Innledning

Dette er en refleksjon og på ingen måte en vitenskapelig fremstilling av denne historien. Her kan det selvsagt være mange feilspekulasjoner fra min side og kanskje mange teorier jeg ikke vet om. Det jeg prøver på her er imidlertid å holde meg innenfor vitenskapelige rammer. Det vil si at de hypoteser jeg legger fram er tenkbare uten å ty til metafysiske forklaringsmodeller.  Det vil også si at det skal være teoretisk mulig å designe eksperimenter og gjøre funn som kunne etterprøve dette. Og selvsagt vil man finne feiltakelser i dette, det skulle bare mangle. Men mye av poenget med det er å vise fire ting:

1)   Det er mulig å se for seg denne utviklingen på en noenlunde fornuftig måte uten å ty til gudommelig inngrep, og også uten å kaste logikk og rasjonalitet på båten.

2)   En demonstrasjon i måten jeg tror evolusjonsprosessen foregår på. Evolusjonen er ikke planleggende. Ideer om at f.eks. at evolusjonen forberedte gener for flercellethet og bare ventet på det rette øyeblikk til å utløse dette, er ifølge min tenkning ikke mulig. Alt det naturlige utvalg former av gener er forhold som gir reproduksjonsmessig lønnsomhet der og da. Gensekvenser som «ser ut som» de er forberedt for f.eks. flercellethet er derfor alltid formet av andre mekanismer som gav individet en fordel der og da. Om noen, noen gang skulle klare å bevise at hele gen-komplekser helt tilfeldig har blitt utviklet helt passivt for så å plutselig slå ut i full blomst med en ny og nyttig funksjon, de har et veldig godt argument for ID-teorien.

3)   Ofte etableres nye mekanismer på spinnoff eller bivirkninger av tidligere mekanismer som kanskje, i utgangspunktet, hadde helt andre funksjoner.

4)   Livets utvikling er på ingen måte noen enkel affære. Og kanskje er det slik at de fleste planeter, hvor bakterier oppstår, så forblir livet på dette stadiet gjennom hele planetens levetid. Kanskje skal det veldig mye til før det tar av på en måte som det har gjort på vår planet.

Biologisk kompetanse

Biologisk kompetanse kan defineres som den utrustningen organismen har ervervet gjennom arv. Bruken av kompetansebegrepet er en metafor som vektlegger det perspektivet at dette er resultatet av en læreprosess som går over utallige generasjoner, hvor naturlig utvalg er motoren i systemet. Et viktig poeng er at vår personlige kompetanse har utviklet seg over, og bygger videre på biologisk kompetanse. Herav også en todeling av kompetansen, som i det mentale landskap er best synlig gjennom distinksjonen mellom fornuft og følelser.

Her har jeg gjort noen betraktninger på livets opprinnelse. Og jeg har spesifisert den metafysiske forutsetningen at fremtiden må ligne på fortiden. Anbefaler at du leser gjennom dette og forstår det før du går videre.

Videre vil jeg anbefaler at du setter deg litt inn begrepet «fitness» som jeg har beskrevet her. Jeg har også kalt det for «biologisk kompetanse». Det skal jeg utdype litt nå. Kompetanse-begrepet strekkes nok litt her, utover det vi vanligvis forbinder med kompetanse. Begrepet er nært knyttet opp til begrepet «læring». Men det vi her må frigjøre oss fra, er at det bare er kognitive systemer, hjerner eller datamaskiner som har læreevne. Uansett, når vi sier at læring skjer, så er resultatet kompetanse. Og igjen, her må vi søke å frigjøre oss litt fra vår antropiske referanseramme, og innse at fysiske prosesser faktisk kan ha egenskaper som lettest lar seg gripe via disse metaforene.

Det Charles Darwin beskriver i sin teori om «naturlig utvalg» er et system med læreevne. Oppdag da at det ikke er individet som lærer. Læringen skjer på et overordnet plan. Les gjerne her om den kreative prosess. I det systemet vi nå snakker om, representerer hvert individ et forsøk. Men den kreative motoren består av hele systemet, hvor individene inngår i en sverm, som vekselvirker med vekslende miljøbetingelser.
Og vi innser også at individenes mangfold blir en betingelse i dette. Individene skal bare ligne, de er ikke kopier, de er forskjellige. Oppdag at læring handler om i hvilken grad de ligner, mens kreativiteten handler om grader av forskjellighet. Det er en balansegang i dette. Og det er en gambling. For fremtiden er alltid forskjellig fra fortiden. Dersom denne forskjellen er for stor, altså så stor at alt individet innehar av utrustninger ikke lengre fungerer, så bryter systemet sammen. Hurtige miljøendringer kan få arter til å dø ut. Og motsatt vil veldig stabile miljøer stagnere utviklingen på et nivå av svært høy biologisk kompetanse på akkurat dette miljøet.
Vi innser at det er noen balanser og noen forholdstall her som påvirker hastigheten på utviklingen. Endringer i miljøbetingelsene resulterer i det som kalles for seleksjonstrykk. Det er seleksjonstrykket som påvirker evolusjonshastigheten. Høyt seleksjonstrykk setter systemets kreative kapasitet under press. Blir det for høyt så dør arten ut.

