AUTOPOIESIS: מאפיינים ודוגמאות - ביולוגיה - 2025

ה- Autopoiesis הוא תיאוריה המציעה כי למערכות חיות יש יכולת לייצור עצמי, תחזוקה עצמית והתחדשות עצמית. יכולת זו מחייבת ויסות הרכבה ושמירה על גבולותיה; כלומר, שמירה על צורה מסוימת למרות כניסתם ויציאתם של חומרים.

רעיון זה הוצג על ידי הביולוגים הצ'יליאנים פרנסיסקו ורלה והומברטו מטוראנה בראשית שנות השבעים, כניסיון לענות על השאלה "מהם החיים?", או "מה מבדיל יצורים חיים של אלמנטים שאינם חיים? ». התשובה הייתה בעיקרון שמערכת חיה משחזרת את עצמה.

יכולת רבייה עצמית זו מכונה אוטופואיזיס. לפיכך, הם הגדירו את המערכת האוטו-פואטית כמערכת המשחזרת כל העת אלמנטים חדשים באמצעות אלמנטים משלה. אוטופואיזיס מרמז כי אלמנטים שונים במערכת מקיימים אינטראקציה בדרכים המייצרות ומשחזקות את מרכיבי המערכת.

כלומר, דרך האלמנטים שלה, המערכת משחזרת את עצמה. מעניין לציין כי המושג אוטופואיזיה מיושם גם בתחומי הקוגניציה, תורת המערכות והסוציולוגיה.

מאפיינים

גבולות מוגדרים בעצמם

מערכות אוטופויאטיות סלולריות מתוחמות על ידי חומר דינאמי שנוצר על ידי המערכת עצמה. בתאים חיים, החומר המגביל הוא קרום הפלזמה, המורכב ממולקולות ליפיד וחוצה אותם על ידי חלבוני תובלה המיוצרים על ידי התא עצמו.

הם מסוגלים לייצור עצמי

תאים, המערכת האוטו-פואטית הקטנה ביותר, מסוגלים לייצר יותר עותקים של עצמם באופן מבוקר. לפיכך, אוטופואיזה מתייחסת להיבטים הייצור העצמי, התחזוקה העצמית, התיקון העצמי והקשר העצמי של מערכות החיים.

מנקודת מבט זו, כל הדברים החיים - מחיידקים לבני אדם - הם מערכות אוטופואטיות. למעשה, מושג זה התעלה עוד יותר עד לנקודה בה כדור הארץ, על אורגניזמים, יבשות, אוקיינוסים וימים, נחשב למערכת אוטופואטית.

הם אוטונומיים

שלא כמו מכונות, שתפקידיהן מתוכננים ונשלטים על ידי גורם חיצוני (המפעיל האנושי), אורגניזמים חיים הם אוטונומיים לחלוטין בתפקידיהם. יכולת זו היא המאפשרת להם להתרבות כאשר התנאים הסביבתיים צודקים.

לאורגניזמים יש יכולת לתפוס שינויים בסביבה, שמתפרשים כסימנים המספרים למערכת כיצד להגיב. יכולת זו מאפשרת להם לפתח או להפחית את חילוף החומרים כאשר התנאים הסביבתיים מצדיקים זאת.

הם סגורים מבחינה תפעולית

כל התהליכים של מערכות אוטופואטיות מיוצרים על ידי המערכת עצמה. במובן זה ניתן לומר שמערכות אוטופואטיות סגורות מבחינה תפעולית: אין פעולות שנכנסות למערכת מבחוץ או להפך.

המשמעות היא שתא לייצור תא דומה נדרשים תהליכים מסוימים, כגון סינתזה והרכבה של ביומולקולות חדשות הנחוצות ליצירת מבנה התא החדש.

מערכת סלולרית זו נחשבת סגורה מבחינה תפעולית מכיוון שתגובות התחזוקה העצמית מתבצעות רק בתוך המערכת; כלומר בתא החי.

הם פתוחים לאינטראקציה

כיבוי מבצעי של מערכת אינו מעיד על כיבוי מוחלט. מערכות אוטופואטיות הן מערכות הפתוחות לאינטראקציה; כלומר, לכל המערכות האוטו-פואטיות יש קשר עם הסביבה שלהם: תאים חיים תלויים בחילוף מתמיד של אנרגיה וחומר הדרושים לקיומם.

עם זאת, האינטראקציה עם הסביבה מוסדרת על ידי המערכת האוטו-פואטית. המערכת היא זו שקובעת מתי, מה ובאילו דרכים מחליפים אנרגיה או חומר עם הסביבה.

