Biologija je veda o živih bitjih ... kajne? Pozdravljeni v tokrat bolj teoretično obarvani oddaji Frequenca della Scienza, v kateri se posvečamo teoriji biološke avtonomije. Gre za staro idejo, ki pa v zadnjem času dobiva nova, nekoliko bolj znanstvena oblačila. Njenemu povratku na idejno prizorišče med drugim botruje obujeno zanimanje za pojem organizma kot temeljne kategorije v biološki razlagi.

Če za začetek zelo poenostavimo, gre za dobro staro zgodbo o napetosti med organicističnimi in redukcionističnimi razlagami v biologiji. Tabor redukcionistov rad ... no ja, reducira biološke pojave: multicelične organizme na delovanje celic, celice na delovanje makromolekul, makromolekule na delovanje še manjših molekul in tako dalje, dokler ne pridemo do tiste najbolj čiste in čislane izmed naravoslovnih ved. Po drugi strani pa tradicija organicizma poudarja nereducibilnost celote na svoje gradnike, krožno vzročnost in tako dalje. 

Za kontekst naše trenutne zgodbe je relevantno, da se je tehtnica v drugi polovici dvajsetega stoletja prevesila v smer redukcionističnih razlag. Čeprav je bil organizem dolgo časa v središču biološke teorije, so sredi stoletja njegovo vlogo v biološki razlagi namreč začeli nadomeščati nivoji pod njim, specifično geni, ter nivoji nad njim, specifično populacije. Kot zapiše filozof biologije Daniel Nicholson, je to mogoče razumeti kot teoretično posledico dveh ključnih trenutkov v biologiji dvajsetega stoletja: premika k paradigmi moderne sinteze v evolucijski teoriji ter revolucije v molekularno-bioloških tehnikah. 

Kot ste na valovih 89,3 že lahko slišali v preteklosti, je še na začetku dvajsetega stoletja na idejnem prizorišču tekmovalo več različic evolucijske teorije. Z raziskovalnim napredkom v genetiki se je kot zmagovalka vzpostavila moderna sinteza, ki je darvinistično teorijo naravne selekcije reinterpretirala v okvirih Mendlovih zakonov dedovanja. Med drugim je to pomenilo opredelitev evolucije kot spremembe v pogostosti alelov na nivoju populacije. 

Po drugi strani pa je s prevzemom novih analitskih tehnik, ki so prihajale iz vrst biofizike in biokemije, na prizorišče stopila molekularna biologija. Ko sta Watson in Crick leta 1953 okarakterizirala molekulo DNK, je to sprožilo zelo uspešen raziskovalni program. Molekularna biologija je identificirala glavne makromolekularne gradnike celic, to pa je vodilo do številnih izboljšav v našem razumevanju različnih bioloških struktur in njihovega delovanja. Vse bolj se je uveljavljala tudi ideja »genetskega programa«, ideja, da genetski zapis vsebuje celokupen sklop pravil za izgradnjo in delovanje organizma v odrasli dobi. 

Za trenutek se je zdelo, da se da obstoj in obnašanje vseh bioloških pojavov razložiti s sklicevanjem na gene. V takšni genocentrični teoriji so geni edine enote dedovanja, popolnoma določajo razvoj organizma, prilagojenost organizmov na okolje pa je posledica naključnih sprememb v frekvencah alelov in pritiska naravne selekcije. Skozi genocentrične oči je organizem zgolj epifenomen, senca genov, brez kakršnekoli moči vplivanja na pogoje svojega obstoja. Kot se je izrazil Richard Dawkins, eden bolj poznanih zagovornikov genocentrizma, so organizmi zgolj robotski nosilci genov, slepo sprogramirani da ohranjajo sebične gene, ki jih odbira naravna selekcija. Kot taki so, organizmi namreč, nepotrebni za vključevanje v razlago bioloških pojavov, saj razlagi ničesar ne dodajo, česar se ne bi dalo reformulirati v besedišču interakcije molekul pod nadzorom genov. 