Den kreative kapasiteten styres også av en annen variabel, nemlig generasjonshastigheten. Generasjonshastigheten representerer antall forsøk pr. tidsenhet. Jo flere forsøk pr. tidsenhet, desto større er sannsynligheten for at systemet greier å tilpasse seg. Bakterier kan ha flere generasjoner pr. minutt. Med andre ord, svært høy tilpasningsevne. Derfor kan vi observere bakterienes evolusjon innenfor dager uker og år.

Men igjen tilbake til at den grunnleggende motoren for naturlig utvalg ikke nødvendigvis forutsetter at individene selv har læreevne. Man kan med andre ord tenke seg individer fullstendig uten læreevne. Det gjelder neppe vår tids bakterier. Men dersom vi tenker i retning av livets opprinnelse, så kan altså de første kjemiske strukturene ha vært hundre prosent prisgitt den biologiske arven.

Her og nå blir altså det et viktig tanke-eksperiment. For det jeg snakker om her, er altså individets biologiske kompetanse. Oppdag da også at, sett i dette perspektivet, så blir de lite mening i å snakke om individer som «vinnere» og «tapere» i den prosessen som kalles for «naturlig utvalg». For, som individ kan du hverken ha noe forhold til, eller vite noe om denne «konkurransen». Tenk på mor til Djengis Kahn. Hvordan skulle hun kunne ha peiling på at hun gjennom sønnen ble opphav til milliarder av etterkommere? Det blir jo bare teori, og noe som er umulig å vite noe om. Det vi snakker om her er statistikk, sannsynligheter og tilfeldigheter, og det virker over store mengder generasjoner. Det å overføre dette til den lokale rivaliseringen som skjer mellom oss individer, er til de grader en misforståelse av denne prosessen.

Fremtiden ligner på fortiden, og gjennom å være en «kopi» av forfedrene så drar individet nytte av den kompetansen som systemet som helhet har utviklet gjennom utallige generasjoner. Oppdag nå at veldig mye av den kroppen du og jeg besitter, representerer nettopp det: biologisk kompetanse. Hjertet representerer kompetanse på den utfordringen det er å distribuere blodet til alle kroppens organer. Lungene representerer kompetanse på opptak av oksygen. Slik kan vi snakke om alle kroppens organer.  Enhver biologisk utrustning er formet av de utfordringer våre forfedre har blitt eksponert for gjennom utallige generasjoner.
Kanskje kan vi kalle «naturlig utvalg» (som jeg har døpt om til «naturlig filtrering»), som den store prosessen vi alle er en del av, men som ingen av oss kan smykke oss over eller ta æren av. Mangfoldet oss imellom er en nødvendig del av denne prosessen. Men det er også likheten mellom oss. Dette gir filosofiske implikasjoner verdt å dvele ved.

Men for å fullføre den tankerekken vi holder på med her, så har nok den individuelle læreevnen kommet til veldig tidlig i prosessen. Dette er jo igjen utrustninger basert på den store prosessen. Oppdag da også at prinsippene for læring og den kreative prosess er de samme. Jeg hevder, og hele min filosofi er bygget over den antakelsen at all kreativitet baseres på et og samme prinsipp: prøving og feiling. Hele min erkjennelsesfilosofi bygger på dette. Vår hjerne utleder ikke forestillingene ut av signalstrømmene, den konstruerer dem ved hjelp av den kreative prosess. Det samme gjelder sosiale prosesser. Alt dette gjenspeiler den gamle ur-prosessen, som også kan ses i perspektiv av informasjon. Alt dette handler i bunn og grunn om informasjon som på denne måten spiller seg ut, i de fysiske prosesser.

Individer med læreevne har altså to kilder til kompetanse: den biologiske kompetansen, via arv, og egen livserfaring. Og vi ser en naturlig arbeidsfordeling mellom disse: Den biologiske kompetansen dekker det i fremtiden som ligner, mens den personlige kompetansen dekker det i fremtiden som ikke ligner. Som sagt, den biologiske kompetansen er formet av statistikk. Absolutt alle individer i millioner, kanskje milliarder av generasjoner før meg har levd i et miljø med oksygen. Derfor har vi blant annet lunger. Og de fungerer for meg, som de har gjort for milliarder av andre individer før meg. Men det er bare et fåtall individer som eksponeres for språket «norsk». Derfor lønner det seg ikke å ha biologisk kompetanse på spesifikke språk. I stedet har vi en rekke utrusninger som hjelper oss med å lære det spesifikke språk, og ikke minst utnytte det.

