Robert Rosen (biólogo) - Robert Rosen (biologist)

Robert Rosen
Nascer ( 27/06/1934 )27 de junho de 1934
Brooklyn , Nova York , EUA
Faleceu 28 de dezembro de 1998 (28/12/1998)(com 64 anos)
Rochester, Nova York , EUA
Alma mater Universidade de Chicago
Carreira científica
Campos Biologia matemática , genética quântica , biofísica
Instituições Universidade Estadual de Nova York na Buffalo
Dalhousie University
Orientadores acadêmicos Nicolas Rashevsky
Notas

Robert Rosen (27 junho de 1934 - 28 dezembro de 1998) foi um americano teórica biólogo e professor de Biofísica na Universidade Dalhousie .

Carreira

Rosen nasceu em 27 de junho de 1934 em Brownsville (uma seção do Brooklyn ), na cidade de Nova York . Ele estudou biologia, matemática, física, filosofia e história; particularmente, a história da ciência. Em 1959, ele obteve o doutorado em biologia relacional, uma especialização dentro do campo mais amplo da Biologia Matemática , sob a orientação do Professor Nicolas Rashevsky na Universidade de Chicago . Ele permaneceu na Universidade de Chicago até 1964, depois se mudou para a Universidade de Buffalo - agora parte da Universidade Estadual de Nova York (SUNY) - em Buffalo como professor associado pleno, enquanto mantinha uma nomeação conjunta no Centro de Biologia Teórica .

Seu ano sabático em 1970 como pesquisador visitante no Centro Robert Hutchins para o Estudo das Instituições Democráticas em Santa Bárbara , Califórnia, foi seminal, levando à concepção e ao desenvolvimento do que ele mais tarde chamou de Teoria dos Sistemas Antecipatórios , em si um corolário de sua maior trabalho teórico sobre complexidade relacional. Em 1975, ele deixou a SUNY em Buffalo e aceitou um cargo na Dalhousie University , em Halifax , Nova Scotia , como um professor de pesquisa Killam no Departamento de Fisiologia e Biofísica, onde permaneceu até sua aposentadoria precoce em 1994. Ele sobreviveu por sua esposa, uma filha, Judith Rosen, e dois filhos.

Ele atuou como presidente da Society for General Systems Research , agora conhecida como Sociedade Internacional para Ciências de Sistemas (ISSS), em 1980-81.

Pesquisar

A pesquisa de Rosen estava preocupada com os aspectos mais fundamentais da biologia, especificamente as questões "O que é a vida?" e "Por que os organismos vivos estão vivos?". Alguns dos principais temas de seu trabalho foram:

  • desenvolver uma definição específica de complexidade com base em modelos teóricos de categorias de organismos vivos autônomos
  • desenvolver Biologia de Sistemas Complexos do ponto de vista da Biologia Relacional, bem como da Genética Quântica
  • desenvolver uma base teórica rigorosa para os organismos vivos como "sistemas antecipatórios"

Rosen acreditava que o modelo contemporâneo da física - que ele mostrou ser baseado em um formalismo cartesiano e newtoniano adequado para descrever um mundo de mecanismos - era inadequado para explicar ou descrever o comportamento dos sistemas biológicos. Rosen argumentou que a questão fundamental “ O que é a vida? ” Não pode ser abordada de forma adequada a partir de uma base científica reducionista . Abordar organismos com métodos e práticas científicas reducionistas sacrifica a organização funcional dos sistemas vivos para estudar as partes. O todo, de acordo com Rosen, não poderia ser recapturado depois que a organização biológica fosse destruída. Ao propor uma base teórica sólida para estudar a organização biológica, Rosen sustentou que, em vez de a biologia ser um mero subconjunto da física já conhecida, ela poderia fornecer lições profundas para a física e também para a ciência em geral.

O trabalho de Rosen combina matemática sofisticada com novas visões potencialmente radicais sobre a natureza dos sistemas vivos e da ciência. Ele foi chamado de "o Newton da biologia". Baseando-se na teoria dos conjuntos, seu trabalho também foi considerado controverso, levantando preocupações de que alguns dos métodos matemáticos que ele usou poderiam carecer de provas adequadas. A obra póstuma de Rosen, Essays on Life Itself (2000), bem como monografias recentes do aluno de Rosen, Aloisius Louie, esclareceram e explicaram o conteúdo matemático da obra de Rosen.

