Kristalizacija življenja

Kristalizacija življenja

Oddaja
4. 10. 2020 - 12.00

Lepo pozdravljene in pozdravljeni v letošnji prvi popočitniški oddaji Frequenza della scienza. V današnji oddaji se bomo posvetili veji biologije - teoretični biologiji. Vendar v oddaji ne bomo spoznali celotnega področja teoretične biologije, temveč se bomo osredotočili le na en koncept ter poskušali razjasniti pomen, kakršnega ima v teoretični biologiji. Tema današnje oddaje in biološki koncept, ki ga bomo poskusili razjasniti, je samoorganizacija. 

Razlago samoorganizacije bomo poskusili podati prek pogovora s teoretskim biologom Stuartom Kauffmanom iz Združenih držav Amerike. Koncept samoorganizacije ima centralni pomen v Kaufmannovi razlagi številnih fenomenov znotraj biologije - od prvega pojava življenja do organizacije ekosistemov. V današnji oddaji si bomo ogledali koncept samoorganizacije, kot je ta podrobno predstavljen v Kauffmanovi knjigi The origins of order iz  leta 1993 ter v skrajšani različici v knjigi At home in the universe iz leta 1995. 

Teoretična biologija namesto z izvajanjem laboratorijskih poskusov na dejanskih organizmih pristopa k raziskovanju živega z uporabo matematičnih modelov. Vzporednice z njo lahko najdemo v moderni kognitivni znanosti. Slednja si pogosto pri razlagi delovanja umskih procesov pomaga z matematičnimi modeli. Reduciranje miselnih postopkov na matematične modele se zanaša na par osnovnih predpostavk. Na primer, ena pomembna predpostavka, ki izredno poenostavi modeliranje, je, da se kompleksno delovanje posamezne živčne celice lahko zreducira na binarna stanja - prižgano, ugasnjeno. Ena, nula ali aktivna ali neaktivna. 

Kar se s takšno poenostavitvijo izgubi v smislu natančnosti posamezne enote, se pridobi pri možnosti modeliranja umskih dejavnosti s pomočjo matematičnih operacij. Na kratko: delovanje možganov postane podobno kompleksnemu računalniškemu programu. Ni čudno, da je na zgodnjo kognitivno znanost pomembno vplival Alan Turing - oče modernega računalništva.

Teoretična biologija pristopa k raziskovanju živega iz podobnega kota kot moderna kognitivna znanost. Serijo kompleksnih interakcij med molekulami, geni in organizmi poenostavi v števne interakcije. Razvoj odraslega organizma se tako lahko obravnava kot delovanje kompleksnega algoritma, ki nadzoruje izražanje genov. Nadalje se informacijo v genomu prav tako lahko predstavi kot informacijo v obliki nul in enk. Ko lahko interakcije med elementi sistema izrazimo v obliki matematičnih modelov, lahko simuliramo obnašanje kompleksnih bioloških procesov, ki bi jih težko enostavno spremljali eksperimentalno. Eden takšnih procesov je evolucija. 

Gost današnje oddaje, doktor Stuart Kauffman, je v svojih raziskovanjih k evoluciji pristopal prav s pomočjo teoretskih in matematičnih modelov. Na podlagi svojih izsledkov je predlagal, upravičeno ali ne, da naravna selekcija ni edino gonilo razvoja bioloških sistemov, temveč igra pri razvoju organizmov ključno vlogo tudi samoorganizacija. Da razumemo subverzivnost takšne trditve, si moramo ogledati, kako se organizacija živega razume z vidika darvinistične biologije.   

Biologi pred Darwinom so poskušali pojasniti morfologijo živega s sklicevanjem na določene osnovne zakone narave, ki usmerjajo razvoj vseh oblik življenja. Čeprav teh zakonov niso poznali, je paradigma biologije tistega časa bila tesno povezana z napredkom, ki ga je v fiziki prinesla Newtonova postavitev pravil gibanja vseh teles. Kot analogijo lahko uporabimo primer tvorbe kristalov. Oblika kristalov je posledica termodinamskih in kinetičnih zakonov, ki veljajo enako za vse oblike kristalov. Množica oblik kristalov ter njihova medsebojna podobnost sta tako posledica skupnega fizikalnega zakona. Podobno so si biologi pred Darwinom zamišljali pravila oblikovanja živega. Konjska noga, ribja plavut in krilo žuželke - vse te oblike so bile izraz nekaterih bolj osnovnih, a univerzalnih pravil oblikovanja živega. 

