PředmětyPředměty(verze: 978)
Předmět, akademický rok 2025/2026
   
Teoretická biologie - MS720P693
Anglický název: Theoretical biology
Český název: Teoretická biologie
Zajišťuje: Katedra filosofie a dějin přírodních věd (31-107)
Fakulta: Přírodovědecká fakulta
Platnost: od 2024
Semestr: zimní
E-Kredity: 3
Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
4EU+: ne
Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Poznámka: povolen pro zápis po webu
při zápisu přednost, je-li ve stud. plánu
Garant: Mgr. Jana Švorcová, Ph.D.
prof. Mgr. Karel Kleisner, Ph.D.
Vyučující: prof. Mgr. Karel Kleisner, Ph.D.
Mgr. Jana Švorcová, Ph.D.
Neslučitelnost : MS720P69Z
Je neslučitelnost pro: MS720P69Z, MS720P692, MS720P69K
Anotace
V ZIMNÍM SEMESTRU KAŽDÝ ČTVRTEK 14,00 AŽ 15,30 V SEMINÁRNÍ MÍSTNOSTI KATEDRY P26, Viničná 7!!! (V CH6 se přednáška nekoná!)

Karel Kleisner, Jana Švorcová

Přednáška systematicky seznamuje posluchače biologických oborů s pojmy, teoriemi a širšími souvislostmi biologické reality. Kurz si klade za cíl ukotvit kritické myšlení ve stále rychleji se rozrůstajících řadách posluchačů biologických i jiných oborů a zároveň snížit míru mezioborové izolace. Tematické okruhy vyvedou posluchače za horizont představy o objektivní skutečnosti, aby nakonec zjistil, že pravda je přesto všechno opravdu jen jedna, ale různé obory a heuristiky ji postihují z různých úhlů. Tatáž skutečnost viděna z příliš extrémních úhlů je zkreslená k nepoznání (ne-pravdě-podobná). Tento jednoduchý fakt stojí za diversifikací oborového pole biologie i za rozmanitostí jejích koncepcí a teoretických východisek. Nesnadným cílem teoretické biologie je integrace disparátních modelů skutečnosti do společné teorie biologické organizace.

Tématické okruhy:

1) Co je Teoretická Biologie (TeBi). Smysl a Cíle TeBi. TeBi jako svébytný obor v průběhu 20. století. Funkční okruh jako princip zpětné vazby; stavební kameny teorie obecných systémů a kybernetiky; holistická simplifikace, Einheit vs. Ganzheit (Meyer-Abich). Identifikace specifik biologie vůči nebiologickým oborům. Populational thinking, Tree thinking, Homology thinking.

2) Teorie a její úloha ve vědě. Struktura a kritéria biologické teorie. Metafory a modely ve vědě, role vizuálních metafor (Waddingtonova epigenetická krajina), úloha a kritéria modelu. Biologie a fyzika, generalizace versus zákony. Teorie v krizi a vědecký pluralismus. Strojová metafora, mechanicismus, biologický mechanismus a jeho typy.

3) Stavební kameny organizace. Organismus a jeho části. Selbst-relace (Roux). Úrovně a domény biologické organizace; proces vs. pattern; zdroje variability, ontogenetické generátory variability, procesy usměrňující variabilitu; Ortogeneze (Eimer), Faciliated Variation (Kirschner, Gerhart), Pleiotropie, Orthology–Paralogy (Fitch); Axis Paramoprhism, Partial and Organizational Homology.

4) Organismy jako autonomní agens. Definitorické znaky živých bytostí a autonomních agens, inkluze pracovního cyklu, explorace biosféry, organizace, redundance, plasticita, modularita, anticipace a paměť, komunikace, auto-reference, teleologie. Autopoiesis (Maturana, Varela). Biosémiotika, jazyková metafora života a procesuální biologie.