Biologia relacional

O trabalho de Rosen propôs uma metodologia que precisa ser desenvolvida além das atuais abordagens reducionistas da ciência por biólogos moleculares . Ele chamou essa metodologia de Biologia Relacional . Relacional é um termo que ele atribui corretamente a seu mentor Nicolas Rashevsky , que publicou vários artigos sobre a importância das relações teórico-conjuntos na biologia antes dos primeiros relatórios de Rosen sobre o assunto. A abordagem relacional de Rosen à Biologia é uma extensão e ampliação do tratamento de Nicolas Rashevsky das relações n- arteriais em, e entre, conjuntos organísmicos que ele desenvolveu ao longo de duas décadas como uma representação de "organismos" biológicos e sociais.

A biologia relacional de Rosen afirma que os organismos, e na verdade todos os sistemas, têm uma qualidade distinta chamada organização que não faz parte da linguagem do reducionismo, como por exemplo na biologia molecular , embora seja cada vez mais empregada na biologia de sistemas . Tem a ver com mais do que aspectos puramente estruturais ou materiais. Por exemplo, organização inclui todas as relações entre as partes materiais, relações entre os efeitos das interações das partes materiais e relações com o tempo e o ambiente, para citar alguns. Muitas pessoas resumem esse aspecto dos sistemas complexos dizendo que o todo é mais do que a soma das partes . As relações entre as partes e entre os efeitos das interações devem ser consideradas como partes "relacionais" adicionais, em algum sentido.

Rosen disse que a organização deve ser independente das partículas materiais que aparentemente constituem um sistema vivo . Como ele disse:

O corpo humano muda completamente a matéria de que é feito aproximadamente a cada 8 semanas, por meio do metabolismo , da replicação e do reparo. No entanto, você ainda é você - com todas as suas memórias, sua personalidade ... Se a ciência insiste em perseguir as partículas, elas as seguirão através de um organismo e perderão completamente o organismo.

-  Robert Rosen, como disse a sua filha, Sra. Judith Rosen

A abordagem de biologia relacional abstrata de Rosen concentra-se em uma definição de organismos vivos, e todos os sistemas complexos , em termos de sua organização interna como sistemas abertos que não podem ser reduzidos a seus componentes de interação por causa das múltiplas relações entre componentes metabólicos, de replicação e de reparo que governam o a complexa biodinâmica do organismo.

Ele escolheu deliberadamente os gráficos e categorias `mais simples ' para suas representações dos Sistemas de Reparo do Metabolismo em pequenas categorias de conjuntos dotados apenas da topologia discreta" eficiente "de conjuntos, considerando esta escolha como a mais geral e menos restritiva. Acontece, entretanto, que as implicações eficientes dos sistemas são "fechadas para a causa eficiente" ou, em termos simples, os catalisadores ("causas eficientes" do metabolismo, geralmente identificados como enzimas) são eles próprios produtos do metabolismo e, portanto, não podem ser considerados, no sentido matemático estrito, como subcategorias da categoria das máquinas ou autômatos sequenciais : em contradição direta com a suposição do filósofo francês Descartes de que todos os animais são apenas máquinas ou mecanismos elaborados . Rosen afirmou: " Eu argumento que a única solução para tais problemas [da fronteira sujeito-objeto e o que constitui objetividade] está no reconhecimento de que os circuitos fechados de causalidade são 'objetivos'; isto é, objetos legítimos de escrutínio científico. Estes são explicitamente proibidos em qualquer máquina ou mecanismo ” . A demonstração de“ fechamento eficiente ”de Rosen foi apresentar este claro paradoxo na ciência mecanicista, que por um lado os organismos são definidos por tais fechamentos causais e, por outro lado, o mecanismo os proíbe; portanto, precisamos revisar nossa compreensão da natureza. A visão mecanicista prevalece até hoje na maior parte da biologia geral e na maior parte da ciência, embora alguns afirmem não mais na sociologia e na psicologia, onde as abordagens reducionistas falharam e caíram em desuso desde o início dos anos 1970. No entanto, esses campos ainda não chegaram a um consenso sobre qual deveria ser a nova visão, como também é o caso na maioria das outras disciplinas, que lutam para reter vários aspectos da "metáfora da máquina" para sistemas vivos e complexos.

