분석합니다.[2]

이론들

밀러 오픈 시스템

제임스 그리어 밀러(James Grier Miller)의 생활 시스템 이론은 생명의 개념을 공식화하기 위한 모든 생활 시스템의 존재, 구조, 상호작용, 행동 및 발전에 관한 일반 이론입니다.Miller의 1978년 저서 Living Systems에 따르면, 이러한 시스템은 기능에 의해 정의된 20개의 "중요한 서브시스템"을 각각 포함해야 합니다.밀러는 살아있는 시스템을 시스템의 한 종류로 생각합니다.그는 우주와 시간, 물질과 에너지, 정보와 엔트로피, 조직의 수준, 그리고 물리적이고 개념적인 요소들, 그리고 생명체 생태계, 행성과 태양계, 은하 등을 정의합니다.[3][4][5]밀러의 핵심 논문은 여러 수준의 생활 시스템(세포, 장기, 유기체, 집단, 조직, 사회, 초국가적 시스템)이 에너지와 정보의 입력, 처리량, 출력을 처리하는 중요하고 상호 의존적인 하위 시스템으로 구성된 개방형 시스템이라는 것입니다.[6][7][8]Sepänen(1998)은 Miller가 일반적인 시스템 이론을 대규모로 적용하여 생활 시스템의 모든 측면을 설명했다고 말합니다.[9]Bailey는 Miller의 이론이 아마도 "가장 통합적인" 사회 시스템 이론이며,[10] 물질-에너지-처리와 정보-처리를 명확하게 구분하여 사회 시스템이 생물 시스템과 어떻게 연결되는지 보여준다고 말합니다.LST는 작동하는 시스템의 불규칙성 또는 "조직 병리"(예: 시스템 스트레스 및 부담, 피드백 불규칙성, 정보 입력 과부하)를 분석합니다.그것은 사회 연구에서 엔트로피의 역할을 설명하는 동시에 정보와 질서와 부정적인 것을 동일시합니다.그것은 구조와 과정, 그리고 그들의 상호관계를 모두 강조합니다.[11]

러브록의 가이아 가설

주요 기사 : 가이아 가설

지구가 살아있다는 생각은 철학과 종교에서 발견되지만, 그것에 대한 최초의 과학적인 논의는 스코틀랜드의 지질학자 제임스 허튼에 의해서였습니다.1785년, 그는 지구는 초생물체이며 그것의 적절한 연구는 생리학이 되어야 한다고 말했습니다.[12]: 10 1960년대 제임스 러브록(James Lovelock)이 제안한 가이아 가설은 지구상의 생명체가 생존에 필요한 환경 조건을 정의하고 유지하는 하나의 유기체로서 기능한다는 것을 시사합니다.[13][14]

Piast가 스스로 유지할 수 있는 정보.

자기 유지 가능한 정보 이론에 따르면, 개체는 그들이 얼마나 살아 있는지에 따라 순위가 매겨질 수 있고, 진화하고 독특성을 유지할 수 있습니다.

모든 살아있는 개체는 cis-actions라고 불리는 과정에 의해 자신을 유지하는 유전 정보를 가지고 있습니다.[15]시스-작용은 개시제에 영향을 미치는 모든 작용이며, 화학 시스템에서는 자가 촉매 집합으로 알려져 있습니다.살아있는 시스템에서, 부정적인 영향을 가진 것들이 자연 선택에 의해 제거되기 때문에 모든 시스 작용은 일반적으로 시스템에 긍정적인 영향을 미칩니다.유전자 정보는 개시자의 역할을 하며, 자가 수리 또는 자가 생산과 같은 일련의 시스 작용(전체 개체의 복제인 자기 생식과 구별될 신체의 부분을 생성하는 것)을 통해 자신을 유지할 수 있습니다.다양한 시스 작용은 개체에게 살아있는 것으로 간주되는 추가적인 특성을 부여합니다.자가 유지 가능한 정보는 기본 요건 - 생명력을 얻기 위한 레벨 0이며 자가 복구와 같은 시스 작용(자외선 방사선으로 인한 핵산의 변형을 수정하는 단백질을 코딩하는 유전자와 같은)에 의해 얻을 수 있습니다.그 후, 오류가 발생하기 쉬운 자기 재생산을 수행할 수 있다면, 그것은 진화의 특성을 얻고 자기 유지 가능한 정보의 연속체에 속합니다 - 그것은 현상의 의미에서는 살아있는 세계의 일부가 되지만 아직 살아있는 개인이 아닙니다.이러한 업그레이드를 위해서 기업은 자신의 운명을 가진 별개의 기업으로 정의할 수 있는 능력으로 이해되는 특수성을 처리해야 합니다.구별성에 도달하는 두 가지 가능한 방법이 있습니다: 1) 개방형 시스템(세포)을 유지하거나 2) 전달 과정을 유지하는 것입니다(의무 기생충의 경우).이러한 cis-actions 중 하나를 수행하면 개체는 스스로 유지 가능한 정보의 연속체에서 구별되는 요소인 살아있는 개체의 수준으로 증가합니다.최종 수준은 개체의 상태를 죽거나 살아있는 것으로 간주하고 기능성의 특성을 요구합니다.[15]이 접근 방식은 자신을 유지하는 능력, 진화 가능성 및 차별성에 따라 개체의 계층 구조를 사다리처럼 제공합니다.그것은 현상으로서의 삶과 살아있는 개인, 살아있는 개인을 구분합니다.[15]