Vi har altså en todeling av det reservoar av kompetanse individet er i behov av for å oppnå biologisk suksess (fitness). Denne todelingen merker vi best når vi observerer vår egen indre bevissthetsprosess. Vi har den kognitive funksjonaliteten, representert ved fornuften. Ved hjelp av dem utvikler vi kompetanse på våre spesifikke omgivelser. Men så har vi følelser og intuisjon som representerer kontaktpunktene inn mot den biologiske kompetansen. Også her er arbeidsdelingen ganske synlig. Ved hjelp av fornuften skaper vi oss forestillingene om det som er; vår virkelighetsoppfatning. Men det er ikke nok å vite om det som er. Vi trenger også våre følelser til å fortelle oss hva vi vil. Det er det som gir oss evnen til å foretrekke noe foran noe annet. Og nettopp det, er det som styrer vår atferd i retning av biologisk suksess.

Til slutt vil jeg påpeke at jeg nok vil ha inkonsekvenser i bruken av begrepene «biologisk kompetanse», «fitness» eller «biologisk suksess». I utvidet forstand blir jo fornuften også en del av vår biologiske kompetanse. Jeg liker dårlig å bruke det engelske uttrykket «fitness», og kan dermed finne på å linke til dette, samtidig som jeg bruker uttrykk som «biologisk suksess» eller «biologisk kompetanse» der det passer bedre. Da fungerer disse utrykkene som ekvivalenter. Det handler om vår tilpassethet, gitt den matematiske definisjonen som definerer dette presist.

 

Fra null til flercellet på 3,5 milliarder år

Når vi ser på livets utvikling på jorden, oppdager vi at utviklingen mot kompleksitet har gått nærmest eksponentielt. Vi kan ikke si når det første livet kom eller utviklet seg på jorden. Men de første indikasjonene har vi for omtrent 3,8 milliarder år siden. Da var det gått ca. 0,9 milliarder år av jordens historie.  Det første livet var sannsynligvis noe som ligner på det vi i dag kaller for Prokaryoter. Det vil si celler uten cellekjerner. En gren av disse kalles for Arkebakterier. Disse er kjent for å trives i ekstreme miljøer.  De produserer oksygen som avfallsstoff.  Her er det første eksemplet på det som kan kalles for evolusjonens opportunisme. Vi fikk en lang periode hvor livet på jorden produserte store mengder oksygen. Oksygen er et biprodukt. Men senere viser det seg at dette gir åpninger som senere organismer kan utnytte i fullt monn. Prokaryote livsformer dominerte planeten i hele 1,8 milliarder år. Da finner vi de første forekomstene av såkalte eukaryoter, det vil si organismer med cellekjerne og celleorganeller.  Dette kan man si er den første store evolusjonære revolusjonen etter livets opprinnelse. Og den satt tydeligvis langt inne. 1,8 milliarder år er dobbel så lang tid som det har eksistert flercellede organismer på kloden. Det tok altså 1,8 milliarder år med «forsøk» før det oppstod encellede organismer med cellekjerner, organeller og en type ytre membran som ligner på dagens utgave hos alt avansert liv.
Det er satt frem teorier på hvordan det kan ha skjedd. En teori går ut på at det som vi i dag kaller for mitokondrier, som jo er energiforsyningssystemet til alle levende celler, en gang kan ha vært selvstendige organismer og at noen av disse har blitt slukt av andre organismer og deretter funnet sin tilfeldige plass inne i cellemaskineriet hvor den gjorde en jobb som satte den nye organismen i stand til å utrette mye mer. Samme type teori finner vi også for utvikling av plantenes stamart. Det vil si at organismer har slukt mindre selvstendige organismer som ble til kloroplaster. Kanskje er utviklingen av eukaryoter evolusjonens nest største revolusjon etter selve livets opprinnelse. For her er det oppstått en organisme som det naturlige utvalg kan jobbe mye mer effektivt med. Vi har et stabilt, velfungerende og avansert selvkopierende system. Og nettopp dette er sannsynligvis den viktigste forutsetningen for å få fart på evolusjonen.

Men neste steg er ikke mindre revolusjonerende. Men det tok enda 1,8 milliarder år. Da skjedde det at noen varianter eller arter av eukaryoter utvikler egenskaper som gjorde dem i stand til å samspille. Først i løse kolonier, senere i tettere samarbeid med differensierte oppgaver. Dette var starten på de såkalte superorganismene som planter og dyr egentlig er.

Fra livet oppstod på jorden frem til det kom flercellede organismer gikk det altså til sammen 2,6 milliarder år. Alt dette forteller meg at det ikke er noen selvfølge at primitivt liv på en planet nødvendigvis må utvikle seg videre til noe mer avansert. For man kan bare ane det enorme antall forsøk som naturen har gjort gjennom denne tiden før det i det hele tatt oppstår en organisme som har potensiale til å ta steget ut i det flercellede.

En enkel hypotese på hvordan samarbeid mellom bakterier kan ha oppstått, er størrelse. For mest sannsynlig har bakteriene lenge hatt evnen til å sluke hverandre.  Da vil de største bakteriene ha lavere sannsynlighet for å bli slukt, enn små bakterier. Dette gir i så fall seleksjonstrykk i retning av størrelse. Men dersom to bakterier «limer seg sammen», så oppnår de umiddelbart en dobling i størrelse. Så vi kan se for oss fenomener hvor to eller flere bakterier limer seg sammen, for derved å oppnå biologisk gevinst av størrelsen de utgjør. Men det er opplagt at blir de flere, så blir det hemmende i forhold til alle andre oppgaver. Så kan altså enkelte arter ha «knekt koden», ved å utvikle samarbeid, i slike kolonier.

