生物学

真正理论上:哲学生物学的案例

尽管他的背景是生物医学,Sepehr Ehsani博士目前正在伦敦大学学院完成他的哲学博士学位。在实验室工作期间,Ehsani博士越来越意识到常常被忽视的理论的重要性。有时被称为理论生物学的东西在大多数情况下通常不是“理论”,也就是说它在本质上不是真正的和系统的哲学。为了纠正这一点,并让理论和实践携手并进,Ehsani博士提出了在生物医学领域开展工作的人应该采取更哲学的方法的理由。

Sepehr ehsani博士有一个不同的背景,从实验室的药物和病理学学开始,但随后进入分析哲学领域。这一举动发生了回应埃文尼司毕业的逐步实现,目前没有统一和真正的理论基础对大多数生物学研究。有时被称为“理论”通常限制在计算或数学分析中。这是Ehsani博士的转变,举行了生物学回来。理论(来自希腊语theōréj.,意思是“我看看,观察,考虑,检查”)应该理想地帮助指导科学实践。作为某种情况,考虑理论和实验物理学如何相互补充。由于哲学是理论分析的省份,在他的工作中,埃文尼博士提出了一种哲学方法的哲学方法,并概述了这将如何看待。

生物医学的理论状况
Ehsani博士指出,在过去的几十年里,生物学(包括医学)取得了巨大的进步。在20世纪70年代,科学家们开始对分子生物学有了新的认识,在21世纪初,基因组测序帮助我们更全面地了解正常和患病的细胞。这对人类来说意味着不可思议的事情,举几个例子,包括被诊断为癌症的儿童80%的长期存活率,以及囊性纤维化或丙型肝炎病毒感染的治疗进展。

尽管如此,仍有相当多的疾病无法治愈或很难治疗。Ehsani博士认为,除其他问题外,这可能是因为用于解释不同疾病的细胞和分子原因的机制模型还没有统一的理解。为了发现这些,人们可以集中精力列出一些生物学的理论基础。一旦可发现的细胞生物学基础开始被澄清和理解,就可以基于更深入的疾病机制解释取得进展。

牛顿引入的原理使得对自然现象的解释更加深入。约翰·范德班克(John Vanderbank),公共领域,通过维基媒体共享
Ehsani博士指出,许多生物医学和细胞生物学已经涉及到某种形式的理论框架。例如,我们有有机体/种群水平上的进化理论,细胞水平上的细菌减少摩擦的原理,分子水平上的热力学定律,以及认知水平上的计算效率原理。然而,就理论生物学的存在而言,它并不是作为一个通用生物学家可以采用的框架和方法。通常,数据是从理论生物学原理中独立收集的。

甚至“理论生物学”这个术语也是有问题的,经常成为计算/数学生物学的同义词,而不是暗示哲学生物学。这之所以有问题,部分原因在于数学或计算模型的理论价值取决于它所代表的理论本身。作为一个起点,Ehsani博士建议研究人员可以利用科学历史和哲学中相关和永恒的信息,利用从前苏格拉底到上世纪逻辑经验主义者发展起来的分析方法的工作。

哲学生物学将需要一个分析,努力在历史上,生物学和哲学上通知。

科学的历史和哲学:古老但仍然相关的方法
许多哲学研究始于对柏拉图或亚里士多德的一些研究。作为柏拉图曾经的学生,亚里士多德发展了一种独特的推理方式,帮助他不仅理解传统上与哲学有关的问题,而且理解生物世界特有的问题。亚里士多德可以说是最早的“哲学生物学家”之一。他的非生物学贡献也同样适用于生物学,例如亚里士多德对因果关系的研究,或万物的“生成”的研究:物质的原因或“物质”,一个事物从它产生并存在;形式原因或形式,是一种形式或原型;有效的原因或动因,是变化的主要来源;而最终原因或“目标”,也就是做某事的目的。这代表了一个可行的理论基础,可以支持各种各样的理性探究。例如,历史上,学者们使用亚里士多德的“最终原因”和目标导向来研究目的论中的问题。今天,同样的目标定向可以用于不同的目的,例如在细胞内维持蛋白质稳态或动物体温恒定。

科学的后伽利略理论框架
伽利略,作为一个著名的天文学家,也采取了很大程度上的哲学方法。事实上,正如评论早期现代科学史的评论家所指出的那样,伽利略对他之前的亚里士多德思想家认为理所当然的一些东西感到困惑。他的主要研究工具之一是思维实验。例如,伽利略推断,一个人在一艘静止的船上会经历与一个人在一艘匀速移动的船上一样的运动,因此反对绝对运动或静止的概念。伽利略在物质质量运动方面的成就,以及笛卡尔和其他人的著作,为机械解释铺平了道路,从而形成了一个可理解的、包罗一切的自然理论。

现代科学黎明的机械哲学。我们应该记住,这是科学和哲学之间的当前界限,或生物学和化学之间的时间尚不存在。这项现代科学的本质是,理论上,所有的自然都可以在机械术语中理解,就像解释摆钟的工作。然而,在这种背景下,牛顿表明,图片不能这么简单。当它们没有任何物理手段连接时,两个物理群众都会吸引或排斥对方?牛顿物理学的原则或法律引入解释这些谜题,可以更深入地解释自然现象。现在不仅可以通过对其物理成分进行核算并添加更多的机械细节,而且可以通过吸引重力和运动法律来解释相同的摆锤。

摆锤不仅可以通过其物理成分解释,而是由重力和运动规律解释。以同样的方式,埃文尼博士寻求向细胞生物学研究引入原则。
时钟可视化基于锚擒纵插图由大英百科全书。细胞和病毒可视化基于插图的大卫S. Goodsell, RCSB蛋白质数据库

