řečeno, se týká pouze těch případů, kdy parazit požaduje po hostiteli jediné – aby přežil co nejdéle a aby fungoval pokud možno co nejefektivněji, jako továrna na výrobu jeho infekčních stadií. Tak tomu ale není vždycky. Někteří paraziti mohou například v jednom hostiteli (mezihostiteli) pouze prodělávat část svého vývoje, a pak čekat, až budou přeneseni do dalšího (definitivního) hostitele, ve kterém vývoj dokončí. Pokud jsou přenášeni tím, že definitivní hostitel pozře mezihostitele (tak se přenáší třeba tasemnice z tatarského bifteku), je parazit v úplně jiné situaci. Nevolí pak cestu „optimalizace“ své virulentnosti a často se stává, že mezihostitele záměrně poškozuje, nebo
dokonce rafinovaným způsobem manipuluje, aby zvýšil pravděpodobnost mezihostitelova setkání s definitivním hostitelem. Vztah mezi parazity a hostiteli může prostě nabývat mnoha různých podob a každá z nich vyžaduje odlišnou strategii. Ptáme-li se tedy po příčině rozdílů ve virulenci různých druhů parazitů, měli bychom si všímat jejich životní strategie a situace spíše než uvažovat, zda jsou to již skuteční a úplně adaptovaní paraziti. Neexistuje totiž žádné univerzální pravidlo jak být správným parazitem, podobně jako nelze jednoznačně říct jak se stát za všech okolností úspěšným umělcem nebo vědcem. Každý parazit to řeší po svém. Ö
ANTON MARKOŠ, FATIMA CVRČKOVÁ, EDUARD GAJDOŠ, LÁSZLÓ HAJNAL
Epigenetický stroj Lidé, kteří se profesionálně obírají životem, se dělí zhruba do dvou skupin. V jedné se nachází většina biologů – ti předpokládají, že živé bytosti se skládají z objektivně rozpoznatelných, popsatelných nebo vypočitatelných entit, které se řídí podle neměnných přírodních zákonů. Druhou skupinu tvoří zejména zástupci oborů humanitních, kteří zdůrazňují kontextuální a historické aspekty „světa života“, tj. právě ty vlastnosti, které má život jaksi „navíc“ oproti objektivním konstruktům chemie a fyziky. Ty dvě skupiny se asi nikdy nedohodnou a diskuse mezi nimi končí krčením rameny. Když „jde o život“, musíme se asi spokojit s tím, že zde napořád budeme mít dva neslučitelné – a přesto pravdivé – popisy. Pokusy o překlenutí strže mezi oběma přístupy jsou obvykle neúspěšné a odsuzované oběma stranami. Obáváme se, že podobný bude i osud recenzované knihy z pera molekulárního a vývojového biologa M. Barbieriho. Přitom téma je úžasné a byla by škoda, kdyby zapadlo. Není vůbec běžné, aby se vědec snažil obohatit standardní terminologickou výbavu biologie novým základním pojmem, a navíc aby tím pojmem byl význam (meaning). Základní myšlenkou knihy je konstatování, že biologie není schopna správně uchopit a pochopit život, protože se zcela soustředila jen na dva ze tří základních aspektů života – na energii a informaci. Tím třetím, zcela zanedbávaným pilířem je význam. Právě skrze význam se v živém objevují úkazy, jako je paměť, zavedené vztahy (genetický kód), konvence nebo intencionalita, a právě ony vymezují živé vůči slepým kauzálním vztahům vládnoucím ve světě neživém. Příkladem může být, říká Barbieri, srovnání běžné chemické reakce a syntézy proteinu. Běžné reakce budou probíhat opakovaně a předvídatelně (přesněji řečeno statisticky předvídatelně)