 

Sannsynligvis har den seleksjonsmessige fordelen med tettere samarbeid gått på symbiotiske forhold.  Det vil si flere typer samarbeid hvor der er gjensidige fordeler. Det kan være at de lever av hverandres biprodukter eller at de utfyller hverandres funksjoner. Eukaryote livsformer er sannsynligvis selv et resultat av symbiose. Man antar altså at mitokondriene har utgangspunkt i selvstendige livsformer som nå har utviklet en tett sameksistens med den eukaryote organismen (endosymbioseteorien). Refleksjonen her er at ja, det naturlige utvalg handler om konkurranse, men det handler også om samarbeid. Allerede de første og mest grunnleggende evolusjonære revolusjoner handler om samarbeid. Med eukaryotene utvikles altså de første flercellede organismer. De kan spores så langt tilbake som 800 millioner år. Men utviklingen kan ha gått forholdsvis langsomt før man finner to eksplosjoner av flercellede livsformer. Den første kom for rundt 560 millioner år siden og kalles Avalon-eksplosjonen. Men den virkelig store og kjente eksplosjonen av flercellede livsformen kom ca. 30 millioner år senere, altså for 530 millioner år siden, og kalles for Den kambriske eksplosjon. Det spekuleres på hva som kan ha forårsaket disse eksplosive periodene i livets utvikling. En av teoriene er den såkalte snøball teorien som antyder at jorden kan ha vært fullstendig dekket av snø og is. Ideen er at påkjenningene som dette har skapt for livet på jorden kan ha forrykket den økologiske balansen på en slik måte at nye livsformer har fått sin sjanse. Og dermed kan den kambriske eksplosjonen ha oppstått i den varmeperioden som fulgte etter. Igjen aner vi hvordan tilfeldigheter spiller inn. Men, når det er sagt så handlet det kanskje også om at det på denne tiden var utviklet livsformer som hadde et så ekstremt potensial at det bare var å vente på det rette øyeblikket. At det fant sted to slike eksplosjoner antyder at det kan være tilfelle.

 

 

Evne til atferd

I den kambriske perioden vrimler det av liv i havet, flercellet avansert liv. Plantelivet er stort sett begrenset til alger. Disse produserer oksygen. Mens dyrelivet lever av oksygen. Milliarder av år med oksygenproduksjon har satt sine spor i berglagene, men nå utvikles altså organismene som lever av dette.  Vi får økosystemer med næringskjeder, slik vi kjenner det i dag. Det vi skal fokusere på her noen refleksjoner om atferd. Hvordan kan egentlig bevegelse skje i det hele tatt i et kjemisk system? Dette er utmerket forklart i denne videoserien. Kortversjon er at proteiner, som jo er aminosyrer, satt sammen i forskjellige sekvenser også kan ha elektrisk ladning. Sekvensen avgjør proteinets form. Men en sekvens kan gi opphav til flere mulige former. Dersom man f.eks. har to ytterpunkter i denne sekvensen som begge er negativt ladet, så vil proteinet anta den formen hvor disse punktene er lengst mulig fra hverandre (fordi like ladninger frastøter hverandre). Om vi nå introduserer et positivt ladet signalmolekyl som fester seg på en av endene, så vil dette føre til at begge endene tiltrekkes den positive ladningen og proteinet bytter fra den ene formen til den andre. Og i det den nye formen oppstår vil det, i noen versjoner, føre til at proteinet slipper signalmolekylet og dermed returnerer det til sin normale tilstand. På den måten er det mulig å frembringe bevegelse på molekylnivå. Er dette koordinert vil dette kunne akkumuleres opp til somordnet bevegelse. Og det hele er signalstyrt. Det er vesentlig.

På encellet nivå deles gjerne organismene inn i de gruppene som har flageller og de som ikke har det. Flageller er en slags haler som cellen også kan bruke til å bevege seg med. Den kan fungere som en propell eller som en slags hale som kan slås frem og tilbake og dermed gi fremdrift. Encellede grupper uten flageller, eller annen evne til å bevege seg, kan neppe sies å ha hatt noen spesiell atferd.  De kan selvsagt sies å ha hatt en slags kjemisk atferd, men det er ikke relevant her. For det vi er ute etter er organismer som har evne til selvbevegelse og dermed har behov for et indre styringssystem som kan utnytte dette. For har en organisme først evne til å agere i forhold til omgivelsene så må den