모로위츠의 생태계 재산

생명에 대한 시스템 관점은 환경적 흐름과 생물학적 흐름을 함께 "영향의 상호성"으로 취급하며,[16] 환경과의 상호관계는 생태계를 이해하는 것만큼이나 생명을 이해하는 데 중요합니다.Harold J. Morowitz(1992)가 설명한 바와 같이, 생명은 하나의 유기체나 종보다는 생태체계의 속성입니다.[17]그는 생명에 대한 생태계적 정의가 생화학적 또는 물리적 정의보다 더 낫다고 주장합니다.Robert Ulanowicz(2009)는 생명과 생태계의 체계적이고 질서를 창출하는 행동을 이해하는 열쇠로서 상호주의를 강조합니다.[18]

로젠의 복잡계 생물학

주요 기사:복잡계생물학

Robert Rosen은 1958년부터[19] 그의 경력의 상당 부분을 "효율적인 인과에 폐쇄된" 자기 조직화 복합 시스템으로서 포괄적인 삶의 이론을 개발하는 데 헌신했습니다.그는 시스템 구성 요소를 "조직의 단위, 즉 기능이 있는 부분, 즉 부분과 전체 사이의 명확한 관계"라고 정의했습니다.그는 생물계와 "생물학적 기계"의 근본적인 차이로 "생물체 내 구성 요소의 비분획성"을 확인했습니다.그는 자신의 인생 그 자체라는 책에서 자신의 견해를 요약했습니다.[20]

복잡계 생물학(Complex Systems Biology)은 동역학계 이론의 관점에서 기능적 유기체에서 복잡성의 출현을 연구하는 과학의 한 분야입니다.[21]후자는 종종 시스템 생물학이라고도 불리며 삶의 가장 근본적인 측면을 이해하는 것을 목표로 합니다.밀접하게 관련된 접근법인 관계 생물학은 주로 생명 과정을 가장 중요한 관계의 관점에서 이해하는 것과 관련이 있습니다; 다세포 생물의 경우, 이것은 "범주 생물학" 또는 유기체의 모델 표현으로 정의되었습니다.생물학적 관계의 범주 이론으로서, 또한 대사적, 유전적, 후성유전학적 과정과 신호 경로의 그들의 동적이고 복잡한 네트워크 측면에서 생물체의 기능적 조직의 대수적 위상으로서.[22][23]관련 접근 방식은 제약 조건의 상호 의존성에 초점을 맞추고 있는데, 제약 조건은 효소와 같은 분자적이거나 뼈의 기하학적 구조 또는 혈관계와 같은 거시적인 것일 수 있습니다.[24]

번스타인, 바이얼리와 홉프의 다윈 역학

주요 기사:진화동역학

해리스 번스타인(Harris Bernstein)과 동료들은 1983년에 생물계와 특정 물리계에서 질서의 진화가 다윈적 동역학이라고 하는 공통적인 기본 원리를 따른다고 주장했습니다.이것은 먼저 열역학적 평형에서 멀리 떨어진 단순한 비생물학적 시스템에서 거시적 질서가 생성되는 방법을 고려한 다음 짧은 복제 RNA 분자로 고려를 확장함으로써 공식화되었습니다.기본적인 주문 생성 프로세스는 기본적으로 두 유형의 시스템에서 유사한 것으로 결론지어졌습니다.[25][26]