A situacija se je pričela spreminjati. V zadnjih desetletjih se vse več biologov in filozofov biologije, tudi na račun novih empiričnih odkritij, vrača k organizmu kot avtonomnemu razlagalnemu nivoju v biologiji. Prej omenjeni Nicholson prepozna tri glavne razloge, ki tovrstnemu povratku botrujejo.

Po eni strani v znanstveni skupnosti že nekaj časa poteka debata, ali lahko moderna sinteza res pojasni vso evolucijsko dinamiko ali pa ji je potrebno pridružiti tudi nekatere druge mehanizme, ki usmerjajo evolucijo poleg naravne selekcije. Kot drugo počasi postaja jasno, da nas molekularni redukcionizem pripelje le do neke točke razumevanja bioloških pojavov. Med drugim je vse bolj očitno, da genom preprosto ne vsebuje vseh informacij za popolno določitev fenotipa odraslega organizma.

Kot tretji razlog pa Nicholson navaja obujen znanstven interes glede vprašanja narave življenja. Dejstvo, da se je biologija druge polovice dvajsetega stoletja osredotočala predvsem na pod- in nadorganizmske procese, implicira, da je tudi vprašanje tega, kaj življenje sploh je, stopilo v ozadje biološkega proučevanja. Kako točno, če sploh, se živa bitja razlikujejo od neživih sistemov? So organizmi res enaki strojem? Čeprav so vsi trije razlogi med seboj povezani, se bomo v nadaljevanju oddaje posvetili predvsem formulacijam, ki naslavljajo vprašanje specifične narave živih sistemov.

Ena izmed pomanjkljivosti redukcionističnega pristopa v biologiji je pretirana osredotočenost na materialne konstituente, iz katerih so organizmi zgrajeni. A organizem svoje materialne gradnike konstantno izgrajuje in nadomešča. Kljub temu – oziroma natančneje ravno zato – pa ostaja isti organizem. V nadaljevanju oddaje se bomo posvetili trditvi, da je za razumevanje tega, kar definira organizme in kar jih razlikuje od strojev, potrebno preusmeriti pozornost od materialnih gradnikov k njihovi posebni organizaciji v živih sistemih. Preden nadaljujemo s tovrstno smerjo razlage, pa si vzemimo glasbeni premor.

/// Glasbeni premor ///

Pozdravljeni nazaj na valovih 89,3 MHz. Poslušate oddajo Frequenca della Scienza. Doslej smo na kratko orisali kontekst, v katerem je organizem v drugi polovici dvajsetega stoletja izgubil veljavo kot avtonomni razlagalni nivo. Navedli smo tudi tri razloge zakaj smo priča povratku teoretizacijam organizma kot avtonomne celote. V nadaljevanju se bomo posvetili teoriji, ki v svoje središče postavlja posebno vrsto organizacije, ki jo realizirajo živi sistemi. Specifično bomo govorili o teoriji biološke avtonomije, ki pa navdih vsaj deloma jemlje iz filozofije Immanuela Kanta.

Kant, ki je v veliki meri zaslužen za uveljavitev pojma avtonomije v filozofiji, je pojem uporabljal v navezavi na svobodno domeno uma in ne v povezavi z domeno živega. Za razliko od svobode kot neodvisnosti od zunanjih zamejitev, Kantov pojem avtonomije zajema idejo svobode kot sledenja zakonom, katerih vir je subjekt sam. Po drugi strani pa Kant uvede tudi novo pojmovanje domene živega. V svoji tretji kritiki, Kritiki razsodne moči, trdi, da živih bitij ne moremo razumeti z mehansko vzročnostjo, ki jo pripisujemo neživi naravi. Da zapopademo živa bitja, moramo postulirati specifično enotnost, ki ne ustreza ne mehanskim zakonom narave ne svobodi, ki jo realizira avtonomen um. To specifično enotnost živega moramo razumeti kot posebno vrsto organizacije. 

Tako za živa bitja kot za stroje lahko rečemo, da je delovanje gradnikov mogoče razumeti le znotraj organizacije sistema kot celote. A če je pri stroju vzrok tovrstne notranje organiziranosti sistemu zunanja namera ali smoter nekega človeškega oblikovalca, pa je organizme potrebno razumeti kot sisteme, ki so samoorganizirani. Zdi se, da njihova organizacija ni posledica neke zunanje namere ali smotra, temveč so organizmi vzrok in posledica samih sebe. 