5) Biologické teorie funkcionality a koncepty funkce. Forma and Funkce (Russel). Pluralita koncepcí funkce v biologii a její důvody. Externalistické a internalistické pojetí funkcionality. Etiologický koncept funkce/ Selected effect function (Neander), koncept kauzální role funkce, Autonomistický koncept funkce/organizational approach to function. Vztah funkcionality a selekce, vztah funkcionality a organické klauzury. Funkční zatížení (Riedl). Funkce a biologický význam.

6) Biologická individualita a její kritéria. Pluralistické a monistické přístupy k individualitě (Pradeu), Stupně individuality (Dorato, Morganti), Individuality a hierarchická teorie selekce (Gould, Lloyd). Individualita a životní cyklus (Godfrey-Smith). Holobiose (Gilbert). Konsensuální koncept biologické individuality.

7) Teoretická morfologie. Matematická definice tvaru a formy, D‘Arcyho transformace, Riemannovská geometrie, Kendallův prostor, tvaroprostor/ shape space, form space/size space. Tvarové proměnné. Variabilita, Disparita, Diversita. Symmetrie, Asymetrie, Antisymmetrie. Statická a vývojová Allometrie; Ontogenetické a evoluční trajektorie. Kovariance, Modularita, Integrace. Heuristické přístupy modelování a zobrazování tvarových transformací.

8) Lamarck a jeho odkaz v dnešní biologii (význam Lamarckovy teorie), neolamarckisté 19. stol a koncept tzv. organické paměti ideové odmítnutí teorií získané dědičnosti (Kammerer, Lysenko). Současné desinterpretace lamarckismu. Srovnání se současností (epigenetika), buněčné učení a evoluce instinktu.

9) Syntetický darwinismus a rozšířená evoluční syntéza (ESS). Od srovnávací embryologie přes evo-devo a developmental systems theory, systems biology až k rozšířené evoluční syntéze. Vztah genotypu, fenotypu a prostředí: fenotypová plasticita, konstrukce niky; holobionti a kooperace v biosféře, Natural genetic engineering (Shapiro).

10) Teorie biologické komunikace, signalizace a semióze. Signální teorie, biosémiotika, philosophical zoology and self-representation of animal form (Portmann), mimicry, deception and functional definition of mimicry (Vane-Wright), polymodalita, multikomponentní signály, teoretické limity exegeze patrnosti exponovaných povrchů. Ontologie a funkcionalita semi-autonomních povrchových struktur a patrností.

11) Konstrukce biologických prostorů. Umwelt (von Uexküll), Raum (Rádl), Niche Construction Theory (Odling Smee, Laland, Feldman), Adaptive landscape & Shifting Balance Theory (Sewall Wright), Developmental landscape (Waddington), Face-Space/Multidimensional Space – MDS (Valentine 1991), Attractor field model (Krumhansl, Tanaka, Corneille), Psychomorphospace (Shaeffer). Interdependence percepce/kognice a fyzikální representace.


Poslední úprava: Švorcová Jana, Mgr., Ph.D. (20.01.2026)
Literatura

Gilbert, S.F., Sapp, J. and Tauber, A.I. 2012. A symbiotic view of life: we have never been individuals. Q. Rev. Biol. 87: 325-341. Doi: 10.1086/668166.

Gilbert, S.F. 2014.Aholobi<;mt birth narrative: the epigenetic transmission of the human microbiome. Frontiers Genet. 5: 282. Doi: 10.3389/fgene.2014.00282.

Gilbert, S.F. and Epel, D. 2015. Ecological developmental biology: The environmental regulation of development, health, and evolutioµ. 2nd edition. Sinauer Associates, Inc.

Müller, G.B. 2007. Evo-devo: extending the evolutionary synthesis. Nat. Rev. Genet. 8: 943-949. Doi: 10.1038/nrg2219.

Newman, S.A. and Millier, G.B. 2000. Epigenetic mechanisms of character origination. J. Exp. Zoo!. 288: 304--317. Doi: 10.1002/1097-0lOX.

Newman, SA., Forgacs, G. and Millier, G.B. 2006. Before programs: The physical origination of multicellular forms. Int. J. Dev. Biol. 50: 289-299. Doi: 10.1387/ijdb.052049sn.