a jejich průběh bude záviset na energetice reakce a na vnějších podmínkách (jako jsou teplota, pH, koncentrace atd.). Nic z toho není postačující pro syntézu molekuly proteinu – ke světu chemických reakcí zde přistupuje ještě svět informační – zápis v nukleových kyselinách. A teď pozor: oba světy jsou propojeny něčím, co nepatří do žádného z nich – kódem (zjednodušeně řečeno, tRNA). Díky tomuto rozhraní se v procesu proteosyntézy vynořuje význam – právě proto jejím výsledkem není náhodný, ale zcela určitý polymer. Význam je objekt vztažený k jinému objektu prostřednictvím kódu, jak praví autor (viz ukázku na s. 114), a kód sám je výsledkem nikoli přirozeného výběru, ale přirozených úmluv, konvencí. Tohle ještě není nic převratného – připomíná to gratuitu (viz rámeček 1), kterou ve svém díle Náhoda a nutnost zavedl před 33 lety J. Monod (avšak je příznačné, že právě k pojmu gratuita přistupují obdivovatelé J. Monoda s rozpaky). Barbieri však jde dál a svůj vhled promítne na oba velké biologické příběhy. Z evoluce přirozeným výběrem se stane evoluce přirozeným výběrem a přirozenými úmluvami. Ontogeneze, obvykle nahlížená jako realizace programu, bude definována jako epigenetická rekonstrukce nekompletní informace a přibližována
MARCELLO BARBIERI: The organic codes. An introduction to semantic biology Cambridge University Press, Cambridge 2003, 300 stran, cena 17.95 liber sterlingů, náklad neuveden, ISBN 0521531004
Doc. RNDr. Anton Markoš, CSc., (*1949) vystudoval Přírodovědeckou fakultu UK. Na této fakultě se na katedře filozofie a dějin přírodních věd zabývá teoretickou biologií. Napsal knihy „Povstávání živého tvaru“ a „Tajemství hladiny“. RNDr. a Dr. rer. nat. Fatima Cvrčková (*1966) vystudovala molekulární biologii a genetiku na Přírodovědecké fakultě UK v Praze a na Univerzitě ve Vídni. Na katedře fyziologie rostlin pražské Přírodovědecké fakulty se zabývá zejména regulací morfogeneze rostlinné buňky. Mgr. Eduard Gajdoš (*1971) vystudoval teoretickou fyziku na Matematicko-fyzikální fakultě, filozofii na Filozofické fakultě UK a teologii na Katolické teologické fakultě UK. Na katedře filozofie a dějin přírodních věd na Přírodovědecké fakultě UK se zabývá teoretickou fyzikou a filozofií. Mgr. László Hajnal, M.S., (*1977) vystudoval informatiku na Technické univerzitě v Budapešti a teologii na Husitské teologické fakultě UK. Je doktorandem na katedře filozofie a dějin přírodních věd na Přírodovědecké fakultě UK, zabývá se problematikou sítí.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 83, únor 2004
111
GRATUITA U alosterických enzymů je základním pojmem gratuita, která poukazuje na chemickou nezávislost samotné vykonávané funkce na kvalitě chemických signálů. Plyne z toho zásadní zjištění, že co se týče regulace alosterického proteinu meziproduktem, je možné všechno.J. Monod: Le hasard et la nécessté, 1970, s. 103 Specifická sémantická funkce je zde jaksi zadarmo („gratis“), navíc není vynucena okolnostmi, není na ni chemický ani jiný nárok, je výsledkem historického uspořádání. Důležité není to, jaké proteiny se regulace účastní, ale co se reguluje.