Čeprav po besedah filozofa Thomasa Khurane obstaja strukturna analogija med Kantovim pojmom avtonomije uma in samoorganizacijo živega, pa Kant sam te analogije ne tematizira. Vendar pa jo tematizirajo nasledniki Kantovega filozofskega projekta, ki artikulirajo bolj intimno povezavo med domeno živega in domeno avtonomnega uma, po kateri že življenje samo realizira nekakšno bazično obliko avtonomije. 

Moderna teorija biološke avtonomije gradi na nekaterih uvidih, ki jih je artikuliral že Kant. Vpeljavo pojma v biološko domeno dvajsetega stoletja in njegov pomen nam razloži filozof biologije in soavtor knjige Biološka avtonomija, Matteo Mossio:

/// Izjava ///

V moderni teoriji biološke avtonomije je avtonomija torej v splošnem pojmovana kot sposobnost sistema, da sam vzpostavlja vsaj nekatera pravila, ki vodijo njegovo delovanje in vedenje. Avtonomijo povezujemo s sorodnim pojmom samodeterminacije, ki označuje sposobnost avtonomnih sistemov, da s svojim delovanjem določajo in ohranjajo nekatere pogoje lastnega obstoja. Idejo samodeterminacije moderni teoretiki biološke avtonomije konceptualizirajo z bolj tehničnim pojmom zaprtja, angleško closure. Več nam pove Mossio:

/// Izjava ///

V biološko domeno je izraz zaprtje uvedel filozof in biolog Francisco Varela v svoji knjigi Principi biološke avtonomije iz leta 1979. Po Vareli obstaja teoretska povezava med pojmom avtonomije in zaprtja, in sicer naj bi bil vsak avtonomni sistem organizacijsko zaprt. Na takšen ali drugačen način so zaprtje tematizirali tudi avtorji, kot sta biologa Robert Rosen in Stuart Kauffman ter nekateri nasledniki paradigme udejanjene kognicije, katere utemeljitelj je bil med drugim prav Varela. 

Izraz zaprtje se nanaša na lastnost bioloških sistemov, da so njihovi procesi za svojo produkcijo in reprodukcijo odvisni drug od drugega. Bolj natančno Varela definira zaprtje kot lastnost mreže soodvisnih procesov, pri čemer vsak proces pogojuje vsaj enega izmed ostalih procesov v mreži in je hkrati pogojen z vsaj enim drugim procesom v tej isti mreži. Te lastnosti ne moremo pripisati nobenemu izmed posamičnih procesov, ki tvorijo in vzdržujejo to mrežo odnosov, temveč šele mreži odnosov sami. 

Že Varela sicer poudarja, da je sistem zaprt zgolj na nivoju organizacije, medtem ko je termodinamično odprt. To je pravzaprav nujno, saj šele konstanten pretok materiala in energije skozi sistem omogoča vzdrževanje organizacijske zaprtosti. Varela pojem zaprtja aplicira na različne biološke nivoje: govori o organizacijskem zaprtju celice, zaprtju imunskega sistema ter zaprtju živčnega sistema.

A kot v svoji knjigi poudarjata Mossio in Moreno, je v Varelovi formulaciji nejasno, ali je zaprtje na nivoju bioloških sistemov drugačno od zaprtja na nivoju fizikalno-kemijskih sistemov. Medsebojno odvisnost gradnikov najdemo namreč tudi v neživih sistemih. Kot primer navajata kroženje vode na Zemlji. Oblaki, padavine, reke in ocean tvorijo cikel vzročnih relacij, v katerem vsak del prispeva k ohranjanju vodnega cikla kot celote. Drugače rečeno je vsak proces neposredno pogojen s strani vsaj enega procesa v ciklu in pogojujoč za vsaj en proces. Oblaki pogojujejo nastanek padavin, padavine nastanek potokov, potoki nastanek rek, reke nastanek jezer, izhlapevanje vode iz jezer vodi do tvorjenja oblakov in tako dalje. 