1.    Kunne innhente informasjon om omgivelsene

2.    Kunne analysere denne informasjonen

3.    Kunne iverksette en passende respons på bakgrunn av denne informasjonen

Altså henger evne til respons og et indre styringssystem nøye sammen. Til sammen vil dette etablere et atferdsmønster som gir organismen reproduktive fordeler. Dermed vil det også skapes et seleksjonstrykk i retning av optimalisering av denne atferden. Det er absolutt verdt å interessere seg for hva som kan være det grunnleggende styringssystemet for dette.  For dette kan igjen være det som skaper grunnlaget for intelligens på neste nivå, nemlig hos nervecellen eller hjernecellen. En hjernecelle kan ha opp i 10000 utløpere. Det vil si at cellen mottar informasjon og fungerer som en intelligent rele-stasjon som på bakgrunn av kombinasjoner av signaler inn, sender en kombinasjon av signaler ut, som respons på dette. Det styringssystemet som kontrollerer atferden til eukaryote celler, kan være det samme styringssystemet som gjør jobben i hjernecellen.

I den samme videoen som er referert over hevdes det at cellemembranen har en svært viktig rolle i dette. Og det er egentlig veldig logisk og forståelig. For det er jo den som er cellens grensesnitt mot omgivelsene. Altså dekker den punkt 1 i vår liste. Cellemembranen er full av proteinstrukturer som fungerer som antenner for alt fra kjemiske signaler til lys, til temperatur eller mekanisk påvirkning. Og slik som det er beskrevet i videoen utløser dette kjemiske signal inn i cellen. Disse kjemiske signalene kan adressere cellens indre maskineri, utløse nye kjemiske signaler ut av cellen, utløse bevegelse, og til og med aktivere produksjon av nye proteiner. Som vi ser i videoen, er dette på mange måter ren mekanikk. Vi har kjeder av årsak og virkning som stort sett virker i sanntid. Det er stimulans og respons. Men videoen er sannsynligvis veldig forenklet. Sannsynligvis har vi mye mer kompleks logikk inne i cellen. En kandidat for å skape denne logikken er de såkalte mikrotubuli. Se kort video som omtaler disse her. Dette er et slags nettverk av rør inne i alle eukaryote celler, som er involvert i en rekke prosesser og funksjoner. Blant annet kontrollerer de cellens struktur og de har direkte styring på flagellen. Forskere har vært svært interessert i mikrotubuli og det finnes til og med teorier om at disse kan ha noe med den menneskelige bevissthet å gjøre, se også her. Men, poenget her er at vi her kan være på sporet av det informasjonssystemet som styrer cellens atferd. Typisk er det at dette systemet også er involvert i en rekke andre prosesser i cellen. Det vil si at styringssystemet er utviklet på basis av en struktur som allerede var til stede i cellen, men som tilfeldigvis også viste seg å kunne fungere som logiske maskiner. Dette er ikke et utenkelig evolusjonært scenario.

Neste naturlige spørsmål er hvilken type styringssystem vi snakker om her. Jeg opererer gjerne med tre typer styringssystemer:

1)   Prosedurale systemer
Prosedurale systemer er rent algoritmiske og følger bestemte prosedyrer i form av instruksjon for instruksjon, innkodet ved hjelp av maskinell struktur eller via et informasjonssystem.

2)   Tilstandssystemer
Tilstandssystemer er mellomsteget mellom prosedurale systemer og beslutningssystemer. Et tilstandssystem er innovativt på den måten at det evner å produsere forsøk hvor hvert forsøk evalueres opp mot en eller flere ønskede tilstander. Et tilstandssystem kan f.eks. brukes til å gjøre en rakett varmesøkende. Raketten kan i utgangspunktet variere retningen tilfeldig innenfor et intervall, registrere styrken på infrarød stråling og låse seg på den retningen hvor strålingen er høyest. Samme type styringssystem kan f.eks. en sædcelle bruke for å finne egget, eller en eukaryot encellet organisme kan bruke den til å finne næring. Her har jeg et spekulativt eksempel på hvordan preferanse for å søke næring kan ha oppstått. Et mindre spekulativt eksempel er å studere innsekter som forviller seg inn i huset en varm sommerdag. Det er få av oss som ønsker vepsen på besøk, og mange går vel til nådeløst angrep og dreper den. Det får jeg meg ikke til å gjøre, og tar meg heller umaken til å få dette nyttige insektet tilbake til den frie natur, der det hører hjemme. For å få til dette utnytter jeg insektets iboende tendens til alltid å ville fly der lyset er. Så jeg trekker for alle gardiner utenom der vinduet er åpent. Så jager jeg opp insektet slik at det kommer inn i rommet og ikke vaser rundt på et av de stengte vinduene. I 90 prosent av tilfellene flyr insektet mot lyset og ut i sikkerhet. Dette er et godt eksempel på en mekanisme som i all hovedsak er tilstandsstyrt. Et innsekt, som forsøker å flykte, vil søke mot lyset. Det er ikke tilfeldig at de fleste døde innsekter vi finner ligger i vindusposten.

3)   Beslutningssystemer
Beslutningssystemet skiller seg fra tilstandsstyringen på den måten at hovedtyngden av evalueringen skjer internt i systemet. Prøving og feiling settes ikke ut i handling, men testes ut mot erfaring, hukommelse med tilhørende kognitiv prosessering. Beslutningssystemet er atferdsdualistisk og forutsetter velutviklede kognitive og emosjonelle mekanismer.