prostřednictvím metafory rekonstrukce objektu z jeho průmětů. Samo vnesení pojmu význam do přírodovědy by mohlo dát základ smělé stavbě mostu mezi světem přírodovědeckým a humanitním; záleží ovšem také na tom, jak se s tímto pojmem zachází. Obáváme se, že Barbieriho pojetí významu je samo zatíženo jistým významovým posunem – můžeme jej popsat následujícím redukčně-inflačním schématem. V dějinách vědy je tento posun natolik obecný, že by si snad zasloužil hlubší zpracování. Redukčně-inflační schéma
l Vezmi široce užívaný termín. V důsledku mnohosti užití jsou jeho kontury rozmazané a pro odhalení významu nutno přihlížet ke kontextu. Patří sem slova jako informace, translace, rezerva, kapacita, logos. V zájmu technického použití v úzce vymezené oblasti proveď definitorické zúžení – redukci pojmu. l Takto ošetřený pojem vrať zpět do oběhu a používej ho všude, i tam, kde se používal ještě před redukcí. INFORMACE JAKO OBĚŤ REDUKČNĚ-INFLAČNÍ MANIPULACE Slovo in-formatio znamenalo ve středověku proces formování mysli nebo charakteru, výcvik, instruování, učení, též komunikaci a praktický výcvik, často s přispěním božské inspirace. Později se používalo tam, kde šlo o sdělení znalostí o faktech, věcech nebo událostech. Jak uvádí Oxfordský slovník, takto chápaná informace byla v protikladu se syrovými daty: vyžadovala subjekt, který věci rozumí. Začátkem 20. století se slova chopila fyziologie, pro niž už se informace stala něčím, co způsobí rozdílnou odpověď těla či jeho částí. Rozumějící subjekt už mohl být nahrazen zařízením, živým nebo neživým (například zpětněvazebným obvodem). Informace v tomto pojetí definoval G. Bateson jako rozdíl plodící rozdíl. To je ona informace přenášená nervem, způsobující třeba změnu režimu ledvin nebo svalový stah. Genetický text zase je zdrojem informace jak vyrobit protein. Informace se vyměňuje mezi prostředím a živými bytostmi. Povšimněte si, že navzdory všem sémantickým posunům nelze informaci v těchto užitích nijak formalizovat nebo kvantifikovat – svého adresáta může ovlivnit jenom skrze svou kvalitu čili význam. Informace nemůže být měřena, musí být rozpoznána. V r. 1948 si slovo informace vypůjčil C. Shannon a proměnil ho v chytlavý technický termín k pojmenování pravděpodobnosti přenosu digitálního sledu znaků kanálem. Takto definovanou informaci lze snado definovat matematicky a měřit, ukládat a zpracovávat za pomocí strojů. Avšak Shannon varuje: Zprávy často mívají také význam;vztahují se tedy nebo jsou přirazeny k nějakému systému obsahujícímu jisté fyzikální nebo pojmové entity. Tato sémantická stránka komunikace je z našeho inženýrského hlediska irelevantní. Díky snadné manipulaci nabyl pojem rychle na popularitě a nastala jeho inflace – varování nevarování – do oblastí, které nemají se Shannonovým užitím nic společného. Veřejnost i experti už od té doby „vědí“, co to informace je, a počítají: kolik bitů informace „obsahuje“ lidský genom, mozek, tělo? Mimo rámec redukčně-inflačního modelu jsou běžné také zvěcňovací sylogizmy typu: Gen je informace → Gen je DNA → Kus DNA je informace Logika, ne?