Zanimivost Darwinove teorije evolucije pa je prav v njeni različnosti od Newtonove teorije gibanja. Pojavitev naključnih mutacij ter naravna selekcija sicer sledita fizikalnim pravilom. Vendar se mutacije lahko pojavijo na katerem koli mestu v genomu, brez determinističnega pravila, kje točno se bodo pojavile. Mutacije se prav tako pojavijo ne glede na to, ali nastala sprememba koristi ali škoduje organizmu. Vnos naključja v sam pojav organizacije odvzame možnost začrtanja jasnih, newtonskih pravil, v katero smer se bo razvilo življenje. 

 

Izjava 1

 

Vse od Darwinove teorije evolucije je bila naravna selekcija poglavitna razlaga organizacije v biologiji. Urejenost molekularnih sistemov, usklajenost genetskih omrežij, prilagojenost organov svojemu okolju - vse se je dalo razložiti z naključnimi mutacijami in odbiranjem manj prilagojenih posameznikov. 

Ponovni vnos ideje samoorganizacije v biologijo se tako na prvi pogled zdi kot vrnitev biologije v čas pred Darwinom in ponoven poskus uvedbe nekaterih osnovnih zakonov, ki določajo razvoj živega. Vendar, kot opozarja Stuart Kauffman, princip samoorganizacije ne zanika obstoja naravne selekcije, temveč se prej ponuja kot njeno dopolnilo. V Kauffmanovi sliki si lahko predstavljamo delovanje evolucije kot delovanje na sisteme, ki so že nagnjeni k samoorganizaciji. 

 

Izjava 2

 

Kako torej misliti samoorganizacijo ter kakšno vlogo ima ta v usmerjanju evolucije? Preden nadaljujemo, si privoščimo krajši glasbeni premor. 

 

Vmesni komad

 

Poslušate oddajo Frequenza della scienza, v kateri nadaljujemo s temo samoorganizacije v biologiji.

Osnovna značilnost vsega živega je vzdrževanje določenega stanja nasproti spremembam v okolju. Tej lastnosti pravimo homeostaza in je pogoj vsega živega na zemlji. Homeostazo opazimo na različnih nivojih organizacije živega - lahko nastopa kot meja med znotraj in zunaj celice, kot vzdrževanje telesne temperature ali pa zagotavljanje celičnega okolja v ozkem območju kislega ali bazičnega pH. 

Opisana stanja so nujna za izvajanje življenjskih procesov, kot so generiranje energije iz energetsko bogatih molekul, gibanje, razmnoževanje ter druge funkcije. Dalje pa prisotnost homeostaze predpostavlja obstoj določenih celičnih mehanizmov, ki vsako spremembo v stanju organizma poskuša povrniti v predhodno stanje. Tako se na primer telo če se pregreje pod vročim soncem, začne znojiti. Podobno se celica, če je njen pH prenizek ali previsok, odzove na način, da privede stanje nazaj v območje normalnega. 

Organizmi in celice se tako na spremembe v okolju, do določene mere, odzivajo predvidljivo oziroma stabilno. V hipotetičnem okolju s konstantnimi pritiski in variacijami okoljskih parametrov bi idealna celica bila rigidna struktura, ki se na določeno spremembo vedno odzove z enakim povratnim mehanizmom. Vendar okolje, v katerem živimo, ni konstantno. Kompleksna mreža interakcij med spreminjajočim se okoljem, organizmom ter drugimi organizmi zagotavlja, da redkokatera oblika odziva ustreza dani spremembi v vseh obdobjih zgodovine sveta. Popolna rigidnost bi tako privedla do hitrega izumrtja organizma zaradi nemožnosti prilagoditve na nove razmere. Določena mera fleksibilnosti ter nagnjenost k spreminjanju v odzivu sta zato potrebni.  