제라르 예거즈의 연산자 이론

Gerard Jagers의 조작자 이론에 따르면 생명체는 유기체에서 발견되는 전형적인 폐쇄의 존재를 나타내는 일반적인 용어입니다. 전형적인 폐쇄는 세포에[27] 있는 막과 자기 촉매이며 유기체는 최소한 세포만큼 복잡한 조작자 유형을 준수하는 조직을 가진 시스템입니다.[28][29][30][31]삶은 확장과 재생산의 가능성에 의해 형성된 우수한 긍정적 피드백에 종속된 규제 메커니즘의 열등한 부정적 피드백 네트워크로 모델링될 수 있습니다.[32]

카우프만의 다중 대리인 제도

Stuart Kauffman은 살아있는 시스템을 스스로 또는 자신을 재생산할 수 있는 자율적인 에이전트 또는 다중 에이전트 시스템으로 정의하고 적어도 하나의 열역학적 작업 사이클을 완료합니다.[33]이 정의는 시간이 지남에 따라 새로운 기능의 진화에 의해 확장됩니다.[34]

부디사, 쿠비슈킨, 슈미트의 네 기둥

부디사, 쿠비슈킨 및 슈미트에 따른 세포 생명의 정의

부디사(Budisa), 쿠비슈킨(Kubyshkin), 슈미트(Schmidt)는 세포생활을 (i) 에너지, (ii) 대사, (iii) 정보, (iv) 형태의 네 가지 기둥/모서리석 위에 놓인 조직단위로 정의했습니다.이 시스템은 신진대사와 에너지 공급을 조절하고 조절할 수 있으며 정보 전달자(유전자 정보)로서 기능하는 적어도 하나의 서브시스템을 포함하고 있습니다.자생적인 단위로서 세포는 진화라고 알려진 단방향적이고 비가역적인 개방적인 과정에 관련된 다양한 집단의 부분입니다.[35]

참고 항목

  • 인공생명 – 연구분야
  • Autonomous Agency Theory – 실행 가능한 시스템 이론 을 백백으로
  • 생물학적 조직 – 생물학 내의 복잡한 구조와 시스템 계층 방향 하는 페이지
  • 생물학적 시스템 – 생물학적 관련 개체를 연결하는 복잡한 네트워크 리디렉션 대상에 대한
  • 복잡한 시스템 – 상호 작용하는 여러 구성 요소로 구성된 시스템방향 한 설명을 하는 페이지
  • 지구시스템과학 – 지구구와 그 자연적 통합시스템에 대한 과학적 연구
  • 외계 생명체 – 지구에서 발생하지 않은 생명체
  • 정보대사 – 생물학적 생물체와 환경과의 상호작용에 대한 심리학적 이론
  • Spome – 가상 물질 폐쇄형 에너지 개방형 생명 유지 시스템
  • 시스템 생물학 – 복잡한 생물학적 시스템의 계산 및 수학적 모델링
  • 시스템 이론 – 시스템 학제간 연구
  • 실행 가능한 시스템 이론 – 동적 시스템의 개발/진화와 관련된 사이버네틱 프로세스에 관한 하는 페이지

