構造主義（生物学）

生物学的構造主義または過程構造主義は、20世紀の現代総合理論で述べられているような、ダーウィン主義または適応主義のみによる自然淘汰の説明に異議を唱える生物学思想の一学派である。この学派は、進化は動物の体の発達を形作る物理的な力によって別の方向に導かれると主張し、時にはこれらの力が淘汰に完全に取って代わるということを暗示する。

構造主義者は、体制の形成を導いた可能性のあるさまざまなメカニズムを提唱している。ダーウィンより前、エティエンヌ・ジョフロワ・サン＝ティレールは、動物は 相同な部分を共有しており、1つが大きくなると、他の部分が補償として小さくなると主張した。ダーウィンの後、ダーシー・トンプソンは生気論を示唆し、1917年の古典的著書『成長と形態について』で幾何学的な説明を提示した。アドルフ・ザイラハーは、ディッキンソニアなどのエディアカラ生物相の化石の「プネウ」構造が機械的に膨張したと示唆した。ギュンター・P・ワーグナーは、胚の発達に対する構造的制約である発達上の偏りを主張した。スチュアート・カウフマンは、複雑な構造は生物のすべての部分の動的相互作用から全体的かつ自発的に生じるという考えである自己組織化を支持した。マイケル・デントンは、プラトン的普遍性または「タイプ」が自己組織化される形態の法則を主張した。スティーブン・J・グールドとリチャード・レウォンティンは、近くの構造への適応の副産物として作られた特徴である生物学的「スパンドレル」を提唱した。ゲルト・B・ミュラーとスチュアート・A・ニューマンは、カンブリア爆発で門のほとんどが化石記録に現れたのは、物理的要因によって引き起こされた「^メンデル以前の」進化だったと主張した。ワグナーによって「進化生物学の異端の運動」の一部と評されたブライアン・グッドウィンは、 ^{[2]生物学的複雑性が自然選択に}還元できるという考えを否定し、パターン形成は形態形成場によって駆動されると主張している。

ダーウィン派の生物学者は構造主義を批判し、自然選択が有効であること、そして深い相同性から遺伝子が進化の歴史を通じて生物の形成に関与してきたことの証拠は豊富にあることを強調した。彼らは細胞膜などの一部の構造が自己組織化することを認めているが、大規模な進化を推進する自己組織化の能力を否定している。

1830年、エティエンヌ・ジョフロワ・サンティレールは、ジョルジュ・キュヴィエの機能主義（目的論的）の立場に対して構造主義の立場を主張した。ジョフロワは、動物間の構造の相同性は、動物が理想的なパターンを共有していることを示していると考えていた。これは進化を意味するのではなく、計画の統一、つまり自然法則を意味するものだった。^[b]さらに、構造内のある部分がより発達すると、必然的に他の部分が補償のために減少すると考えていた。これは、自然が常に同じ材料を使用するためである。つまり、ある特徴に多くの材料が使用されると、他の特徴に利用できる材料が少なくなる。^[4]

ダーシー・ウェントワース・トンプソンは、1917年に出版した「風変わりで美しい」^[5]著書『成長と形態について』で、観察された生物の形態を説明するために「形態の普遍的法則」という古い考えを再考した。 ^[1]サイエンスライターのフィリップ・ボールは、トンプソンが「数学的原理を自然淘汰に取って代わる形成要因として提示し、生物界の構造が無機物のそれとよく似ていることを示している」と述べ、彼が「ダーウィン主義者が提示した形態の『まさにその通り』という説明に不満を抱いている」と指摘している。ボールは、トンプソンはむしろ、遺伝ではなく物理的な力が生物の形態を支配していることを詳しく説明している、と書いている。^[6]生物学哲学者のマイケル・ルースも同様に、トンプソンは「自然淘汰にはほとんど関心がなかった」と書き、明らかに「機械的な説明」を好み、おそらく生気論に迷い込んでいたと書いている。^[1]

トンプソンと同様に、古生物学者のアドルフ・ザイラハーも形態に対する製造上の制約を強調した。ザイラハーは、エディアカラ生物群のディッキンソニアなどの化石を、自然淘汰によるものではなく、キルティングされたエアマットレスのような機械的膨張によって決定された「プネウ」構造であると解釈した。^{[7] [8]}

進化生物学者のギュンター・P・ワーグナーは、 2014年の著書『相同性、遺伝子、進化的革新』で、「適応とは別の新奇性の研究」を主張している。彼は、新奇性を、体の一部が個別かつ準独立した存在、言い換えれば、明確で認識可能な構造を発達させたときに発生するものと定義し、自然淘汰が何らかの機能のために構造を適応させ始める前に発生する可能性があると示唆している。^{[2] [9]}彼は、経験的証拠を用いて進化発生生物学の構造主義的図式を形成し、相同性と生物学的新奇性が説明を必要とする重要な側面であり、発生バイアス（すなわち、胚発生に対する構造的制約）がこれらを説明する重要な要因であると主張している。^{[10] [11]}

数理生物学者のスチュアート・カウフマンは1993年に、進化生物学の3つの分野、すなわち集団動態、分子進化、形態形成において、自然選択と並んで自己組織化が役割を果たしている可能性があると示唆した。分子生物学に関して、カウフマンは細胞内の生化学反応を促進するエネルギーの役割を無視していると批判されてきた。生化学反応は自己触媒的であると言えるが、単純に自己組織化するわけではない。^[12]