Pri razumevanju vpliva sprememb na preživetveno sposobnost organizmov si biologi in biologinje pogosto pomagajo s tako imenovanimi evolucijskimi landscapei oziroma pokrajinami. 

 

Izjava 3

 

Vzemimo primer evolucijske pokrajine za določen encim. Predstavljajmo si hribovito pokrajino, polno gora, dolin in kanjonov. Če gledamo tloris pokrajine, predstavlja vsaka točka na zemljevidu drugačno aminokislinsko zaporedje proteina. Območja, kjer so najvišji vrhovi, predstavljajo aminokislinsko zaporedje, pri katerem encim najbolj optimalno katalizira določeno kemijsko reakcijo - na primer, da najhitreje proizvede določen produkt. Nasprotno predstavljajo najgloblji kanjoni na zemljevidu  aminokislinska zaporedja, ki najslabše katalizirajo reakcijo. 

 

Izjava 4

 

Če začnemo z naključnim proteinskim zaporedjem, katalitična aktivnost takšnega encima skoraj gotovo ne bo najboljša. Sedaj pa podvržemo naš protein naravni selekciji. Skozi generacije bo aminokislinsko zaporedje podvrženo naključnim mutacijam, zaradi česar se bo aktivnost proteina spreminjala. Nekatere spremembe v zaporedju bodo privedle do tega, da se bo protein povzpel po goratem pobočju. Takšni proteini bodo imeli višjo aktivnost in bodo zaradi tega, tako predpostavljamo, povečali fitnes organizma. Spet druge spremembe bodo nasprotno privedle do tega, da se bo protein premaknil še globlje v dolino, zaradi česar bo imel nižji fitnes. Posamezniki z nižjim fitnesom bodo postopoma izločeni iz populacije, medtem ko se bodo osebki z višjim fitnesom v populaciji razširili in se v nadaljnjih generacijah naprej spreminjali. Protein se bo spreminjal in v določenem preteku generacij dosegel lokalni maksimum - to je, v naši podobi zemljevida, enega od gorskih vrhov v pokrajini. 

Takšni razlagi evolucije je treba nemudoma dodati dve opombi. Prvič, vrhovi hribov niso nujno sklenjena veriga, temveč so ločeni z dolinami, planotami in prepadi. Ker so naključne spremembe redko dovolj velike, da bi lahko protein skočil z enega vrha na drugega, je pogosto primoran počasi se plaziti po dolini navzdol, preden se lahko povzpne na sosednji vrh. A kot smo dejali, se spremembe, ki znižajo fitnes organizma, težje ohranijo v populaciji kot obratno. Proteini, ki bodo dosegli določen vrh v katalitični pokrajini, se bodo zato zadrževali v bližini vrha. 

Drugič, podobno kot se resnični teren spreminja skozi tisočletja, se tudi teren, v katerem deluje evolucija, skozi čas spreminja. Spremembe se dogajajo zaradi vpletenosti organizma v kompleksno mrežo odnosov med organizmi iste vrste, organizmi drugih vrst ter okolja organizmov. Ko se katerikoli člen v mreži odnosov spremeni, ta sprememba povleče s sabo druge elemente, s katerimi je člen povezan. Posledica takšne spremembe je zato konstantno preoblikovanje terena evolucijske pokrajine. Zaradi tega se pozicije vrhov in dolin v evolucijski pokrajini premaknejo. Lastnosti, ki so bile predhodno višje na terenu, se lahko spustijo in obratno. Predvidevanje optimalnih genetskih niš za določeno lastnost je še vedno praktično nemogoče.

Do sedaj povedano se še povsem sklada z darvinističnim dojemanjem sprememb in ustvarjanja urejenosti organizmov. Naravna selekcija poskrbi, da postopne spremembe v genomu privedejo lastnosti do njihovih lokalnih vrhov na evolucijski pokrajini. Ti lokalni vrhovi predstavljajo navidezno stabilno organizacijo organizma, pri kateri njegove lastnosti skupaj delujejo v urejenem sistemu ter zagotavljajo ustrezno soočanje živega s svojim okoljem. 