Complexidade e modelos científicos complexos: sistemas ( M, R )

O esclarecimento da distinção entre modelos científicos simples e complexos tornou-se nos anos posteriores um dos principais objetivos dos relatórios publicados de Rosen. Rosen afirmou que a modelagem está na própria essência da ciência e do pensamento. Seu livro Anticipatory Systems descreve, em detalhes, o que ele chamou de relação de modelagem . Ele mostrou as profundas diferenças entre uma verdadeira relação de modelagem e uma simulação , esta última não baseada em tal relação de modelagem.

Em biologia matemática, ele é conhecido como o criador de uma classe de modelos relacionais de organismos vivos , chamados de sistemas que ele criou para capturar as capacidades mínimas de que um sistema material precisaria para ser um dos organismos funcionais mais simples que comumente se diz. estar vivo". Nesse tipo de sistema, representa o metabólico e os subsistemas de 'reparo' de um organismo simples, por exemplo, moléculas de RNA de 'reparo' ativas. Assim, seu modo de determinar ou "definir" a vida em qualquer sistema é um modo funcional, não material; embora ele tenha considerado em seus relatórios publicados na década de 1970 realizações dinâmicas específicas dos sistemas mais simples em termos de enzimas ( ), RNA ( ) e DNA duplicado funcional ( mapeamento his).

Ele foi, no entanto, ainda mais longe nessa direção ao afirmar que, ao estudar um sistema complexo , alguém "pode ​​jogar fora o assunto e estudar a organização" para aprender aquelas coisas que são essenciais para definir em geral uma classe inteira de sistemas. Isso foi, no entanto, tomado muito literalmente por alguns de seus ex-alunos que não assimilaram completamente a injunção de Robert Rosen da necessidade de uma teoria de realizações dinâmicas de tais componentes abstratos em forma molecular específica, a fim de fechar o ciclo de modelagem para o organismos funcionais mais simples (como, por exemplo, algas ou microrganismos unicelulares ). Ele apoiou esta afirmação (que ele realmente atribuiu a Nicolas Rashevsky ) com base no fato de que os organismos vivos são uma classe de sistemas com uma gama extremamente ampla de "ingredientes" materiais, diferentes estruturas, diferentes habitats, diferentes modos de vida e reprodução , e no entanto, somos de alguma forma capazes de reconhecê-los todos como organismos vivos ou funcionais, sem ser, entretanto, vitalistas .

Sua abordagem, assim como as últimas teorias de conjuntos organísmicos de Rashevsky, enfatiza a organização biológica sobre a estrutura molecular em uma tentativa de contornar as relações estrutura-funcionalidade que são importantes para todos os biólogos experimentais, incluindo fisiologistas . Em contraste, um estudo dos detalhes materiais específicos de um determinado organismo, ou mesmo de um tipo de organismo, só nos dirá como aquele tipo de organismo "faz isso". Esse estudo não aborda o que é comum a todos os organismos funcionais, ou seja, a "vida". As abordagens relacionais da biologia teórica nos permitiriam, portanto, estudar organismos de maneiras que preservassem aquelas qualidades essenciais que estamos tentando aprender e que são comuns apenas a organismos funcionais .

A abordagem de Robert Rosen pertence conceitualmente ao que agora é conhecido como Biologia Funcional , bem como Biologia de Sistemas Complexos , embora em uma forma matemática altamente abstrata.

Bioquímica Quântica e Genética Quântica

Rosen também questionou o que ele acreditava serem muitos aspectos das principais interpretações da bioquímica e da genética . Ele se opõe à ideia de que aspectos funcionais em sistemas biológicos podem ser investigados por meio de um foco material. Um exemplo: Rosen contesta que a capacidade funcional de uma proteína biologicamente ativa possa ser investigada puramente usando a sequência de aminoácidos geneticamente codificada . Isso porque, disse ele, uma proteína deve passar por um processo de dobramento para atingir sua forma tridimensional característica antes de se tornar funcionalmente ativa no sistema. No entanto, apenas a sequência de aminoácidos é geneticamente codificada. Os mecanismos pelos quais as proteínas se dobram não são completamente conhecidos. Ele concluiu, com base em exemplos como este, que o fenótipo nem sempre pode ser atribuído diretamente ao genótipo e que o aspecto quimicamente ativo de uma proteína biologicamente ativa depende de mais do que a sequência de aminoácidos, a partir da qual foi construída: deve haver alguns outros fatores importantes em ação, que ele não tentou especificar ou definir.