מקורות אנרגיה שמישים זורמים בכל המערכות החיות (או האוטופואטיות). אנרגיה יכולה לבוא בצורה של אור, בצורה של תרכובות מבוססות פחמן, או כימיקלים אחרים כמו מימן, מימן גופרתי או אמוניה.

דוגמאות

התאים

תא חי הוא הדוגמא הקטנה ביותר למערכת אוטופואטית. תא משחזר אלמנטים מבניים ותפקודיים משלו, כמו חומצות גרעין, חלבונים, ליפידים, בין היתר. כלומר, הם לא מיובאים רק מבחוץ אלא הם מיוצרים על ידי המערכת עצמה.

לחיידקים, נבגים פטרייתיים, שמרים וכל אורגניזם חד-תאי יש יכולת שכפול עצמי שכזו, שכן כל תא תמיד מגיע מתא קיים. לפיכך, המערכת האוטו-פואטית הקטנה ביותר היא יחידת החיים הבסיסית: התא.

אורגניזמים רב תאיים

אורגניזמים רב-תאיים, המורכבים מתאים רבים, הם גם דוגמא למערכת אוטופואטית, מורכבת רק יותר. עם זאת, מאפייניה היסודיים נותרו.

לפיכך, לאורגניזם מורכב יותר כמו צמח או חיה יש גם יכולת לייצר ולקיים את עצמו באמצעות חילופי אלמנטים ואנרגיה עם הסביבה החיצונית.

עם זאת, עדיין מדובר במערכות אוטונומיות, המופרדות מהסביבה החיצונית על ידי ממברנות או על ידי איברים כמו העור; בדרך זו היא שומרת על הומאוסטזיס ועל ויסות עצמי של המערכת. במקרה זה, המערכת היא האורגניזם עצמו.

המערכות האקולוגיות

ישויות אוטופואטיות קיימות גם ברמות מורכבות גבוהות יותר, כפי שקורה למערכות אקולוגיות. שוניות אלמוגים, אדמות עשב ובריכות הן דוגמאות למערכות אוטופואטיות מכיוון שהן ממלאות את המאפיינים הבסיסיים של אלה.

גאיה

המערכת האוטו-פואטית הגדולה והמורכבת ביותר הידועה נקראת גאיה, האיחוד היווני הקדום של כדור הארץ. זה נקרא על שם המדען האווירי האנגלי ג'יימס א. לבלוק, והוא בעצם מערכת תרמודינמית סגורה מכיוון שיש מעט חילופי דברים עם הסביבה החוץ-רחבית.

יש הוכחות שמערכת החיים הגלובלית של גאיה מציגה תכונות הדומות לאלו של אורגניזמים, כמו ויסות התגובות הכימיות באטמוספרה, הטמפרטורה הממוצעת הגלובלית ומליחות האוקיינוסים לאורך תקופות של כמה מיליוני שנים.

ויסות מסוג זה דומה לוויסות ההומאוסטתי שהתאים מציגים. כך ניתן להבין את כדור הארץ כמערכת המבוססת על אוטופואיזיס, בה ארגון החיים הוא חלק ממערכת תרמודינמית פתוחה, מורכבת ומחזורית.

הפניות

1. Dempster, B. (2000) מערכות סימפואטיות ואוטו-פואטיות: הבחנה חדשה למערכות התארגנות עצמית בהמשך לקונגרס העולמי למדעי המערכות [הוצג בכנס השנתי של החברה הבינלאומית ללימודי מערכות, טורונטו, קנדה.
2. לוהמן, נ '(1997). לקראת תיאוריה מדעית של החברה. עורכי אנתרופוס.
3. לואיסי, פ.ל. (2003). Autopoiesis: סקירה ושמאות מחדש. Die Naturwissenschaften, 90 (2), 49–59.
4. Maturana, H. & Varela, F. (1973). מכונות ויצורים חיים. אוטופואיזיס: ארגון החיים (מהדורה ראשונה). Universitaria SA העריכה
5. Maturana, H. & Varela, F. (1980). אוטופואיזה וקוגניציה: מימוש החיים. ספרינגר מדע ומדיה עסקית.
6. Mingers, J. (1989). מבוא לאוטו-פואיסיס - השלכות ויישומים. תרגול מערכות, 2 (2), 159-180.
7. Mingers, J. (1995). מערכות בהפקה עצמית: השלכות ויישומים של Autopoiesis. ספרינגר מדע ומדיה עסקית.
8. ורלה, FG, Maturana, HR, & Uribe, R. (1974). אוטופואיזיס: ארגון מערכות חי, אפיונן ומודל. BioSystems, 5 (4), 187-196.