112
Vesmír 83, únor 2004 | http://www.vesmir.cz
l Hrdě prohlašuj, že dnes už, na rozdíl od minulých dob temna, víme, co daný termín znamená. Schéma se dá nádherně demonstrovat na pojmu informace (rámeček 2) a něco podobného, domníváme se, provádí Barbieri se slovem význam. Význam a kód
Příkladem kódu je pravidlo převodu z anglické abecedy do morseovky a zpět. Degenerovaným kódem je převod mezi českou a Morseovou abecedou – tam to jde jedním směrem jednoznačně (písmenu „c“ odpovídá „ – . – . “), nazpátek už ne: některým Morseovým kódům odpovídají dvě písmena v abecedě („ – . – . “ znamená „c“ i „č“). Co je přitom pro kódování důležité, je skutečnost, že existuje tabulka kódů, ve které jsou obsaženy všechny používané převody najednou, „jednou provždy“. Nemusí nás zajímat, jak kód vznikl, důležité je, že se v čase nemění, resp. mění se tak pomalu, že nás to nemusí zajímat (vždyť také evoluce genetického kódu je oříšek, který už po celá desetiletí zaměstnává mnoho brilantních mozků). Výhodou pak je, že převod z jedné abecedy do druhé lze svěřit strojům, není nad čím přemýšlet, kód je nezávislý na kontextu, i když může reagovat na pořadí znaku v řetězci (například za tečkou následuje velké písmeno; AUG znamená aminokyselinu methionin, avšak u bakterií na samém začátku řetězce znamená formylmethionin). Podobnou „gramatiku“ lze naučit jak stroj, tak buněčný proteosyntetický aparát ribozomů. Upozornění na to, že kódy jsou něčím, co nelze odvodit od „zákonů fyziky a chemie“, ale že jsou historicky ustavenou konvencí, je cenné i dnes, 30 let po Monodovi. Barbieri však udělá krok, kterým celou analýzu dle našeho názoru zpacká: začne prohlašovat, že psaná a vyslovovaná forma přirozeného jazyka jsou také propojovacím kódem mezi objekty v mysli a objekty „tam venku“. Tam ale to propojení není tak jednoznačné: důležitější než gramatika jsou roviny sémantická, sémiotická, a hermeneutická, do hry vstupují kontexty, zkušenost, situace apod. V přirozeném jazyce vyvstává pro příjemce význam teprve z této hry. Příjemcem – a to je dle našeho názoru rozdíl – už nemůže být stroj, nelze sestrojit „tabulky významů“ po vzoru tabulek kódů, význam vyvstává, rodí se z konkrétní situace. Sotva kdy se tedy stane předmětem experimentální vědy, a pokud se někdo o to pokouší, tak jen redukčně-inflačním trikem. Ještě k proteosyntéze: lze zastávat názor, že to, co buňka dělá, má svůj význam, tedy že buňka jaksi ví, co dělá. Takový názor však do dnešní přírodovědy nepatří, protože nelze na jeho základě formulovat hypotézy a pokoušet se o jejich falzifikaci. Významy nevyvstávají ze slepého kódu, ale z toho, co při tom buňka dělá navíc – všechny ty sestřihy, transkripční, translační a posttranslační úpravy, zařazení proteinů do vhodných kontextů, diferenciace, morfogeneze apod. Pravda, mnozí se budou mračit, že přeci musí existovat nějaká mno-
horozměrná hypertabulka kódů, kde je to všechno zapsáno, a že úkolem vědy je tento kód objevit a rozluštit, a toto že do vědy patří; taková je patrně i víra Barbieriho. Ano, toto věda umí: přikládat přísně definovanou cihličku poznatků k jiné cihličce za přísně definovaných podmínek. To však je právě situace, ve které se buňky snad nikdy normálně nenacházejí. Nemůžeme se proto divit, že když podobnou situaci vytvoříme, nalezneme i její – námi vnucená – pravidla. Analogií této situace je jazyk a chování sešněrované pravidly – na vojně, ve věznici, ve fungujícím úřadě, v justici. Jak poznamenal jeden náš vážený přítel (a měl pravdu), studiem lidského chování v podobných prostředích se toho hodně dovíme o lidské nátuře – a je to pravda. Vědecká bezpochyby – jen jestli celá. Stroječku, postav se