Tako imenovana neodarvinistična teorija evolucije je splošna oznaka za sintezo teorije dedovanja genov z Darwinovo teorijo evolucije in naravne selekcije. Neodarvinizem je v zadnjem stoletju postala prevladujoča teorija, po kateri se razlaga razvoj novih lastnosti ter, posledično, novih vrst. Vendar se ponuja vprašanje: Ali neodarvinistična teorija zadostuje za razlago vseh prilagoditev organizmov? Ali ji je treba dodati še kakšno drugo pravilo? Po glasbenem premoru bomo nadaljevali z razlago, kako ideja samoorganizacije dopolnjuje naše razumevanje neodarvinistične ideje evolucije. 

 

Vmesni komad

 

Pozdravljeni znova v oddaji Frequenza della scienza na valovih Radia študent. 

Če povzamemo neodarvinistični pogled na evolucijo, lahko, poenostavljeno, razberemo dve poglavitni značilnosti njenega delovanja. Prva značilnost je princip postopnega razvoja -  spremembe se torej odvijajo postopoma, v korakih, pri čemer je vsak naslednji korak nadaljevanje prejšnjega. V takem pogledu ni velikih preskokov, velike spremembe pa se zgodijo kot kopičenje mutacij v genomu ter se ne zgodijo iznenada. Sprednje okončine se ne razvijejo v krila v generaciji ali dveh.

Druga značilnost je nekakšno izumljanje bioloških naprav na mestu. Evolucija vedno deluje v določenem zgodovinskem trenutku vrste - na razpolago ima tako določene molekule, tkiva, organe, ki jih vrsta poseduje. Ti gradniki organizma lahko nato služijo za razvoj novih, predhodno povsem nepovezanih funkcij. Tako so se lahko, na primer, prvi zobje razvili iz lusk rib, čeprav je biološka vloga zob in lusk povsem drugačna. Teorija evolucije zaradi te značilnosti odvzame predhodnim teorijam razvoja vrst njihov teleološki značaj - vrste se ne razvijajo po določenem načrtu, ki določa končno strukturo. Evolucija je v tem pogledu, z besedami Richarda Dawkinsa, slepi izdelovalec ur. 

Kako bi lahko grafično prikazali takšno slepo iskanje optimalnih struktur? Vzemimo izredno poenostavljen primer živega organizma modre barve. Okolje, v katerem se naš organizem nahaja, je takšno, da imajo bolj modri organizmi več potomcev. Bolj kot je osebek moder, večji fitnes bo ta imel. Predpostavimo še, da modro barvo določa 10 genov, ki so lahko v dveh stanjih - stanju, ki poveča modro barvo organizma, ter stanju, ki jo zmanjša. Če naredimo polje, ki predstavlja vse možne kombinacije naših genov, dobimo pokrajino, kjer določene točke predstavljajo genske kombinacije za bolj modre organizme. Točno določene kombinacije privedejo do najbolj modrih organizmov - to so vrhovi na naši evolucijski pokrajini, ki predstavljajo genotipe z najvišjim fitnesom. 

Recimo, da se naš modelni organizem v svoji evolucijski zgodovini nahaja nekje na svetlo modri točki genotipske karte. Njegovi potomci bodo zaradi naključnih mutacij imeli rahlo spremenjen genotip od svojega starša - nekateri bodo bolj modri, drugi manj. Ker imajo v našem hipotetičnem svetu bolj modri organizmi več potomcev, bo v naslednjih generacijah prevladovalo vedno več bolj modrih organizmov. Takšno izločanje manj modrih osebkov iz populacije bo vodilo celotno vrsto proti genotipu, ki bo proizvedel najbolj modre osebke. V primeru, da se okolje ne bo spremenilo ter bo modra predstavljala dolgoročno evolucijsko prednost, se bo populacija zadrževala v bližini našega hipotetičnega genotipa. 