참고문헌

  1. ^ Clealand, Carol E.; Chyba, Christopher F. (8 October 2007). "Does 'Life' Have a Definition?". In Woodruff, T. Sullivan; Baross, John (eds.). Planets and Life: The Emerging Science of Astrobiology. Cambridge University Press. In the absence of such a theory, we are in a position analogous to that of a 16th-century investigator trying to define 'water' in the absence of molecular theory. [...] Without access to living things having a different historical origin, it is difficult and perhaps ultimately impossible to formulate an adequately general theory of the nature of living systems
  2. ^ Brown, Molly Young (2002). "Patterns, Flows, and Interrelationship". Archived from the original on 8 January 2009. Retrieved 27 June 2009.
  3. ^ Miller, James Grier (1978). Living Systems. New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0070420151.
  4. ^ Seppänen, Jouko (1998). "Systems ideology in human and social sciences". In Altmann, G.; Koch, W.A. (eds.). Systems: New paradigms for the human sciences. Berlin: Walter de Gruyter. pp. 180–302.
  5. ^ Járos, György (2000). "Living Systems Theory of James Grier Miller and teleonics". Systems Research and Behavioral Science. Wiley. 17 (3): 289–300. doi:10.1002/(sici)1099-1743(200005/06)17:3<289::aid-sres333>3.0.co;2-z. ISSN 1092-7026.
  6. ^ (밀러, 1978, 페이지 1025)
  7. ^ Parent, Elaine (1996). "The Living Systems Theory of James Grier Miller". The Primer Project. Retrieved 20 September 2023.
  8. ^ "The Earth as a System". Primer project ISSS. Retrieved 20 September 2023.
  9. ^ Sepänen 1998, pp. 197–198.
  10. ^ 케네스 D.베일리 2006, pp.292-296.
  11. ^ 케네스 D.베일리, 1994년 209-210쪽
  12. ^ Lovelock, James (1979). Gaia: A New Look at Life on Earth. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-286030-9.
  13. ^ Lovelock, J.E. (1965). "A physical basis for life detection experiments". Nature. 207 (7): 568–570. Bibcode:1965Natur.207..568L. doi:10.1038/207568a0. PMID 5883628. S2CID 33821197.
  14. ^ Lovelock, James. "Geophysiology". Papers by James Lovelock. Archived from the original on 6 May 2007. Retrieved 1 October 2009.
  15. ^ a b c Piast, Radosław W. (June 2019). "Shannon's information, Bernal's biopoiesis and Bernoulli distribution as pillars for building a definition of life". Journal of Theoretical Biology. 470: 101–107. Bibcode:2019JThBi.470..101P. doi:10.1016/j.jtbi.2019.03.009. PMID 30876803. S2CID 80625250. Archived from the original on 15 December 2019. Retrieved 1 January 2023.
  16. ^ Fiscus, Daniel A. (April 2002). "The Ecosystemic Life Hypothesis". Bulletin of the Ecological Society of America. Archived from the original on 6 August 2009. Retrieved 28 August 2009.
  17. ^ Morowitz, Harold J. (1992). Beginnings of cellular life: metabolism recapitulates biogenesis. Yale University Press. ISBN 978-0-300-05483-5.
  18. ^ Ulanowicz, Robert W.; Ulanowicz, Robert E. (2009). A third window: natural life beyond Newton and Darwin. Templeton Foundation Press. ISBN 978-1-59947-154-9.
  19. ^ Rosen, Robert (1958). "A relational theory of biological systems". The Bulletin of Mathematical Biophysics. 20 (3): 245–260. doi:10.1007/bf02478302.
  20. ^ Robert, Rosen (1991). Life Itself: A Comprehensive Inquiry into the Nature, Origin, and Fabrication of Life. New York: Columbia University Press. ISBN 978-0-231-07565-7.
  21. ^ Baianu, I.C. (2006). "Robert Rosen's Work and Complex Systems Biology". Axiomathes. 16 (1–2): 25–34. doi:10.1007/s10516-005-4204-z. S2CID 4673166.
  22. ^ * Rosen, Robert (1958a). "A Relational Theory of Biological Systems". Bulletin of Mathematical Biophysics. 20 (3): 245–260. doi:10.1007/bf02478302.
  23. ^ * Rosen, R. (1958b). "The Representation of Biological Systems from the Standpoint of the Theory of Categories". Bulletin of Mathematical Biophysics. 20 (4): 317–341. doi:10.1007/bf02477890.
  24. ^ Montévil, Maël; Mossio, Matteo (7 May 2015). "Biological organisation as closure of constraints". Journal of Theoretical Biology. 372: 179–191. Bibcode:2015JThBi.372..179M. CiteSeerX 10.1.1.701.3373. doi:10.1016/j.jtbi.2015.02.029. PMID 25752259. S2CID 4654439. Archived from the original on 17 November 2017.
  25. ^ Bernstein, Harris; Byerly, Henry C.; Hopf, Frederick A.; Michod, Richard A.; Vemulapalli, G. Krishna (June 1983). "The Darwinian Dynamic". The Quarterly Review of Biology. 58 (2): 185. doi:10.1086/413216. JSTOR 2828805. S2CID 83956410.
  26. ^ Michod, Richard E. (2000). Darwinian Dynamics: Evolutionary Transitions in Fitness and Individuality. Princeton: Princeton University Press. ISBN 978-0-691-05011-9.
  27. ^ Jagers, Gerard (2012). The Pursuit of Complexity: The Utility of Biodiversity from an Evolutionary Perspective. KNNV Publishing. pp. 27–29, 87–88, 94–96. ISBN 978-90-5011-443-1.
  28. ^ Jagers Op Akkerhuis, Gerard A. J. M. (2010). "Towards a Hierarchical Definition of Life, the Organism, and Death". Foundations of Science. 15 (3): 245–262. doi:10.1007/s10699-010-9177-8. S2CID 195282529.
  29. ^ Jagers Op Akkerhuis, Gerard (2011). "Explaining the Origin of Life is not Enough for a Definition of Life". Foundations of Science. 16 (4): 327–329. doi:10.1007/s10699-010-9209-4. S2CID 195284978.
  30. ^ Jagers Op Akkerhuis, Gerard A. J. M. (2012). "The Role of Logic and Insight in the Search for a Definition of Life". Journal of Biomolecular Structure and Dynamics. 29 (4): 619–620. doi:10.1080/073911012010525006. PMID 22208258. S2CID 35426048. Archived from the original on 16 April 2021. Retrieved 16 April 2021.
  31. ^ Jagers, Gerald (2012). "Contributions of the Operator Hierarchy to the Field of Biologically Driven Mathematics and Computation". In Ehresmann, Andree C.; Simeonov, Plamen L.; Smith, Leslie S. (eds.). Integral Biomathics. Springer. ISBN 978-3-642-28110-5.
  32. ^ Korzeniewski, Bernard (7 April 2001). "Cybernetic formulation of the definition of life". Journal of Theoretical Biology. 209 (3): 275–286. Bibcode:2001JThBi.209..275K. doi:10.1006/jtbi.2001.2262. PMID 11312589.
  33. ^ Kaufmann, Stuart (2004). "Autonomous agents". In Barrow, John D.; Davies, P.C.W.; Harper, Jr., C.L. (eds.). Science and Ultimate Reality. pp. 654–666. doi:10.1017/CBO9780511814990.032. ISBN 978-0-521-83113-0.
  34. ^ Longo, Giuseppe; Montévil, Maël; Kauffman, Stuart (1 January 2012). "No entailing laws, but enablement in the evolution of the biosphere". Proceedings of the 14th annual conference companion on Genetic and evolutionary computation. GECCO '12. pp. 1379–1392. arXiv:1201.2069. Bibcode:2012arXiv1201.2069L. CiteSeerX 10.1.1.701.3838. doi:10.1145/2330784.2330946. ISBN 978-1-4503-1178-6. S2CID 15609415. Archived from the original on 11 May 2017.
  35. ^ Budisa, Nediljko; Kubyshkin, Vladimir; Schmidt, Markus (22 April 2020). "Xenobiology: A Journey towards Parallel Life Forms". ChemBioChem. 21 (16): 2228–2231. doi:10.1002/cbic.202000141. PMID 32323410.

