微生物学哲学（三）

许多其他小生物体已在实验上用作数学方程或模拟的生存模型（例如螨，甲虫）。但是微生物特别容易使它们易于维护和在实验室中传播，尤其是与其他经典模型生物（如小鼠）相比。这部分是因为它们很小：大量人群可以保存在很小的空间中。这也是因为与其他实验室相比，某些物种不需要太多照顾。将它们放入生长培养基（几种化学物质的简单混合物）或在琼脂板上涂抹的烧瓶，其种群将成倍增长。与较大的生物相比，许多实验室培养的微生物的生成时间很短。如果不是资源的限制，某些细菌每天可以产生数百代，这允许对合理的人类研究时间表进行长期进化研究。

但是，除了这些实际好处之外，还具有认知优势，可以使细菌模型非常容易地与数学和计算模型进行比较。人口规模在实用方面具有理论美德。进化论预测了小人群与大种群的结局非常不同（Charlesworth 2002），关键的理论工具假设无限种群（请参阅《人口遗传学的SEP输入》）。大多数细菌的人口大小非常大，这意味着它们是这些理想方程式的良好代理。微生物实验系统不仅可以充当理论模型的代理，而且还可以显示何时在数学假设上从根本上出错。在上面讨论的情况下，Gaus希望通过微生物模拟实验对Lotka-Volterra方程进行建模。但是，数学模型假设两个人群都可以从极低的数字中连续反弹，并且随机过程不会影响这些确定性结果。在许多实际人群中，生长曲线根本无法从非常低的值中反弹，稳定的振荡不会像Gause所发现一样。 Lotka-Volterra方程的计算模拟同样发现，除非引入其他资源限制，否则捕食者或捕食者和猎物的灭绝是不可避免的（Wilensky＆Reisman 2006; Weisberg＆Reisman 2008）。哪种模型的实际细节在此处无关紧要的尺寸上更好。重点是建模者如何从数学到计算模拟转移到微生物实验，因为基本的结构相似性并未被生物并发症所淹没（O’Malley＆Parke 2018）。

由于已经讨论了通过恢复祖先种群并研究其进化轨迹来维持“冷冻化石记录”的能力，因此可以进一步采取这些非常不同的媒体的可比性。这使研究人员可以通过解冻和复兴（反复）冻结祖先种群样本（例如Travisano等，1995年）来“备份”人群的进化轨迹，并“重新恢复”它的任意次数。这种备份和重新运行的人口轨迹与计算机模拟中算法的递归非常相似。它也引起了思想实验的共鸣，例如古尔德（1989）关于“重播生命胶带”的著名想法。虽然古尔德最初将思想实验作为一个隐喻，并且牢记了地球上的所有生命，但长期的微生物进化实验表明，如何真正重播“生命” S磁带的至少一部分（请参阅Beatty 2006年讨论了这种实验工作适合古尔德关于他的思想实验的想法的程度）。

诸如重播生活胶带之类的思想实验也被认为是“心理模型”（请参阅​​《思想实验》中的Sep输入； Nersessian 2018），哲学家非常喜欢构建和操纵此类模型来产生新的见解。非常具体的微生物实验模型可能会与非常抽象的心理模型进行比较，这似乎是令人惊讶的。但是，如果可比性对于建模实践至关重要（O'Malley＆Parke 2018），并且如果我们认识到一系列模型媒体（包括心理结构），那么可能会将抽象和理想化的思想实验与单细胞生活的物质模型进行比较，可能会更常见富有成果的哲学方法。现在，当然，经验上倾斜的哲学家思考认知或行为的演变可能会选择将其心理模型与基于动物或植物的模型进行比较。但是，正如Gaus希望将基本数学结构与活人种群结构进行比较的最大降低外部复杂性一样，操纵心理结构的哲学家也可以使用剥离的生活模型模型。但是，是否鼓励哲学家感到进行这种比较并不是本节的重点，但是主要是指出，可以将使用数学和算法（以及潜在的心理结构）的抽象建模工作与微生物模型系统有效进行比较。然后，这种可比性为哲学探究提出了许多其他问题。主要问题之一是关于可以进行多远的比较。

4.2微生物模型的限制？

即使哲学家承认微生物可能是一些非常基本的生物学过程（例如遗传途径）的好模型，他们仍然可能会相信，与人类和其他动物相关的许多现象远离任何微生物类似物。由于最初是由动物特征定义的，因此通常认为诸如捕食，衰老和亲属识别之类的现象被认为不在微生物的范围之内。但是，事实证明，实际上，微生物是许多这些现象的研究对象。