 

Min spekulasjon er at alt liv før eukaryote organismer må ha vært rene prosedurale organismer. Dette begrunner jeg med at evnen til atferd ser ut til å ha vært veldig begrenset. Eukaryote organismer med flageller representerer derimot en revolusjon også i evne til atferd. Og det er vanskelig å tenke seg at det kunne vært mulig å ta ut dette potensialet uten å ha mekanismer som baserer seg på tilstandssystemer. Jeg tenker at selv den enkle oppgaven å kunne svømme mot lys, eller næring forutsetter evne til tilstandsstyring. Så hvordan kunne en slik utvikling ha skjedd? Her er det viktig å få frem at det ikke nødvendigvis er en uoverstigelig kløft mellom avansert logikkstyring og tilstandsstyring.  Vi kan for eksempel tenke oss et logikksystem som prøver mellom to tilstander som respons på en gitt stimulus. Den prøver først handling A. Den har en hukommelse som gjør at den vet at A er prøvd. Om A ikke gir det ønskede resultat, så blir hukommelsen om at A er prøvd, en del av stimulansemønstret, noe som trigger systemet til å prøve handling B. Dette er egentlig prosedural atferd, ispedd en liten hukommelse. Da er ikke veien lang for at kjeden kan utvides med handlingsmønster C og D osv. Oppfinnelse av hukommelse blir en vesentlig revolusjon i forhold til dette. Så ja, jeg tenker absolutt at det kan være mulig at encellede organismer kan ha en viss grad av innovativ atferd. Jeg tenker også da at den intelligensen som er bygget inn i cellen, på dette stadiet kanskje er uunnværlig når neste utfordring kommer, nemlig evnen til å inngå i spesialisert samarbeid med andre celler.
Men før vi går til den refleksjonen, så kan vi jo stille spørsmålet om den encellede organisme kan være i stand til å ta beslutninger. Noen mener det, men det kommer an på hva man mener med beslutninger. Slik jeg, har beskrevet beslutningssystemer i punkt 3 over, så tenker jeg at dette ikke kan skje på cellulært nivå. Begrunnelsen for det er at beslutninger på et slikt nivå krever stor hukommelse og høy informasjonsbehandlingskapasitet. En encellet organisme har neppe noe intern representasjon av verden utenfor, og den har neppe et sanseapparat som kan gi noe helhetlig bilde. Når det er sagt så tenker jeg likevel at muligheten er til stede for at cellene kan foreta enkle valg på den måten at om to organismer av samme art ble eksponert for nøyaktig de samme stimuli så kan responsen likevel bli forskjellig. Dette handler om at tilstanden i organismen kan variere, men det kan også handle om et mer spennende forhold. De tidligere nevnte mikrotubuli inngår nemlig sentralt i den såkalte ORCH-OR-teorien om menneskelig bevissthet. Her antydes det at disse faktisk har regnekraft og at nevronene kanskje bare er signalformidlere i denne modellen. Men det som også er interessant her er at det er kvanteegenskaper involvert i dette (se her). Kvanteegenskaper gir mulighet til ekte tilfeldighet. Dette er ikke noen snarvei til fri vilje slik jeg ser det, men muligheten for ekte tilfeldigheter er jo det som kan skape den variasjonen som er nødvendig i en kreativ prosess på cellulært nivå. Da har vi også på plass det som skal til for å kunne oppfatte hver enkelt levende celle som en innovativ organisme, basert på tilstandsprinsippet. Og kanskje er denne innovative mekanismen fullt virksom den dag i dag i våre hjerneceller.

Den kambriske eksplosjonen kom altså for fullt med en rekke flercellede dyr. Det blir jo som sagt bare spekulasjoner på hvordan det kan ha skjedd. Men denne type organismer krever at cellene spesialiserer seg slik at et differensiert samarbeid kan oppstå. Hver av cellene bærer de samme arveegenskapene. Dette innebærer også det kan være reproduksjonsmessig lønnsomt at individet oppgir seg selv til fordel for fellesskapet. Det innebærer også at cellene må utvikle mekanismer som styrer denne differensieringen og orkestrerer byggingen av den overordnede superorganismen. Disse mekanismene må gå i arv.