Ilustrativní k našim dalším úvahám bude citát, který Barbieri převzal z knihy evolucionisty J. Maynarda Smithe: Dnes se stalo módou říkat, že morfogeneze (tj. vývoj tvarů) je programována geny. Domnívám se, že toto stanovisko, i když je v jistém smyslu pravdivé, nám příliš nepomůže. Aniž bychom dospěli k pochopení, jak ten program funguje, sugeruje nám falešný dojem, že jsme už něčemu porozuměli… Jednou z příčin, proč nám činí takové potíže pochopit vývoj forem, může být skutečnost, že neumíme postavit stroje, které by se vyvíjely. Velmi často jsme dospěli k pochopení biologických fenoménů teprve tehdy, když jsme postavili stroje s podobnými vlastnostmi – no a stroj-embryo postavit neumíme. Barbieri rukavici zvedne. Využívá své zkušenosti s rekonstrukcí trojrozměrných struktur z dvojrozměrných průmětů (viz obr.). Zhruba řečeno: při dané citlivosti lze matematicky odvodit minimální počet průmětů struktury potřebný k tomu, abyste byli ještě schopni z nich tuto strukturu rekonstruovat. Toto minimální množství uchovává veškerou informaci nutnou k rekonstrukci. Barbieri přichází s matematickým modelem, který prohlašuje za nový, i když vlastně využívá zažité kódovací a dekódovací postupy, jen jim přisuzuje nové významy. K rekonstrukci objektu pomocí tohoto modelu mu postačuje pouhá desetina z teoreticky nutných průmětů, avšak za předpokladu, že se procesu rekonstrukce účastní ještě paměť, která formou matrice uchovává a vyhodnocuje mezivýsledky iterativní rekonstrukce. Na začátku procesu je tato paměť prázdná a ukládá se do ní výsledek první nedokonalé rekonstrukce. Každý další průmět už je analyzován v součinnosti s touto paměťovou matricí, jejíž vlastnosti jsou určeny její vlastní strukturou a záznamy zpracování předchozích (1 až n–1) průmětů. Zpracovávaný průmět je tedy interpretován na základě předchozího průběhu rekonstrukce. (Nabízí se analogie „bootování“ počítače po zapnutí – ale Barbierimu se toto přirovnání při diskusi s námi příliš nelíbilo.) Dostáváme dlouho hledaný epigenetický stroj-embryo, který má na začátku k dispozici jen málo – pouhou desetinu – informace potřebné k rekon-
strukci a během rekonstrukčního procesu si potřebnou informaci doslova vyrábí, staví se sám. Od tohoto modelu se pak přeneseme do reálu: zygota budiž analogií oněch průmětů nesoucích malou část potřebné informace; navíc zygota zná organické kódy a je vybavena organickou pamětí. Výsledkem „rekonstrukce“ je, jak jinak, dospělý organizmus. „Nevěřte informatikům,“ volá autor, „když vám budou tvrdit, že informace nemůže vznikat: každé embryo to umí.“ Model je inspirující a na první pohled dovolí experimentální stavění hypotéz a jejich testování. Při druhém pohledu se přihlásí otázka: jak je to s tou pamětí? Nepředstavuje snad samotná její struktura a obsah oněch devět desetin chybějící „informace“ nutné k „rekonstrukci“? Je to podobné jako s gratuitou – nejde přece o informaci získanou zadarmo („gratis“), ale o zkušenost celých věků uloženou do struktury – v Monodově případě do struktury proteinu, u Barbieriho do „organické paměti“, ať se tím myslí cokoli. Tuto informaci nelze nijak kvantifikovat, vyhodnotit, popsat (takže „kolik“ je jí tam?) – a zase jsme mimo rámec „epigenetického stroje“ (mimochodem, samotný výraz je pěkný protimluv) a experimentální vědy. Měli jsme čest s M. Barbierim diskutovat osobně a díky autorově cholerické povaze a stoprocentnímu nasazení to byly debaty bouřlivé obsahem i formou. S podobným nasazením je psána i sama kniha: čtenář je vtažen do děje a souhlasí nebo nesouhlasí, rozčiluje se, čmárá si na papír, jak by to mohlo být. Nemyslíme si, že Barbieri – jak on sám si myslí – problém epigeneze vyřešil, ale inspirativní čtení to teda je. Ö
1. Rekonstrukce struktury z jejích průmětů. Znázorněn je dvojrozměrný objekt (písmeno F), který je z různých úhlů skenován paprskem určité šířky. Zaznamenává se intenzita světla dopadajícího na jednorozměrnou matnici (zde pro názornost zobrazeno dvourozměrně jako rozdíly v absorbanci). Matematicky lze odvodit, kolik průmětů potřebujeme při dané šíři paprsku (velikosti pixelů) k tomu, aby se s danou pravděpodobností dosáhlo rekonstrukce původního objektu. Uvědomte si náročnost úkolu v případě, že objektem není jediné písmeno, ale celá popsaná stránka, nebo dokonce barevný obraz. Náročnost se znásobí u objektů trojrozměrných.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 83, únor 2004
113
???