Newman, SA. and Bhat, R. 2009. Dynamical patterning modules: a pattern language for development and evolution of multicellular forms. Int. J. Dev. Biol. 53: 693-705. Doi: 10.1387/ijdb.072481sn

Poslední úprava: Švorcová Jana, Mgr., Ph.D. (18.03.2019)
Výsledky učení

Teoretická biologie – výsledky učení po tematických okruzích

1. Co je teoretická biologie

Student je schopen:

  • Vymezit teoretickou biologii jako svébytný biologický obor a vysvětlit její historický vznik ve 20. století.
  • Vysvětlit smysl a cíle teoretické biologie v kontextu integrace biologického poznání.
  • Interpretovat princip funkčního kruhu, zpětné vazby a základní pojmy teorie obecných systémů a kybernetiky.
  • Vysvětlit význam holistického myšlení v biologii.
  • Identifikovat specifika biologie vůči nebiologickým vědám a aplikovat pojmy populational thinking, tree thinking a homology thinking.

(Příklady: vysvětlete, co je TeBi? Argumentujte potřebu jejího vzniku. Argumentujte témata, která TeBi řeší? Vyložte, v čem se liší biologické myšlení od fyzikálního? Vysvětlete funkční kruh a zpětnou vazbu.)

2. Teorie, modely a metafory ve vědě

Student je schopen:

  • Vysvětlit roli teorie ve vědeckém poznání a definovat kritéria dobré teorie.
  • Rozlišit mezi teorií, modelem a metaforou a vysvětlit jejich heuristickou funkci.
  • Kriticky diskutovat vědecký pluralismus a krize teorií v biologii.
  • Interpretovat význam vizuálních metafor v biologii (např. Waddingtonova epigenetická krajina).
  • Definovat strojovou metaforu a argumentovat výhody a nevýhody tohoto modelu.

(Příklady: Definujte vědeckou teorii? Argumentujte, jak má správná teorie vypadat. Argumentuje, jaké teorie biologie tvoří. Porovnejte fyziku a biologii ve vztahu k teoriím. Objasněte jakou roli hrají modely. Vysvětlete, proč biologie netvoří „zákony“ jako fyzika?)

3. Organizace biologických systémů

Student je schopen:

  • Popsat úrovně biologické organizace a vztahy mezi nimi.
  • Analyzovat zdroje biologické variability a mechanismy její regulace.
  • Vysvětlit pojmy ontogenetické generátory variability, pleiotropie, ortologie a paralogie.
  • Interpretovat různé typy homologií a jejich význam pro biologickou explanaci.

(Příklady: Vysvětlete pojem organizace? Interpretujte jeho historické konotace. Vysvětlete, kak vzniká variabilita a jak je usměrňována.)

4. Organismy jako autonomní agens

Student je schopen:

  • Definovat základní znaky živých organismů a autonomních agens.
  • Interpretovat koncept autopoiesis a jeho význam pro definici živého.
  • Diskutovat vztah teleologie, autoreference a biologické funkce.

(Příklady: Definujte, co znamená autonomie organismu? Vyložte termín autopoiesis a jeho hlavní atributy? Interpretujte, jak lze chápat teleologii v biologii?)

5. Funkce a funkcionalita v biologii

Student je schopen:

  • Rozlišit hlavní koncepce biologické funkce a vysvětlit důvody jejich plurality.
  • Porovnat externalistické a internalistické pojetí funkce.
  • Analyzovat vztah mezi funkcí, selekcí a organickou klauzurou.
  • Interpretovat pojem biologického významu a jeho vztahu k funkci.

(Příklady: Vysvětlete, co je biologická funkce? Srovnejte externalistické a internalistické pojetí funkce. Argumentujte, jak souvisí s evolucí a organizací organismu?)

6. Biologická individualita

Student je schopen:

  • Definovat biologickou individualitu a vysvětlit její problematičnost.
  • Porovnat monistické a pluralistické přístupy k individualitě.
  • Interpretovat stupně individuality a jejich vztah k hierarchické selekci.
  • Vysvětlit význam životního cyklu pro vymezení individuality.

