Введение

Американский врач и ученый Стюарт Алан Кауфман (родился 28 сентября 1939 года) — американский врач, теоретический биолог и исследователь сложных систем, изучающий происхождение жизни на Земле. Он был профессором в Чикагском университете, Пенсильванском университете и Калгарийском университете. В настоящее время он является профессором биохимии на пенсии в Университете Пенсильвании и приглашенным преподавателем в Институте системной биологии. Он удостоен ряда наград, включая стипендию МакАртура и медаль Винера. Он наиболее известен тем, что утверждает, что сложность биологических систем и организмов может возникать не только в результате дарвиновского естественного отбора, но и благодаря самоорганизации и динамике, далекой от равновесия, что подробно рассматривается в его книге «Происхождение порядка» (1993). В 1967 и 1969 годах он использовал случайные булевы сети для изучения общих самоорганизующихся свойств сетей регуляции генов, предположив, что типы клеток являются динамическими аттракторами в этих сетях, а дифференцировка клеток может быть понята как переходы между аттракторами. Недавние данные подтверждают, что типы клеток у людей и других организмов представляют собой аттракторы. В 1971 году он предположил, что зигота может не иметь доступа ко всем аттракторам типов клеток в своей сети регуляции генов в процессе развития, и что некоторые из недоступных в развитии типов клеток могут быть раковыми клетками. Это позволило предположить возможность «терапии дифференцированием рака». Он также предложил самоорганизованное возникновение коллективно автокаталитических наборов полимеров, в частности пептидов, для возникновения молекулярного воспроизводства, что получило экспериментальное подтверждение.

Образование и начало карьеры

Кауфман окончил Дартмутский колледж в 1960 году, получил степень бакалавра (с отличием) Оксфордского университета (где он был стипендиатом Маршалла) в 1963 году и завершил обучение в медицинском институте, получив степень доктора медицины (M.D.) в Калифорнийском университете в Сан-Франциско в 1968 году. После окончания интернатуры он занялся изучением генетики развития плодовой мушки, занимая должности сначала в Чикагском университете с 1969 по 1973 год, затем в Национальном институте рака с 1973 по 1975 год, и впоследствии в Пенсильванском университете с 1975 по 1994 год, где он достиг должности профессора биохимии и биофизики.

Карьера

Кауфман стал известен благодаря сотрудничеству с Институтом Санта-Фе (некоммерческий исследовательский институт, посвященный изучению сложных систем), где он был приглашенным преподавателем с 1986 по 1997 год, и благодаря его работе над моделями в различных областях биологии. К ним относятся автокаталитические множества в исследованиях происхождения жизни, сети регуляции генов в биологии развития и ландшафты приспособленности в эволюционной биологии. Вместе с Марком Бальвитом Кауфман является соавтором основополагающих патентов в области комбинаторной химии и прикладной молекулярной эволюции, впервые выданных во Франции в 1987 году, в Англии в 1989 году, а затем в Северной Америке. В 1996 году, совместно с Ernst and Young, Кауфман основал BiosGroup, коммерческую компанию, базирующуюся в Санта-Фе, штат Нью-Мексико, которая применяла методологию сложных систем для решения бизнес-задач. BiosGroup была приобретена NuTech Solutions в начале 2003 года. NuTech была приобретена Netezza в 2008 году, а затем IBM. С 2005 по 2009 год Кауфман занимал совместную должность в Университете Калгари в области биологических наук, физики и астрономии. Он также был адъюнкт-профессором кафедры философии в Университете Калгари. Он был председателем iCORE (Информационный исследовательский центр передового опыта) и директором Института биокомплексности и информатики. Кауфман также был приглашен для участия в запуске инициативы «Наука и религия» в Гарвардской школе богословия, где в 2009 году он был приглашенным профессором. В январе 2009 года Кауфман стал профессором FiDiPro (Finland Distinguished Professor) в Технологическом университете Тампере, на кафедре обработки сигналов. Назначение истекло в декабре 2012 года. Тема исследовательского проекта FiDiPro – разработка запаздывающих стохастических моделей генетических регуляторных сетей на основе данных об экспрессии генов на уровне отдельных молекул. В январе 2010 года Кауфман присоединился к преподавательскому составу Университета Вермонта, где в течение двух лет продолжал свою работу в Центре комплексных систем UVM. С начала 2011 года по апрель 2013 года Кауфман регулярно публиковался в блоге NPR 13.7, «Космос и культура», освещая темы от наук о жизни, системной биологии и медицины до духовности, экономики и права. о «потенциальном состоянии» (см. ниже) – предположительно новом «состоянии материи», обратимо колеблющемся между квантовым и классическим мирами. В 2015 году его пригласили принять участие в инициировании широкой дискуссии о переосмыслении экономического роста для Организации Объединенных Наций. Примерно в то же время он проводил исследования совместно с профессором Оксфордского университета Теппо Фелином.