Kauffman v svojem razmišljanju o evoluciji prepozna pomembno napako takšnega modela postopnega vzpenjanja proti genotipskemu vrhu. V realnem svetu namreč posamezni geni redko učinkujejo neodvisno od drugih genov. Spremenjena oblika enega gena ne spremeni samo delovanja samega sebe, temveč vpliva tudi na delovanje številnih drugih genov. V našem hipotetičnem primeru bi tako en korak proti bolj modremu organizmu lahko pomenil dva koraka nazaj, proti bolj belemu organizmu. In obratno, en korak proti belemu lahko pomeni tri korake proti modremu.

Do te interakcije med posameznimi geni pride zaradi same narave živega, ki je, v svojem bistvu, prav preplet skupnega delovanja različnih bioloških molekul za doseganje določenih funkcij. Sprememba enega člena živega ne vpliva samo na ta določen člen, temveč tudi na vse ostale, ki so z njim povezani. Če izpuliš živali zobe, ne vplivaš samo na število njenih zob, temveč tudi, posredno, na njeno presnovo, saj ne bo mogla več jesti. Podoben princip velja na nivoju genov in bioloških molekul.

Stuart Kauffman je zato pri uporabi evolucijskih pokrajin dodal novo spremenljivko, ki enostavno, a pomembno, spremeni nastalo pokrajino. Za vsak gen v pokrajini je določil vrednost K, ki pove, s koliko drugimi geni je posamezen gen v interakciji. 

V naši hipotetični pokrajini, ki določa genetiko modre barve, je bila vrednost K 0 - saj noben gen ni vplival na delovanje drugega. Hipotetično gredo lahko vrednosti K vse do števila vseh genov v sistemu. Jedro Kauffmanovega raziskovanja ter njegovega argumenta za samoorganizacijo živega je prav v opazovanju, kako se delovanje evolucije spreminja, če spreminjamo vrednost K - torej spreminjamo, s koliko drugimi elementi je posamezen element v sistemu povezan.

Za velike sisteme si na pamet težko predstavljamo, kako povezanost posameznih elementov vpliva na zgradbo evolucijskega terena. Vendar lahko z računalniškimi modeli in simulacijami predstavimo določene značilnosti takšnih terenov. Primer modeliranja nam predstavi Stuart Kauffman, za svoj primer pa uporabi povezavo sistema genov, pri kateri izražanje enega gena vpliva na delovanje drugega gena.

 

Izjava 5

 

Ustavimo se še za trenutek pri našem primeru modrega genotipa, pri katerem vsak gen deluje samostojno, neodvisno od drugega. Pokrajina pri vrednosti K 0 bi tako bila pokrajina z zgolj enim visokim vrhom, saj bi samo točno določena kombinacija genotipa privedla do najbolj modrih organizmov. Ker so elementi med sabo nepovezani, mutacija enega elementa v drugega ne bi vplivala na obliko terena - še vedno bi ob mutacijah genoma imeli pokrajino z enim najvišjim vrhom. Vzpenjanje po takšnem terenu bi bilo relativno enostavno, ker je pri vsakem koraku jasno, ali si višje ali nižje.

Razvoj po takšnem terenu je razmeroma jasen in enosmeren - organizem se v evoluciji vzpenja proti vrhu. Vendar, tako trdi Stuart Kauffman, obstaja problem. Tereni, pri katerem so členi med sabo neodvisni, so izredno slabo prilagodljivi na spremembe. Predstavljajmo si, da se okolje, v katerem biva naš modri organizem, spremeni. Naenkrat postane evolucijska prednost biti rdeč. Na našem evolucijskem terenu postane modri vrh naenkrat globoka dolina, v daljavi pa se pojavi nov lokalni optimum - rdeči vrh. Naš organizem bo moral tako znova korak za korakom postopati proti rdečemu vrhu. V konstantno spreminjajočem se okolju bi bilo izumrtje takšnega organizma praktično neizbežno.