(Příklady: Definujte biologickou individualitu. Jaké přístupy k individualitě je možné interpretovat.)

7. Teoretická morfologie

Student je schopen:

  • Vysvětlit matematické a geometrické přístupy ke studiu tvaru a formy.
  • Interpretovat pojmy shape space, form space a jejich biologický význam.
  • Rozlišit variabilitu, disparitu a diverzitu.
  • Analyzovat symetrii, asymetrii a allometrii v ontogenezi a evoluci.
  • Vysvětlit pojmy modularita, integrace a kovariance tvarů.

(Příklady: Argumentujte, jak lze teoreticky popisovat tvar organismů? Vyložte, jak souvisí tvar, vývoj a evoluce? Analyzujte termíny symetrie, asymetrie, allometrie.)

8. Lamarckismus a jeho interpretace

Student je schopen:

  • Vysvětlit původní Lamarckovu teorii a její historický význam.
  • Porovnat klasický lamarckismus s neolamarckistickými koncepcemi 19. století.
  • Kriticky zhodnotit ideové odmítnutí dědičnosti získaných vlastností.
  • Diskutovat moderní dezinterpretace lamarckismu.
  • Interpretovat vztah lamarckovských myšlenek k epigenetice a buněčnému učení.

(Příklady: Argumentujte, čem spočívá Lamarckův odkaz? Uveďte, jaké nejčastější dezinterpretace jsou s Lamarckovým učením nejčastěji spojovány. Definujte pojem organic memory z 19. století. Posuďte, zda je epigenetika „nový lamarckismus“? )

9. Syntetický darwinismus (moderní syntéza) a rozšířená syntéza

Student je schopen:

  • Popsat vznik a základní principy syntetického darwinismu.
  • Vysvětlit důvody vzniku rozšířené evoluční syntézy.
  • Analyzovat vztah genotypu, fenotypu a prostředí.
  • Interpretovat pojmy fenotypová plasticita, konstrukce niky a evolvabilita.
  • Diskutovat roli holobiontů, kooperace a genetického inženýrství přírody.

(Příklady: Vysvětlete, v čem spočívají hlavní myšlenky moderní syntézy? Uveďte zásadní pojmy, které byly definovány během této syntézy. Argumentujte, proč nestačí klasická syntéza? Vysvětlete, jaká témata a proč se do moderní syntézy nevešla? Shrňte, co přináší ESS nového?)

10. Procesuální filosofie a biosémiotika jako nemechanistické metafyziky pro současnou biologii

Student je schopen:

  • Definovat přínos procesuální biologie
  • Kategorizovat zásadní rozdíly oproti tradované substanciální metafyzice
  • Definovat pojem umwelt a funkční okruh
  • Vyložit Uexküllův vliv na současnou filosofii biologie
  • Kategorizovat jednotlivé typy znaků v biologických systémech
  • Diskutovat ontologii a funkci povrchových struktur organismů.
  • Kriticky zhodnotit limity interpretace biologických znaků a signálů.

(Příklady: Srovnejte procesuální a substanciální ontologii v biologickém uvažování. Argumentujte výhody jednotlivých přístupů. Interpretujte Uexküllův odkaz pro současnou biologii. Upřesněte, co znamená, že živé interpretuje?)

11. Konstrukce biologických prostorů

Student je schopen:

  • Vysvětlit pojmy Umwelt, niche construction a adaptační krajina.
  • Porovnat různé typy biologických a vývojových krajin.
  • Interpretovat koncepty multidimenzionálních biologických prostorů.
  • Analyzovat vztah mezi percepcí, kognicí a biologickou realitou.
  • Diskutovat modely atraktorových polí a jejich biologické aplikace.

(Příklady: Vysvětlete pojmy… Argumentujte, proč je niche construction evoluční proces. Srovnejte různé interpretace biologického prostoru. Definujte pojem atraktorového pole.)

 

Poslední úprava: Švorcová Jana, Mgr., Ph.D. (20.01.2026)
 
Univerzita Karlova | Informační systém UK