例如，捕食通常被认为是一个涉及一种动物杀死和消耗另一种动物的过程。在植物上咬植物仅为食草动物，而食用其他微生物的细菌曾经被视为寄生或其他草食性，具体取决于它们是否具有“猎物”光合作用（Guerrero等，1986）。早期发现细菌中明确掠食性行为的发现宣布它们是“以公认的掠食性攻击[其他]细菌的第一个寄生生物”，尽管小于它们的猎物（Stolp＆Starr 1963：242）。如今，由于在行为和喂养模式中发现了微生物多样性，因此在细菌中承认了各种各样的掠食行为（Pérez等人，2016年）。这些发现扩大了捕食类别，并提供了研究捕食及其生态影响的一般现象的手段。出于许多研究目的，细菌捕食者和猎物功能是这种更一般关系的模型，甚至可以显示当前理论的局限性（例如，加斯（Gause）对他的真核微生物的经验）。

诸如衰老之类的现象也仅适用于多细胞生物。由于对称的细胞分裂导致新后代取代了祖细胞并消除了任何衰老的机会，因此将细菌和其他单细胞寿命视为永久和“不朽”（Nyström2002）。由于衰老曾经被定义为胚芽和躯体之间有区别的生物发生的事情，因此假定“单细胞细菌显然不是老化生物的独家俱乐部的成员”（Nyström2002：596）。然而，现在有大量的研究研究了细菌年龄，死亡与衰老之间的差异以及细菌死亡对衰老的进化意味着什么（Baig etal。2014）。换句话说，细菌衰老可以模拟衰老含义的核心现象。

同样，金属识别曾经是基于通常不属于细菌和其他微生物的感觉能力来定义的（例如，Hepper 1986）。但是，基于化学“传感”的亲属识别现在是微生物中众所周知的现象，并且扩大了对这一过程的了解。在细菌中，识别机制是生化的，具有分子基础，这意味着可以对该过程进行分析并分解至其组成部分。在动物中，由于必须研究亲属识别的行为水平，有关识别机制的推论更广泛且定义较低（Wall 2016）。原生亲子识别研究人员认为，在多种单细胞真核生物微生物中最好地研究了真核生物中亲属识别的现象，起源和进化的现象（例如，Paz-Y-Miño-C和Espinosa 2016）。没有人说微生物直接代表动物中发生的复杂现象。一般，亲属识别的细菌模型是其他生活领域中更复杂的感知过程的间接和简化表示（Wall 2016）。但是，在哲学上已经很好地确定了这种间接表示是建模实践的关键（例如Weisberg 2013）。

怀疑论者可能会认为，诸如人类等复杂动物的现象肯定必须存在抵抗这种建模的现象。他们可能会建议认知活动是根本无法用任何形式的微生物建模的东西，因为没有基本的类似物可以使用。但是，即使是认知，也已经对单细胞生物进行了广泛的研究，以进行决策优化，效率计算，记忆，预期和自我意识（Westerhoff等，2014； Beekman＆Latty 2015）。这些微生物（真核生物和原核）不仅对其自身的认知能力进行了直接检查，而且还代表了动物等有机体的更复杂和难以接近的能力。同样，这里的说法不是微生物的认知能力与动物相同。声称微生物具有包括认知关键方面的能力，并且可以将这些能力作为认知的类似物研究（包括动物的认知）。与亲戚的认可一样，了解认知基础的基础的追求使微生物（例如粘液霉菌和大肠杆菌的宝贵模型）用于不依赖大脑的一般认知能力（Beekman＆Latty 2015; Allen 2017; Allen 2017）。是否最好将其作为最小认知进行讨论（例如Godfrey-Smith 2016；请参阅Lyon即将批评），还是作为一般能力的另一个方面，这些方面多样地分布在整个生命之树中（例如，Allen 2017）是无关紧要的：这里是无关紧要的：重点是，对微生物研究的检查可以挑战，丰富和可能改革哲学家如何看待经典主题。确实，我们在第5节中转向微生物学方面的一些新研究，甚至声称人体中的微生物正在影响思想。

5。微生物组研究的长距离

微生物组研究是微生物研究的最新微生物学主题，它研究了所有生活在寄主生物体中的微生物群落。在人类中，尤其是肠道微生物组与宿主所经历的许多健康和疾病状态有关，包括心理健康。在宿主系统中，对这些异质微生物联盟的哲学关注有两个焦点，即个性（例如Skillings 2016）和因果关系，特别是因果关系的作用，大型微生物可能在宿主健康中发挥作用（Lynch等人，2019年）。

5.1个性问题

对微生物的意识最基本的哲学问题也许是个性的：个体化一个生物实体开始的地方，另一个生物实体开始。人体中的微生物是否是这些身体的一部分？如果他们被认为是一部分，那概念化的parthood是什么？生物学的哲学家并没有使用传统的Mereology工具来回答这个问题（请参阅Sep的进入），而是专注于生物学和进化标准。特别是，关于宿主及其微生物作为一个达尔文单位的问题是否已成为讨论的核心（例如，Clarke 2013; Booth 2014; Booth 2014; Godfrey-Smith 2015; Pradeu 2016; Pradeu 2016; Roughgarden等人2018）。评估共生生物学单位何时成为单个进化单位的标准仍然存在争议，并有望更大的哲学讨论（请参阅个人性的Sep进入）。该条目的核心是，这种辩论很少受到宏观生物之间关系的启发。微生物侵入宿主身体甚至细胞的狭小和能力将微生物视为哲学关注的相关重点。他们对环境的系统影响是使它们成为如此重要的研究重点的另一个方面。例如，肠中的微生物反复与宿主的大脑状态有关，例如情绪健康和抑郁症（例如，Valles-Colomer等人，2019年）。