Ved startfasen av en utvikling fra encellede til flercellede organismer kan det være vesentlig å reflektere over at naturen på mange måter må begynne på nytt. Mye av det som hittil er oppnådd på cellulært nivå må gjenoppfinnes på det høyere nivået. Det er ikke slik at naturen er en bevisst tenkende entitet som tar sine gamle planer fra det som er oppnådd på cellulært plan og bare skalerer det opp på nivået over. Og selvsagt er det slik at utfordringene på dette makronivået er ganske annerledes enn på mikronivå. Så ble da ikke resultatet på noen måte i nærheten av en gigantcelle, i konstruksjon og virkemåte. Men naturens utgangspunkt i forhold til livets opprinnelse er ganske forskjellig. For her har vi en robust avansert encellet livsform som naturlig danner basis for den videre utvikling mot nye høyder. Her kan det igjen være interessant å studere tidsperspektiv. Det gikk altså 2,6 milliarder år fra jorden ble dannet til vi hadde stor utbredelse av avanserte encellede bakterier. Det er mer enn halvparten av jordens historie. Deretter gikk det enda 1,2 milliarder år til de første flercellede strukturene dukket opp. Men når først dette hadde skjedd gikk det «bare» 270 millioner år til vi har den kambriske eksplosjonen.  Totalt har altså naturen «eksperimentert» med encellede mekanismer i 3,8 milliarder år før det hele avanserer videre i det flercellede. Det er omtrent 80 % av jordens historie. Til gjengjeld er altså tiden fra de første flercellede strukturer dukker opp til den kambriske eksplosjonen kun 0,5 % av jordens historie. Men selv dette er jo et enormt tidsperspektiv. Husk at det «kun» er 65 millioner år siden dinosaurene regjerte vår klode. Det jeg vil med disse regnestykkene er å påpeke at utviklingen mot avansert liv er noe som krever svært mye for å komme i gang, men at utviklingen går hurtigere jo mer avansert livet blir. Her er det flere vesentlige refleksjoner vi kan gjøre oss:

1)   Bakterienes suksess
Selv om en gren av livet på jorden har utviklet seg mot stadig mer avanserte høyder så forblir det enkle bakterielle livet in takt. Hvordan måler man egentlig evolusjonens suksess? Er det i form av kompleksitet, eller er det i form av utbredelse, tilpasning og overlevelsesevne? For det er ikke tvil om at bakteriene var de første som kom hit, og de er de siste som skal forlate denne planeten. De har en utbredelse og en tilpasningsevne som er oss totalt overlegen. Om vi mennesker bober, forgifter og ødelegger denne kloden fullstendig er det svært usannsynlig at vi noensinne skulle klare å utrydde alle bakterier. Vår eksistens opp i dette representerer bare en tilfeldig grein som bare representerer et lite pust i dette mektige livets historie. Og vi mennesker kan på ingen måte eksistere uten bakterier. Mesteparten av vår kropp består av bakterier. Så da er det vel slik at når vi tegner oss selv på toppen av livets tre, så er det mer et utrykk for en artsmessig nærsynthet, enn det har med realiteter å gjøre.

2)   Hva er årsaken den eksplosjonsartede utviklingen?
Etter at flercellet liv vokste fram sånn fra rundt 800 millioner år siden fikk vi altså to eksplosive utviklingsperioder, begge avløst av perioder med massedød. Men, uansett så ser det ut som at det flercellede livet har et langt sterkere potensiale til å eksplodere i mangfoldighet og kreativitet. Årsaken til dette kan man jo bare spekulere i. Men på et eller annet grunnleggende vis tenker jeg at seleksjonstrykket virker annerledes på flercellede arter i forhold til encellede organismer. Det som særpreger det encellede livet er enorme antall individer og svært kort reproduksjonstid. Bakteriekulturer har en generasjonstid på timer. Dette betyr at antall forsøk pr tidsenhet er ekstremt høyt. Det betyr også at tilpasningsevnen er svært høy. Bakterienes enorme tilpasningsevne er jo i dag et velkjent helsemessig problem. Vi fører et våpenkappløp mot bakteriene ved hjelp av antibiotika, og ofte har vi ligget an til å tape den kampen. Dette er evolusjon, virksom og aktiv foran våre øyne. Når vi kjenner det enorme tidsforløpet dette har kunnet foregå på, så er det ikke svært vanskelig å akseptere at en avansert organisme som eukaryote bakterier kunne oppstå.
Det flercellede livet har langt høyere generasjonstid. Det betyr færre forsøk per tidsenhet og man skulle derfor tro at utviklingen ville gå mye langsommere. I stedet observerer vi det motsatte. En av forklaringene på dette tror jeg har å gjøre med antall individer per populasjon. For det må jo tas med i matematikken at det skal mer til for å spre en egenskap til en stor populasjon i forhold til en liten. Så antall forsøk pr tidsenhet synker dramatisk, men det gjør også selve populasjonsstørrelsen. Og kanskje dette endrer seleksjonstrykket på en slik måte at utviklingen går fortere.
Et annet viktig forhold er at differensieringspotensialet mellom arter er langt høyere. Dette innebærer muligheten for utvikling av avanserte økosystemer. I slike økosystemer vil vi ha en kombinasjon av symbiotiske forhold og konkurranse. Konkurransen skaper såkalte våpenkappløp. Slike våpenkappløp øker seleksjonstrykket og dermed også evolusjonshastigheten.  For ordens skyld må det bemerkes at hastigheten på utviklingen også er begrenset av den forholdsvis konstante mutasjonsfrekvensen. Man antar i dag at forekomsten av mutasjoner i et avgrenset gen pr. tidsenhet er forholdsvis konstant. Selvsagt kan solstråling og radioaktiv stråling påvirke dette. Men dette er variabler som hovedsakelig ligger konstant i et naturlig miljø.  Det er også vært å merke seg at de fleste mutasjoner, enten er nøytrale eller skadelige. I et nøytralt miljø vil som regel skadelige mutasjoner i seg selv skape et seleksjonstrykk mot genenes bevarelse.  Populasjonen vil altså etter hvert akkumulere nøytrale og fordelaktige mutasjoner. Dette skaper basis for variasjon og når populasjonen utsettes for seleksjonstrykk vil det være denne variasjonen som dannes basis for det naturlige utvalg.
En vesentlig forskjell på encellet og flercellet evolusjon er at flercellet liv har et mye større potensiale for morfologisk variasjon. Det vi ser i den kambriske eksplosjonen er at den kreative prosess nå virkelig skyter fart. Det morfologiske mangfoldet eksploderer. Og nettopp morfologi er en type variasjon som på en direkte måte påvirker seleksjonstrykket.