Organické kódy
Sbíhavé zvyšování složitosti v epigenezi a rozbíhavé v evoluci MARCELLO BARBIERI
V současné biologii pozorujeme zvláštní paradox. Na jedné straně se nové poznatky objevují tak rychle, že nám věda o životě připadá plná překvapení a v neustálém toku proměn. Na straně druhé jsou však všechny nové nálezy bez problému vsazeny do teoretického rámce, který zůstává obdivuhodně stabilní. Jinými slovy, současná biologie se nachází v tom stadiu vývoje, který Thomas Kuhn označil jako „normální vědu“; ve stadiu, kdy nekončící proud novinek hladce vklouzne do vysvětlení vytvořených v rámci neměnícího se paradigmatu. Není tomu tak proto, že by snad nikdo nehledal alternativy. Nebyla promeškána jediná příležitost, avšak žádná z alternativ nevydržela zkoušku časem. O současném paradigmatu (často nazývaném univerzální darwinizmus) máme potom sklon myslet si jen to nejlepší – vždyť pouze pravda či něco, co je pravdě velice blízko, může odolávat tolika útokům a přežít celé generace svých kritiků. Za tohoto stavu věcí se cítím téměř trapně, když vám sdělím, že naše zamilované paradigma není až tak perfektní, jak si ho rádi představujeme. Avšak sdělení přichází od samotné přírody, a tak raději rovnou sdělím tři důvody, které vybízejí ke změně: jsou to existence organických kódů, matematický model epigeneze a nová buněčná teorie. Organické kódy metaforické i skutečné
Od nepaměti se myslelo, že kódy čili konvence jsou výsadou proměnlivého kulturního světa, zatímco příroda je řízena neměnnými zákony. Objev, že podstata života spočívá v genetickém kódu, přišel proto jako blesk z čistého nebe. Však také biologové nelenili a postarali se, aby dopad objevu ztlumili. Genetický kód byl okamžitě prohlášen za zmrzlou náhodu, a dělítko mezi přírodou a kulturou se tak podařilo zachovat v podstatě beze změny. Existují i jiné organické kódy, které jsou v principu stejně přirozené jako kód genetický, a přesto právě jeho vznik měl asi nejpřevratnější dopad. To proto, že se na Zemi objevil již s prvními buňkami, zatímco kódy jazykové přišly až s evolucí kulturní, skoro o 4 miliardy let později. Biologie dnes rozpoznává pouze tyto dva typy kódů a domnívá se, že v mezidobí, za 4 miliardy let, se na planetě žádný jiný kód neobjevil. Když se takto podařilo kódy vytěsnit do krajních poloh dějin života, může se hlásat, že evoluce byla výlučně v režii přirozeného výběru. V této knize si však ukážeme, že v přírodě existu-
114
Vesmír 83, únor 2004 | http://www.vesmir.cz
je množství dalších organických kódů, které nejenže se objevovaly průběžně, ale dokonce charakterizovaly hlavní etapy velkých makroevolučních změn. Pokud však kódy existují, tak ony samy musely mít svůj počátek a historii, a především musely mít svůj specifický mechanizmus. Ani jazyky se nevyvíjely pouze cestou náhodných mutací písmen ve slovech, ale měnila se gramatická pravidla – a totéž by mělo platit i pro živé organizmy. Můžeme shrnout, že biologická evoluce probíhala dvěma různými mechanizmy: přirozeným výběrem (natural selection) a přirozenými úmluvami (natural conventions). Z logického hlediska jde o závěr jednoznačný, teorie a praxe však bohužel ne vždy kráčejí ruku v ruce. Slovo kód se většinou užívá ve smyslu metaforickém, tak jako mnoho dalších slov, která si molekulární biologové vypůjčili z každodenního jazyka. Je proto navýsost důležité si uvědomit, že existují organické kódy, které nejsou metaforické, ale skutečné. Kód