Je tovrstna soodvisnost procesov zgolj kvantitativno manj kompleksna različica soodvisnosti procesov, kot jih najdemo na primeru živih bitij? Ali pa lahko zaprtje na nivoju bioloških sistemov okarakteriziramo kot kvalitativno drugačno? Mossio in Moreno trdita slednje, namreč da je v biološki domeni na delu posebna oblika zaprtja, ki realizira poseben vzročni režim. Za razliko od fizikalnih in kemijskih sistemov, biološki sistemi zaprtja ne realizirajo na nivoju samih procesov in reakcij, temveč na nivoju posebnega nabora entitet, ki imajo status vezi ali zamejitev, po angleško »constraints«. Več o tem, kaj so vezi v splošnem in kaj specifično v biološki domeni, pa bomo lahko izvedeli po glasbenem premoru.

/// Glasbeni premor ///

Pozdravljeni nazaj, poslušate oddajo Frequenca della Scienza, tokrat govorimo o teoriji biološke avtonomije. Povedali smo že, da samodeterminacijo avtonomnih sistemov poskuša eksplicirati s pomočjo koncepta organizacijskega zaprtja, ki označuje soodvisnost sistemovih gradnikov. A kot rečeno, lahko s takšno definicijo zaprtja zajamemo tudi soodvisnost procesov, ki jih realizirajo neživi sistemi. Za artikulacijo določene posebnosti v organizacijski zaprtosti živih bitij Mossio in Moreno v svojem delu razločita med procesi in vezmi oziroma zamejitvami. Kaj točno so vezi, nam pojasni Mossio:

/// Izjava ///

Vezi so v fiziki torej fizikalnemu sistemu zunanje strukture ali dinamike, ki zmanjšajo prostostne stopnje sistema, na katerega delujejo. Ko opisujemo fizikalne in kemijske sisteme, so vezi zunanji dejavniki, ki prispevajo k določitvi dinamike in vedenja opazovanega sistema, a same za svoj obstoj niso odvisne od sistema, ki ga zamejujejo. Ploščad, ki zamejuje premikanje vozička – in na katero smo risali silnice v srednješolskih klopeh – bo obstala tudi, ko se bo voziček odpeljal dalje. Za razliko od tega pa je v bioloških sistemih sam obstoj vsake vezi odvisen od drugih vezi sistema. Moreno in Mossio zato samodeterminacijo rekonceptualizirata kot samozamejitev, to pa kot zaprtje na nivoju vezi. Kot razloži Mossio:

/// Izjava ///

Kaj konkretno pa so primeri vezi v bioloških sistemih?

/// Izjava ///

Za Morena in Mossia so vezi lahko definirane kot vezi šele v razmerju do določenega procesa in samo v relevantnem časovnem oknu. Kot procese razumeta celoten nabor sprememb, bodisi fizičnih procesov ali kemičnih reakcij, ki se izvajajo v bioloških sistemih in v katerih se relevantni gradniki spreminjajo, porabljajo, producirajo in tako dalje. Vezi so po drugi strani entitete, ki delujejo na te procese in v razmerju do procesa ostajajo nespremenjene. 

Vzemimo primer kemijske reakcije kot procesa in encima kot vezi, ki deluje na ta proces. Delovanje encima na kemijsko reakcijo med drugim spremeni hitrost reakcije, ki bi se v primeru odsotnosti encima zgodila počasneje ali pa do nje sploh ne bi prišlo. Encim torej vpliva na to, kako se reakcija izvede. Po drugi strani pa encim v razmerju do časovnega okna celotne reakcije ostaja nespremenjen. Seveda se v časovnem okviru, ki je krajši kot celotna reakcija, encim zaradi vpletenosti v reakcijo spremeni. A ob koncu reakcije, ki jo je omogočil, se povrne v obliko, ki mu omogoča, da deluje kot vez pri naslednji reakciji. Relevanten časovni okvir je tako vgrajen v samo definicijo biološke vezi. Več o pomenu časovnih okvirov za teorijo avtonomije nam pove Mossio:

/// Izjava ///

Ker vezi v organizmu sčasoma degradirajo, je nujno, da se vsaj del procesnih produktov, tako materialnih kot energijskih, kanalizira v ponovno izgradnjo vezi, ki procese omogočajo. Natančneje se mora ohranjati zaprtje vezi, ki druga drugo omogočajo. 