生化学者マイケル・デントンは、自己組織化の構造主義的ケースを論じている。2013年の論文で、彼は「自然界の基本形態、つまりタイプは自然に内在しており、一連の特別な自然生物学的法則、いわゆる『形態の法則』によって決定されている」と主張した。彼は、これらの「繰り返されるパターンと形態」は「真の普遍性」であると主張している。^[c]この見解では、形態は自然淘汰によって形作られるのではなく、「特定の物質カテゴリの自己組織化特性」と「自然法則の宇宙的微調整」によって形作られる。 [14]デントンは、生化学者ローレンス・A・モランから反ダーウィン主義で創造論を支持していると批判されている。 [ ^{15 ]}

1979年、セイラチャーなどの影響を受けて、古生物学者のスティーブン ・J・グールドと集団遺伝学者 のリチャード・レウォンティンは、ワーグナーが「最も影響力のある構造主義の宣言」と呼んだ「サン・マルコのスパンドレルとパングルシアンのパラダイム」を執筆した。^{[16] [2]彼らは、生物学的特徴（}建築上のスパンドレルなど）は、必ずしも適応が直接の原因ではないと指摘した。むしろ、建築家はアーチと柱の間に小さな三角形の領域を作らざるを得なかった。アーチは（進化して）湾曲する必要があり、柱は垂直である必要があるからだ。結果として生じたスパンドレルは、他の進化的変化の結果である外適応である。彼らは、進化は人間の突き出た顎を選択したのではなく、歯列の長さを短くすることで顎が突き出たままになったと主張した。^[2]

ゲルト・B・ミュラーやスチュアート・A・ニューマンのような極端な構造主義者は、ダーシー・トンプソンの視点を継承し、遺伝学ではなく構造の物理法則がカンブリア爆発のような大きな多様化を支配し、その後に遺伝メカニズムが取り入れられたと主張している。^{[17] [18]}彼らはさらに、遺伝子が優位に立つ前に、物理的な力が関与する動物の進化の「メンデル以前」の段階があったと主張した。^{[17] [19]}ダーウィン主義の生物学者は、表面張力などの物理的要因が自己組織化を引き起こす可能性があることを率直に認めているが、遺伝子が重要な役割を果たしていると主張する。彼らは、例えば、襟鞭毛虫と後生動物のシグナル伝達経路と転写因子など、大きく離れた生物群間の深い相同性は、遺伝子が進化の歴史を通じて関与してきたことを示していると指摘している。^[20]

ワグナーが「進化生物学の異端の運動」と呼ぶもの^[2]、ブライアン・グッドウィンに代表される構造主義の形態^{[2] [21]}は、自然淘汰が重要であること^{[2] [22]}、あるいは少なくとも生物学的複雑性が自然淘汰に還元され得ることを事実上否定している。^{[22] [23]これは}リチャード・ドーキンスなどのダーウィニストとの対立を招いた。^{[24]グッドウィンは}形態形成場という古い概念を、発達中の胚における化学信号の空間分布に関連付けた。^[25]彼は数学モデルを用いて、静的な幾何学的パターンまたは動的な振動を設定するためのパラメータ値を選択することで、さまざまなパターンを形成できることを実証した。 ^{[22] [23]}これは、関連するシグナル伝達システムが何らかの形で自然淘汰に代わるものであることを示唆している。^[15]ドーキンスは「彼は反ダーウィニストだと思っているが、そうではない。なぜなら、彼には代わりの説明がないからだ」とコメントした。^[26]

生物学者のリチャード・ドーキンス、スティーブン・J・グールド、リン・マーギュリス、スティーブ・ジョーンズは、グッドウィンが説明したようなパターン形成メカニズムが存在することに同意しながらも、化学シグナル伝達が自然選択の代替手段を形成すると示唆したとしてグッドウィンを批判した。^[15]

「懐疑的な生化学者」であるモランは、「構造主義」は「新しい流行語であり、創造論者を間違いなく感動させる。誰もその意味を理解していないが、非常に「科学的」で哲学的な響きがあるからだ」とコメントしている。^[15]科学哲学者のポール・E・グリフィスは、構造主義者は「生物学的可能性の空間の構造化を自然の基本的な物理的構造の一部と見なしている。しかし、系統発生の慣性や発達の制約の現象は、この解釈を支持していない。これらの現象は、生物が利用できる進化の道筋が、生物の発達構造の関数であることを示している」と書いている。^[27]

モランは次のようにまとめている。「科学には構造主義者の見解を支持するものは何もありません。マルハナバチがキノコと異なる理由や、すべての脊椎動物が外骨格ではなく脊椎を持っている理由については、完全に適切な説明があります。生命のテープを再生すると、今日私たちが見ているものと似たものになるという考えを支持する証拠はありません。他の惑星を訪れても、脊椎動物は見つからないと確信できます。」^[15]

進化発生生物学者の ルイス・ヘルドは、「解剖学的側面が物理的な力（膨張による亀裂など）によって説明できるという考えは、100年ほど前にダーシー・トンプソンの1917年の著書『成長と形態』やセオドア・クックの1914年の著書『生命の曲線』で提唱された。^[d]それから1世紀以上経ち、脳の回旋、軟骨の凝縮、花の波状構造、歯の尖端、魚の耳石など、さまざまな形質が遺伝的ではなく機械的に生じると提唱されてきた。この奇妙なリストに、ワニの歪んだ笑顔、少なくともその周りのひび割れた皮膚が加わるようになった。」と書いている。^{[e] [28]}

• ダーウィニズムに代わるもの
• ダーウィニズムの消滅
• 拡張進化的合成
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