představuje vztah mezi dvěma nezávislými světy; skutečný organický kód vyžaduje přítomnost molekul schopných dvou nezávislých rozpoznávacích procesů. Jde o „otisky prstů“ samotného kódu, a právě tyto molekuly musíme hledat a odhalit. U genetického kódu plní tuto roli transferové RNA, my však uvidíme, že podobné adaptory existují minimálně u dvou jiných druhů procesů (přenos signálů a sestřih), a očekáváme, že budou odhaleny i další. Jako na zavolání se toto očekávání začíná naplňovat. Například jen v roce 2000 Gabius referuje o cukrovém kódu, a Strahl se spolupracovníky objevili kód histonový. Abych to shrnul: čím víc toho o organických kódech víme, tím víc se ukazuje, že jsou stejnou realitou jako kód genetický. Matematický model epigeneze
Aristoteles nazval embryonální vývoj epigenezí, tj. posloupností „stvoření“ (genesis), vytvářením nových struktur krok za krokem. Dnes se o epigenezi často mluví jako o zvyšování složitosti – jestliže ale používáme tento obrat, měli bychom vždy dodat důležité upřesnění. V případě epigeneze jde o sbíhavé (konvergentní) zvyšování složitosti – výsledek procesu je nenáhodný a očekávaný. V tom se epigeneze radikálně liší od rozbíhavého zvyšování složitosti v evoluci. Rozlišení mezi procesy sbíhavými a rozbíhavými je obzvlášť důležité v dnešní době, kdy se výzkum komplexity stal samostatným vědním oborem. Bylo popsáno mnoho cest, jak lze dostat „řád z chaosu“, a dostalo
se jim řady využití, avšak pro embryonální vývoj se tyto modely neosvědčily. Embrya nejsou chaotickými systémy a jednotlivá vývojová stadia nejsou fázovými přechody. Pokud je mi známo, je k dispozici jen jediný matematický model popisující konvergentní vzrůst složitosti. Model jsem vytvořil jako speciální případ řešení problému rekonstrukce struktury z jejích projekcí – setkáváme se s ním v oblastech tak rozdílných, jako je radioastronomie, elektronová mikroskopie a počítačová tomografie. Základní teorémy předepisují minimální počet projekcí potřebných k úplné rekonstrukci. To nám dovoluje precizně formulovat problém na první pohled neřešitelný: problém rekonstrukce struktur z informace nekompletní. Tento typ rekonstrukce provádíme pokaždé, když pracujeme s počtem projekcí alespoň o řád nižším, než je teoretické minimum. Je zajímavé, že rekonstrukce z nekompletní informace je ekvivalentní sbíhavému zvyšování složitosti. Máme tedy v ruce matematickou formulaci problému epigeneze: jestliže je počáteční informace neúplná, rekonstrukce musí vést k zvýšení množství informace – a tento proces je ekvivalentní zvyšování složitosti. Ještě zajímavější je skutečnost, že problém je opravdu řešitelný. Krása řešení spočívá navíc v tom, že jeho logiku lze pochopit i bez matematického aparátu. Model používá iterativní proceduru, která paralelně provádí dvě rozdílné rekonstrukce: jedna se týká samotné budované struktury, druhá rekonstrukční paměti. Klíčovým bodem je skutečnost, že prostor paměti má překvapující schopnost poskytovat o zkoumané struktuře novou specifickou informaci. Tuto informaci lze z prostoru paměti přenést do prostoru struktur za pomoci specifických kódů čili úmluv. Shrňme, že sbíhavého nárůstu složitosti lze dosáhnout, provádíme-li rekonstrukci za pomoci pamětí a kódů. Epigeneze tedy vyžaduje přítomnost organických pamětí a organických kódů. Matematika nás poučila: cesta k pochopení tak složitého fenoménu, jakým je embryonální vývoj, vede přes organické kódy a organické paměti.