牛顿机械哲学革命的一个重要但有时被忽视的结果是,它重新给机械哲学引入了某种“神秘性”:像万有引力定律这样的“自然法则”从何而来?这些定律是如何与钟表之类的机械部件相互作用的呢?事实上,今天的物理学家仍在研究引力或力的真实性质,如静电吸引/排斥力(用库仑定律描述)。

原则机制:哲学生物学的一个例子
快进时间的三个世纪牛顿,和我们今天看到的是细胞生物学的黄金标准的理解是基于机械的解释:例如什么基因或蛋白质参与一个给定的细胞过程被研究,他们的关系是什么,一种蛋白质如何影响另一个,等等。利用一个叫做“原则性机制”的框架,Ehsani博士目前正在努力改进生物学中机制解释的基础。这是哲学生物学方法的一个例子。

在原则性机制中,第一个任务是定义一个理想的或聚合的机制解释和模型是什么样子的。再想象一个钟摆:怎样才能详细解释钟摆的实际机制呢?完成这一步后,下一步将是提出适用于或控制机制解释的各种元素的原则或规则。我们知道钟表的原理是什么:它们是自然的物理法则。但是在生物学中呢?Ehsani博士认为,细胞生物学中可能存在特定的、独特的运作原则。

在一个追寻这种线索的研究项目中,研究人员可能会问:究竟什么是生物学原理,人们将如何去发现它们?它们是如何与物理/化学原理相联系的,比如热力学原理?它们是如何与机制解释的不同元素相结合并改善整体解释的?代谢标度定律可能是生物学原理的假定例子,Ehsani博士目前正在探索能够独特解释蛋白质结构“内在紊乱”或解释细胞内生化过程的同步/定时的原理的潜力。

通过从哲学的角度来看待生物学,它最终有可能达到一个统一的基础,就像它在某些物理或语言学领域所实现的那样。

总的来说,Ehsani博士认为,如果要取得真正的进展,即使是相对简单的原则机制案例,从哲学史的见解,当前的生物学哲学著作,以及所有自然科学的最新研究都必须共同努力。他断言,“哲学生物学将需要一种分析,努力成为历史的、生物学的和哲学的知情。”

TMT和TPS的
埃文尼博士,奠定了哲学生物学的案例以及它可能看起来像什么,继续提出两个广泛类别的询问,即哲学生物学家可以抓住:一个与方法有关,另一个与实际问题有关,谜题或正在研究的悖论。其中主要机制是示例的第一类称为理论方法和工具(TMT)。

细胞生物学的理论基础可以转化为治疗各种条件的切实进步,例如阿尔茨海默氏症或帕金森等神经变性疾病。

在哲学和逻辑中最着名的TMTS中,扣除(从一般原则转移到必要的现象的具体解释)和诱导(从特定现象转变以形成一般原则)。考虑如何使用演绎推理来应用于细胞生物学:

•前提一:细胞环境中的所有生化反应都是在多个水平上同步和协调的。
•前提二:所有同步现象都需要某种形式的内部或外部起搏器。
•结论:如果这两个前提可以证明是正确的,我们可以推断出,细胞环境中的所有生物反应都是由细胞起搏器驱动的。

虽然可以有许多不同形式的tmt,但这是一个简单的例子,说明了理论方法如何帮助提出新的谜题或问题。顺便说一句,细胞时间(亚毫秒级)的概念——不要与昼夜节律或心脏起搏器混淆——到目前为止还没有以任何可察觉的方式进行研究。

第二类询问是理论上问题和解决方案(TPS)。无论申请哪种方法,任何科学企业的最重要方面都是激励它的初始问题。研究人员通过实验到达的答案也在很大程度上,塑造和预先取决于提出的初始问题。ehsani博士将TPS类别描述为由“可以使用哲学方法提出的新形成的问题和可能的解决方案集”组成。然后,他给出了一个与蛋白质生物学有关的这个基本问题的例子列表:由完全不同的氨基酸序列产生的相同三维折叠的蛋白质之间的结构差异是什么?但我们不会停止那里。TPS还需要根据可用证据来想象,这个问题可能有可能有点答案。有问题和一系列可能的答案(一个可能的答案('解决方案空间')可以是对实验的完美补充。

总之,通过从哲学的角度来看待生物学,最终有可能达到一个统一的基础,就像它在某些物理或语言学领域所实现的那样。有了动态的理论基础,细胞生物学可能会进展得更快,并在我们理解细胞及其微环境中真正发生了什么方面继续取得真正的进展。希望这也将转化为治疗许多急慢性疾病方面的实际进展。

个人反应

综上所述,为什么生物医学要采取更哲学的方法,这将对该领域产生什么影响?

生物学的分子转弯已经非常富有成效,揭示了在细胞内外的无数生物化学过程下的“机制”。这又转化为许多临床成功。然而,我认为现在已经更清楚了解了许多调查人员,即当前方法的效用具有真正的限制,并且就像某些物理分支一样,纪律的务实导向的理论分支可以帮助。我们还应该记住,即使是一个据说的“无假设”观察学研究也是不可能的,没有一些潜在的理论;理论可能是默契或潜意识,但它仍然存在在背景中的某个地方。应在生物研究计划中完全明确,调查,制定和纳入理论。鉴于我们都与有限的时间和资源合作,一个调整到分析哲学的方法可以导致更多的洞察力实验,并增强对结果的解释以及他们的最终翻译进入诊所。

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