Sedaj pa poglejmo drugi ekstrem, pri katerem je vsak element odvisen od vseh ostalih. Zaradi izredne povezanosti sistema bi vsaka mutacija privedla do reorganizacije vsega terena; vrhovi bi postali doline in obratno. Razvoj na takšnem terenu ne bi imel nobene orientacije, v katero smer se mora razvijati, saj bi vsak naslednji korak povsem spremenil predhodni teren. Na kratko: takšen sistem bi bil povsem kaotičen, brez dolgo časa prisotnih vrhov. Po našem intuitivnem dojemanju, bi tak sistem vodil stran od organizacije, kar bi z vidika nastanka življenja vodilo v nemožnost razvoja življenja nasploh. 

Spoznali smo dva kvalitativno različna sistema - povsem nepovezanega in povsem povezanega. Sedaj pa se lahko vprašamo, na kateri točki preide sistem iz enega v drugega - iz kaotičnega v urejenega. To naredimo s postopnim zmanjševanjem števila interakcij med členi znotraj sistema, torej zmanjševanjem vrednosti K. Modeliranje takšnih sistemov je pokazalo, da sistem ostaja kaotičen, dokler ne pridemo do stanja, pri katerem je delovanje vsakega člena odvisno od dveh drugih členov. Na tej točki se zgodi fazni prehod iz kaotičnega sistema v urejen sistem. Sistem je v tem stanju že urejen, vendar stoji tik na robu kaosa: 

  

Izjava 6

 

Sistemi se, ne glede na svojo velikost, začnejo obnašati urejeno, ko zmanjšajo število interakcij med posameznimi členi v sistemu. Po Kauffmanovih izračunih je stanje kritičnosti sistema, torej stanje prehoda med organiziranostjo in neredom, doseženo, ko vsak člen interagira s približno dvema drugima členoma. Meja kritičnosti je torej pri vrednosti K 2. Če parafraziramo Štoparski vodnik po galaksiji - odgovor na vprašanje o urejenosti vseh sistemov ni 42, temveč 2. 

 

Izjava 7

 

Če podamo zmanjšanje kompleksnosti za naključni sistem še v številkah: Sistem s 100 tisoč členi, v katerem je vsak člen lahko v dveh stanjih, ima lahko 10 na 30 tisoč različnih stanj. Veliko več, kot je vseh atomov v vesolju. Pri vrednosti K 2 se sistem spontano organizira na zgolj 317 stanj ponavljajočih se ciklov. Organizacija pa se v kompleksnih sistemih ne pojavi kot posledica čudežnih sil, temveč kot posledica medsebojnega delovanja členov, pri katerem vsak člen lahko ali prižge ali ugasne dva druga člena. 

Red in organizacija tu nista več razumljena kot obstoj ene statične ravnovesne konfiguracije, temveč dinamično - kot obstoj zaporedja konfiguracij, skozi katere se v določenem sosledju giblje sistem. Pomagamo si lahko z metaforično podobo lijaka, v katerega odteka voda. Vse molekule vode se, posamezno, gibljejo neurejeno, vendar se globalno premikajo v smeri lijaka. Takšnim globalnim stanjem, kot je naš lijak, pravimo atraktor.

 

Izjava 8

 

Poleg samoorganiziranosti je prednost opisanih sistemov, po Kauffmanu, da so izredno prilagodljivi, a hkrati zagotavljajo zadostno stabilnost ob spremembah. Kot smo že dejali v prvem delu oddaje, pravimo, da takšni sistemi lahko vzdržujejo homeostazo. Vrnimo se k našim goratim evolucijskim pokrajinam, kjer vrhovi pomenijo visoki fitnes organizma. Pri vrednosti K 2 se vrhovi zberejo v skupno gorovje. Sprememba enega člena sistema bo v večini primerov le rahlo preoblikovala gorovje, ki se bo še vedno nahajalo na približno istem mestu pokrajine. Klanec proti vrhu gorovja bo ob spremembi enega člena še vedno ostal klanec. Evolucija ima na tak način zagotovljen smerokaz za premikanje proti področju z višjim fitnesom.