však ještě neznamená, že vztah mezi dvěma nezávislými světy musí být výsledkem vědomého úsilí. Jedinou logickou nutností je to, aby tvůrce kódu byl agentem, který je ontologicky odlišný od objektů obou světů: kdyby patřil do jednoho z nich, přestaly by být na sobě nezávislé. Jinými slovy, existence kódu vyžaduje přítomnost tří entit: dvou nezávislých světů a tvůrce kódu, který náleží do světa třetího. V případě genetického kódu je tvůrcem kódu ribonukleoproteinový systém buňky, systém, který funguje mezi geny a proteiny jako ten třetí. Z těchto důvodů jsem tvrdil už v r. 1981, že buňka není určena dvojicí genotypu a fenotypu, ale trojicí sestavenou z genotypu, fenotypu a ribotypu. Ribotyp je buněčnou kategorií, která má stejný ontologický status jako genotyp a fenotyp, ba má před nimi prioritu logickou i historickou. Skutečnost, že ribotyp je v případě genetického kódu tvůrcem kódu, povede nutně ke změně našeho tradičního pohledu na buňku. Pro tento teoretický posun však existuje i další důvod. Všechny definice života – a kolik se jich jen objevilo za posledních 200 let! – zdůrazňovaly nejrůznější esenciální vlastnosti, jako jsou dědičnost, replikace, metabolizmus, autonomie, homeostáze atd. Žádná z definic však jako definující charakteristiku života nezmiňuje epigenezi. Je to samozřejmě tím, že epigeneze byla spojována s embryi, nikoli s buňkami. A přesto i v jednotlivé buňce je fenotyp vždy složitější než genotyp. To znamená, že každá buňka vládne schopností zvyšovat vlastní složitost, a tedy je vskutku epigenetickým systémem. Z toho nám vychází, že sama přítomnost organických kódů v každé buňce, tím genetickým počínaje, vyžaduje, aby byl vypracován teoretický rámec, ve kterém organický význam bude nutným doplňkem organické informace. A to je přesně doména sémantické biologie. Nejde o zamítnutí našeho darwinovského paradigmatu, ale o jeho autentické rozšíření. /Úvod ke knize „The organic codes“; přeložil a mírně zkrátil Anton Markoš/
Nová teorie buňky
Neobyčejné na kódech je to, že vyžadují, abychom rozšířili naši výbavu: k energii a informaci je nutno přidat ještě význam. Význam po celá staletí hrál roli jakési duchovní či transcendentální entity, avšak sama existence genetického kódu ukazuje, že význam je stejně přirozený, jako je přirozená informace. Můžeme jej definovat operační procedurou jako jakoukoli jinou přirozenou entitu: Význam je objekt vztažený k jinému objektu prostřednictvím kódu. Tak význam např. slova jablko je mentálním objektem jistého ovoce a ten je propojen s mentálním objektem slova jablko pomocí kódu češtiny. V morseovce je významem jisté kombinace teček a čárek určité písmeno abecedy. V genetickém kódu je významem trojice nukleotidů obvykle aminokyselina – a z toho vyplývá, že významem genu je obvykle protein. Mentálním objektům uděluje smysl člověk: v oblasti myšlení je tvůrcem kódu on. To http://www.vesmir.cz | Vesmír 83, únor 2004
115