Certas questões sobre os argumentos matemáticos de Rosen foram levantadas em um artigo de autoria de Christopher Landauer e Kirstie L. Bellman, que afirmou que algumas das formulações matemáticas usadas por Rosen são problemáticas do ponto de vista lógico. Talvez valha a pena notar, entretanto, que tais questões também foram levantadas há muito tempo por Bertrand Russell e Alfred North Whitehead em seu famoso Principia Mathematica em relação às antinomias da teoria dos conjuntos . Como a formulação matemática de Rosen em seus trabalhos anteriores também foi baseada na teoria dos conjuntos e na categoria dos conjuntos, tais questões ressurgiram naturalmente. No entanto, essas questões foram agora abordadas por Robert Rosen em seu livro recente Essays on Life Itself , publicado postumamente em 2000. Além disso, esses problemas básicos de formulações matemáticas de --sistemas já haviam sido resolvidos por outros autores já em 1973, utilizando o Yoneda lema na teoria da categoria , eo associado functorial construção em categorias com estrutura (matemática). Essas extensões teóricas de categorias gerais de sistemas que evitam os paradoxos da teoria de conjuntos baseiam-se na abordagem categórica de William Lawvere e em suas extensões à álgebra de dimensão superior . A extensão matemática e lógica dos sistemas de replicação metabólica para sistemas generalizados , ou G-MR , também envolveu uma série de cartas reconhecidas trocadas entre Robert Rosen e os últimos autores durante 1967-1980, bem como cartas trocadas com Nicolas Rashevsky até 1972.

As ideias de Rosen estão se tornando cada vez mais aceitas na biologia teórica, e há várias discussões atuais

Erwin Schrödinger discutiu questões de genética quântica em seu famoso livro de 1945, What Is Life? Essas questões foram discutidas criticamente por Rosen em Life Itself e em seu livro subsequente Essays on Life Itself .

Comparação com outras teorias da vida

Os sistemas ( M, R ) constituem apenas uma das várias teorias da vida atuais, incluindo o quimioton de Tibor Gánti , o hiperciclo de Manfred Eigen e Peter Schuster , a autopoiese (ou autoconstrução ) de Humberto Maturana e Francisco Varela , e os conjuntos autocatalíticos de Stuart Kauffman , semelhante a uma proposta anterior de Freeman Dyson . Todos esses (incluindo os sistemas ( M, R )) encontraram sua inspiração original no livro de Erwin Schrödinger What is Life? mas, a princípio, parecem ter pouco em comum, principalmente porque os autores não se comunicavam e nenhum deles fazia qualquer referência em suas principais publicações a qualquer uma das outras teorias. No entanto, existem mais semelhanças do que pode parecer à primeira vista, por exemplo, entre Gánti e Rosen. Até recentemente, quase não houve tentativas de comparar as diferentes teorias e discuti-las juntas.

Último ancestral comum universal (LUCA)

Alguns autores equacionar modelos da origem da vida com LUCA, o L ast U niversal C ommon A ncestor de toda a vida existente. Este é um erro grave resultante do não reconhecimento de que L se refere ao último ancestral comum, não ao primeiro ancestral, que é muito mais antigo: uma grande quantidade de evolução ocorreu antes do aparecimento de LUCA.

Gill e Forterre expressaram o ponto essencial da seguinte forma:

O LUCA não deve ser confundido com a primeira célula, mas sim o produto de um longo período de evolução. Ser o "último" significa que LUCA foi precedido por uma longa sucessão de "ancestrais" mais antigos.

Publicações

Rosen escreveu vários livros e muitos artigos. Uma seleção de seus livros publicados é a seguinte:

  • 1970, Dynamical Systems Theory in Biology New York: Wiley Interscience.
  • 1970, Optimality Principles , reeditado pela Springer em 2013
  • 1978, Fundamentals of Measurement and Representation of Natural Systems , Elsevier Science Ltd,
  • 1985, Sistemas Antecipatórios: Fundamentos Filosóficos, Matemáticos e Metodológicos . Pergamon Press.
  • 1991, Life Itself: A Comprehensive Inquiry into the Nature, Origin, and Fabrication of Life , Columbia University Press

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Referências

Leitura adicional

links externos