Čeprav bo večina mutacij v organizmu privedla do rahlega preoblikovanja terena, pa bo majhen delež uspel bolj dramatično spremeniti pozicijo vrhov in dolin v evolucijski pokrajini. Ta značilnost sistemov na robu kaosa omogoča, v primeru spremembe okolja, hitro prilagoditev organizmov okoli novih optimumov. 

Opisana situacija velja za en organizem v okolju. Da pridemo do evolucije, kakršna se odvija v realnem svetu, moramo dodati v naš model še koevolucijo med vrstami.

 

Izjava 9

 

Ko imamo enkrat na mestu že samoorganizirane sisteme, lahko nato na njih učinkuje naravna selekcija. Ali povedano drugače, darvinistična evolucija izpili že izoblikovane sisteme, da postanejo ti še bolj prilagojeni na svoje okolje. A kot kažejo modeli, naravna selekcija niti ni potrebna, da se razvijejo organizirani kompleksni sistemi. 

Stuart Kauffman s svojimi modeli ponudi prepričljivo razlago spontanega pojava samoorganizacije v kompleksnih sistemih. Hkrati modeliranje sistemov na robu kaosa omogoča interpretiranje nekaterih še nerešenih vprašanj biologije, za razlago katerih žal v tej oddaji ni dovolj časa. Lahko naštejemo le nekaj primerov: razlaga nastanka prvih oblik življenja iz prajuhe, bliskovit razvoj živalskih debel v kambrijski eksploziji pred približno 540 milijoni let, predvidevanje, koliko različnih celic bo imel posamezen organizem glede na število svojih genov, zorenje imunskega sistema ter drugo.  

Vendar se je na tej točki dobro vzdržati prenaglih sklepanj na podlagi modelov, kot to pogosto počne Kauffman. Njegovi modeli so namreč povsem abstraktni in temeljijo zgolj na logičnih povezavah členov v sistemu. Kot so opozorili že nekateri kritiki Kauffmana, lahko isti model zaradi tega uporabimo za raziskovanje medmolekulskih, medceličnih ali medosebnih odnosov, model pa ponudi podobno obnašanje na vseh nivojih. Vendar mora biti prehod z abstraktnega modela na dejansko stanje v naravi še dokazan. 

V realnem poteku evolucije redkokdaj naletimo na idealizirano situacijo, kot jo predstavljajo Kauffmanovi modeli. Resnična kavzalnost med elementi je lahko veliko bolj dinamična in prilagodljiva, kar omogoča sočasno vključevanje več kot dveh členov v razmerje brez izgube organizacije. To ne pomeni, da so takšne simulacije poteka evolucije nekoristne ali neresnične. Pomeni le, da je težko empirično potrditi obstoj samoorganizacije v realnem svetu. 

A kljub temu so razmišljanja o obstoju samoorganizacije lahko dramilo iz ortodoksnih razumevanj darvinistične evolucije. Obstoj variabilnosti z naravno selekcijo je nedvoumno potrjen, ostaja pa vprašanje, ali je to edini mehanizem, ki omogoča organizacijo živega. Pri razmišljanju o teh mehanizmih se moramo izogniti ponovni regresiji v neznanstveno razumevanje razvoja vrst, kar, vsaj v teoriji, koncept samoorganizacije zmore. Ali samoorganizacija kompleksnih sistemov na tak način poteka tudi v realnem svetu, pa bodo morali raziskovalci še eksperimentalno pokazati za vsak raziskan sistem posebej. 

 

Oddajo je pripravil Arne.

Brala sva Pia in Rasto

Tehniciral je

Lektoriral je Žiga.

 

facebook twitter rss

 

Podprite kakovostne radijske vsebine tudi v koronski dobi, kliknite na

 

Prikaži Komentarje

Komentiraj

Plain text

  • No HTML tags allowed.
  • Spletni in e-mail naslovi bodo samodejno pretvorjeni v povezavo.
  • Samodejen prelom odstavkov in vrstic.

Z objavo komentarja potrjujete, da se strinjate s pravili komentiranja.

randomness