但是，我们注意到，意外发现的纯粹兴奋和新颖性也会导致人们对人类宿主与其微生物之间关系的看法。确切地说，诸如焦虑，抑郁，学习和记忆之类的人类经历的负责任微生物组是不确定的，至少有时是怀疑的（有关讨论，请参见Hooks等人，2019年）。同样夸张的说法是，微生物组的知识需要对自我的新观点或人类的含义（例如，Rees等人，2018； Ironstone 2018）。尽管数十位微生物组作者对这种效果提出了主张，但有些人试图解释它实际上对微生物组挑战或改变我们的自我意识的实际含义（例如，Rees等人，2018年），这一说法仍然需要大量澄清和证实（Parke等，2018）。在这些微生物组主张的背景下，“自我”或“成为人类的意思”可能意味着各种各样的事情，从关于人类生物个性的本质的争议（请参阅上面的讨论）到事实上的事实，人体的组成（即，人们以前认为自己的身体是由人类细胞制成的，但现在也知道它们是由微生物细胞制成的），这是关于第一人称人类经验的现象学（迄今为止，没有证据那微生物影响这一点）。因此，这些关于微生物对“我们是谁”的影响的说法充其量是投机性和夸张的。这些概念问题中的一些可能是由于如何研究微生物组的因果能力，而更普遍地涉及微生物组研究中的因果解释。

5.2因果关系

尽管迄今为止，借助微生物组研究的哲学家倾向于专注于形而上学的个性问题，但与微生物组解释相关的问题可能更迫在眉睫科学，现在正在接受哲学审查。这些调查可以朝两个方向发挥作用：使用哲学框架来探索微生物组因果关系的性质，甚至发生这种情况（例如，Lynch等人，2019年），然后利用所获得的见解来进一步反思因果解释的哲学。

例如，Gillies（2019）研究了微生物组研究产生的治疗方案，并提出了一种“因果律”解释来解释此类现象。其他方法采用因果解释框架，例如干预主义（参见 SEP 关于因果关系和可操作性的条目），并提出通过对假定的微生物组因果关系的检查而产生的改进（Attah 等人 2020；Oftedal 2020）。此类分析的一个特别有力的发现是，因果解释的关键维度（稳定性、特异性、比例性）之间的权衡需要进一步的哲学关注。

显然，微生物组研究只是微生物学的一个方面，但它很好地说明了微生物科学哲学丰富性的一般观点。数万亿微生物占据了人类，这意味着关于健康、身体甚至思想（根据一些新兴研究）的传统观点需要用微生物和微生物学的观点来补充。由于一些新知识最近才被大规模分子技术揭示，因此许多最有力和最具“革命性”的主张需要更严格的概念化和分析。但这不仅仅是微生物相关科学的特征。占领人体也不是微生物所独有的：蠕虫（蠕虫）是历史上的人类乘客，并且经常被认为对其宿主具有超过任何危害的全系统利益（例如，Lukeš 等人，2015）。尽管如此，我们预计短期内不会看到有关蠕虫的标准必要专利条目。为了澄清原因，本文最后将重申微生物和微生物学被认为具有哲学价值的几个角度。

6. 为什么微生物和微生物学值得哲学关注

微生物哲学和微生物学超越了其有机体和科学基础。如上所述，无论微生物是用作模型还是生物地球化学的数据来源，它们的含义都更深远。它们构成了人类生活的许多物质方面，从个体身体到生物圈中的每个过程。尽管可以通过多种方式从大型生物体中汲取一般经验，但生物学的广泛领域在很多方面都依赖于微生物，这影响了研究人员对人类等生物体的理解和理论化方式。对于主要对人类或其他动物生物学感兴趣的生物学哲学家来说，如果包括微生物学的角度，总会有某种哲学回报。更普遍的科学哲学家可能会发现，通过关注微生物建模实践可以增强对生命系统模型或实验的理解。

即使对于不是科学哲学家的哲学家来说，微生物学也可以应用于身份、自我、人性和心灵等问题，以产生更广泛的见解和令人惊讶的结论。并非所有这样的结论都是站得住脚的，但研究微生物可能对人类做出贡献的方式可能是一项有价值的工作。例如，考虑一下为什么生活在人体内的数万亿微生物似乎更容易被视为人体的一部分，而少数同样如此的蠕虫通常（但并非总是）被区分为单独的并理想地被驱逐。微生物还为哲学家提供了研究生命本质、因果关系和一般表征等重大问题的简单方法。例如，微生物实验系统可以被视为哲学家在思想实验中操纵的心理结构的物质等价物。关于微生物和其他建模活动的不同之处，还需要了解一些东西。