Признание и награды

Кауфман был удостоен стипендии МакАртура в период с 1987 по 1992 год. Он также имеет почетную степень доктора наук от Университета Лувена (1997); в 1973 году ему была присуждена Золотая медаль имени Норберта Винера за кибернетику, в 1990 году – Золотая медаль Академии Линчеи в Риме, в 2001 году – премия Троттера за исследования в области информации и сложности, а в 2013 году – премия имени Герберта Саймона за исследования сложных систем. В 2009 году он был избран членом Королевского общества Канады.

Работы

Кауфман наиболее известен тем, что утверждает, что сложность биологических систем и организмов может быть результатом как самоорганизации и динамики, далекой от равновесия, так и дарвиновского естественного отбора в трех областях эволюционной биологии, а именно: динамике популяций, молекулярной эволюции и морфогенезе. В отношении молекулярной биологии структурный подход Кауффмана подвергся критике за игнорирование роли энергии в обеспечении биохимических реакций в клетках, которые справедливо можно назвать самокатализирующимися, но которые не просто самоорганизуются. Некоторые биологи и физики, работающие в области Кауффмана, подвергли сомнению его утверждения о самоорганизации и эволюции. Примером может служить ряд замечаний в книге «Самоорганизация в биологических системах» (2001). Книга Роджера Сансома 2011 года «Инженерные гены: как сети регуляции генов эволюционируют для контроля развития» представляет собой развернутую критику модели самоорганизации Кауффмана в отношении сетей регуляции генов. Заимствуя модели спинового стекла из физики, Кауфман разработал «N K»-ландшафты пригодности, которые нашли применение в биологии и экономике. В смежной работе Кауфман и его коллеги исследовали субкритическое, критическое и супракритическое поведение в экономических системах. Работа Кауффмана переносит его биологические выводы на проблему соотношения сознания и тела, а также на вопросы нейробиологии, предлагая характеристики нового «посредственного состояния», находящегося в неопределенном балансе между квантовой когерентностью и классической физикой. Он опубликовал на эту тему статью «Ответ Декарту: за пределами Тьюринга». Вместе с Джузеппе Лонго и Маэлем Монтевилем он написал (в январе 2012 года) статью «Нет определяющих законов, но возможности в эволюции биосферы», в которой утверждалось, что эволюция не «определяется законом», как это происходит в физике. Работы Кауффмана опубликованы на Physics ArXiv, включая «Преодоление тупика: разум/тело, квантовая механика, свободная воля, возможный панпсихизм, возможное решение квантовой загадки» (октябрь 2014 года) и «Квантовая критичность в происхождении жизни» (февраль 2015 года). Кауфман внес вклад в развивающуюся область кумулятивной технологической эволюции, представив математику «смежных возможностей». Он опубликовал более 350 статей и 6 книг: «Происхождение порядка» (1993), «Дома во Вселенной» (1995), «Исследования» (2000), «Переосмысление священного» (2008), «Человечество в творческой Вселенной» (2016) и «Мир за пределами физики» (2019). В 2016 году Кауфман написал детскую историю «Патрик, Руперт, Слай и Гас – протоклетки», повествующую о создании непредсказуемой ниши в биосфере, которая впоследствии была экранизирована в виде короткого анимационного фильма. В 2017 году, исследуя концепцию о том, что реальность состоит как из онтологически реальных «возможностей» (res potentia), так и из онтологически реальных «действительностей» (res extensa), Кауфман в соавторстве с Рут Кастнер и Майклом Эпперсоном написал работу «Воспринимая Potentia Гейзенберга всерьез».