추가열람

  • 케네스 D. 베일리, (1994)사회학과 새로운 시스템 이론: 이론적인 종합을 위해.올버니, 뉴욕: 써니 프레스.
  • 케네스 D.베일리 (2006).생활 시스템 이론과 사회 엔트로피 이론.시스템 연구 및 행동 과학, 22, 291–300.
  • 제임스 그리어 밀러(1978).생활 시스템.뉴욕: 맥그로-힐.ISBN 0-87081-363-3
  • 밀러, J.L., & 밀러, J.G. (1992)부품 합계보다 큼:물질 에너지와 정보를 모두 처리하는 서브시스템.행동과학, 37, 1–38.
  • 험베르토 마투라나(Humberto Maturana, 1978), "언어의 생물학: 현실의 인식론", Miller, George A. and Elizabeth Lenneberg (eds.), 언어와 사상의 심리학과 생물학: Eric Lenneberg를 기리는 에세이.학술지: 27-63
  • Jouko Seppänen, (1998).인간과 사회과학의 시스템 이념.G. Altmann & W.A.에서.Koch(Eds.), 시스템: 인간과학의 새로운 패러다임 (180-302쪽)베를린:월터 드 그뤼터.
  • 제임스 R.Simms (1999).정량적 생활 시스템의 원리 과학.Dordrecht: Kluwer Academy.ISBN 0-306-45979-5

외부 링크