/// Glasbeni premor ///

Doslej smo govorili predvsem o konstitutivni domeni avtonomnih sistemov. Ključni organizacijski odnos, ki smo ga tematizirali, je pravzaprav odnos celote in njenih delov. Pri tem pa smo bolj ali manj zapostavili interakcijsko domeno avtonomnih sistemov, ki tematizira odnos med notranjostjo in zunanjostjo organizma oziroma med vzpostavljeno celoto in okoljem. Poudarili smo sicer, da so organizmi termodinamično odprti sistemi, ki so nujno v konstantnem stiku z zunanjim okoljem. Vendar pa doslej nismo omenili, da ta stik z okoljem ni popolnoma simetričen.

Kaj naj bi to pravzaprav pomenilo? Rečemo lahko, da imajo interakcije za avtonomni sistem določeno vrednost: bodisi pripomorejo k vzdrževanju organizacijskega zaprtja avtonomnega sistema bodisi so za integriteto celote škodljive. S tem pa se kar naenkrat premikamo iz deskriptivnih opisov v normativno besedišče vrednotenja. In res, teorija biološke avtonomije se loteva tudi konceptualizacije pojmov, kot so normativnost in dejavnost akterja, angleško »agency«, pojmov, ki so bili v biologiji dolgo časa zapostavljeni.

Pod pojmom normativnosti imamo v mislih zelo splošno sposobnost vrednotenja v razmerju do neke norme in ne kompleksnih družbenih norm, ki urejajo človeško življenje. Poglavitna norma, ki jo izpeljejo teoretiki biološke avtonomije in ki je implicitna v dinamiki samoorganiziranja, je norma ohranjanja lastne organizacije. Organizem mora delovati in se vesti tako in tako, sicer bo prenehal obstajati – kot organizirana celota.

Tovrstno normativnost avtorji avtonomne tradicije pojmujejo kot živemu sistemu intrinzično, notranjo. Zaradi nje nekatere strukture okolja iz perspektive organizma kot celote pridobijo določen pomen, določeno vrednost. Po tovrstni teoriji tudi bakterija, ki se premika v smeri naraščajočega sladkornega gradienta, v zelo rudimentarni obliki vrednoti točno ta del svojega okolja kot relevanten.

Iz tovrstne opredelitve biološke normativnosti je mogoče izpeljati tudi pojem dejavnosti akterja. Zdi se namreč, da živa bitja vsaj občasno modulirajo svoje interakcije z okoljem glede na normo samoohranjanja. V tem se pokaže določena asimetrija med organizmom in okoljem. Čeprav tako okolje kot organizem delujeta drug na drugega, je zgolj organizem sposoben modulirati to interakcijo sebi v prid. 

Tovrstne teoretizacije je mogoče potrebno zaenkrat vzeti z zrnom soli. Čeprav organizacijske teorije normativnosti dandanes služijo tudi kot hevristike pri matematičnem modeliranju živih sistemov, niso edina teorija na prizorišču. Nasproti se jim zoperstavlja evolucijska konceptualizacija normativnosti, ki kakršnokoli vrednost interakcij za organizem reinterpretira skozi oči slepega evolucijskega procesa in s tem vrednost kot organizmu ekstrinzično, zunanjo. Vendar bo, kot smo omenili na začetku oddaje, tudi moderna sinteza morda v prihodnosti doživela nadgradnjo. Zaključimo torej filozofsko. Morda se na nivoju življenja še nismo sposobni jasno izreči o intrinzični normativnosti. Morda pa jo moramo postulirati iz naše, človeške perspektive. Kajti, kot pravi francoski filozof Georges Canguilhem, »kako bi se normativnost, ki je bistvena za človeško zavest, eksplicirala, če ne bi bila po svoje navzoča že v kali življenja.«

Oddajo je pripravila Ela.

Urednikoval je Oskar. 

Tehniciral je Oli.

Brala sva Živa in Tnik.

Lektorirala je Neža.