Samspill og

kommunikasjon

mellom cellene i en organisme

Det er en forutsetning for ethvert samarbeid at det må kunne foregå en form for kommunikasjon mellom de samarbeidene enhetene. Dette behøver nødvendigvis ikke å være kommunikasjon, slik vi for står den. Men for å kunne tilpasse seg sine omgivelser må organismen kunne fornemme sine omgivelser, og sannsynligvis har den første kommunikasjon utgangspunkt i dette. Cellene i en flercellet organisme er spesialiserte og hver og en har oppgaver helt spesifikt til hvor den befinner seg og hvilken spesialisering den har. Alle levende celler har utgangspunkt i stamceller. Enten begynner de sitt liv som stamcelle, som senere modnes, eller de er etterkommere av celler som har gått gjennom denne prosessen. Alle celler i en levende organisme har det samme genetiske biblioteket. Dette biblioteket inneholder all den informasjon som er nødvendig for å utvikle den organismen det er snakk om. Men hver celle benytter seg bare av en liten brøkdel av denne informasjonen. Hvilken informasjon den tar i bruk avhenger av hvilken spesialisering det er snakk om og hvilken oppgave cellen til slutt skal uføre. Det er dette som er veien fra stamcelle til den ferdig modne cellen. I dag er forskningen langt fra å komme til bunns i å forstå hvordan dette egentlig foregår. Hvordan «vet» den enkelte celle hvilken informasjon den skal bruke. Og hvordan vet den eksakt hvor den er og hvordan den skal utføre sin oppgave akkurat der den er. Forskningen har fått øye på en del mekanismer som sannsynligvis er medvirkende i dette systemet. En av dem er såkalt epigenetikk. Epigenetikk handler om mekanismer som kan aktivere og deaktivere gener uten å påvirke informasjonen i selve genmaterialet. Man er i ferd med å bli klar over at denne mekanismen er en vesentlig del av det som styrer spesialisering av cellene. Epigenetiske mekanismer påvirkes av miljøet. Dette gir mulighet til å styre mot den optimale strategien i forhold til det miljøet organismen befinner seg i. Epigenetiske forandringer kan arves og varer ofte i tre til fire generasjoner.
En annen nylig oppdagelse er at cellene faktisk er i stand til å kommunisere seg imellom. Dette skjer via en slags kjemisk antenne som alle celler er utstyrt med. Det mistenkes at defekter her kan spille en rolle f.eks. ved utvikling av kreft.

Samlet sett om vi tar med epigenetikk, intern kommunikasjon mellom cellene, og at hver enkelt celle faktisk gjennom mikrotubuli har en viss intelligens, så kan vi begynne å ane hvilket samspill som er i gang gjennom utviklingen av en flercellet organisme.  Vi er enda ikke helt i mål med hvordan dette samspillet styres. Kanskje er nøkkelen her det man før har kalt for «junk-DNA». Det er 98 % av vårt arvestoff som vi ikke aner hva brukes til, men som vi nå skjønner nettopp er involvert i aktivering og deaktivering av gensekvenser. Selvsagt er det slik at det å utvikle kunnskap om dette gir enorme potensialer for fremtidens mulighet til å behandle en rekke sykdommer. Samtidig gir hver ny oppdagelse nye fundamentale spørsmål i forhold til evolusjon og hvordan slike mekanismer kan ha oppstått. ID-bevegelsen har definitivt muligheter for mye vann på mølla i fremtidig forskning. Den evolusjonære tilnærmingen til dette handler om at disse mekanismene er utviklet fra enklere mekanismer som gjerne kan ha hatt en helt annen funksjon. For eksempel kjemisk kommunikasjon mellom celler kan ha opprinnelse i tidligere funksjoner som generelt fornemmer det kjemiske miljøet som omgir organismen. Dette er jo en helt vesentlig funksjon (basis for menneskets luktesans?) dersom en organisme er innrettet på å søke næring. En encellet organisme med flagell vil jo absolutt ha fordel av å svømme i den retningen hvor næringen finnes. Det kan oppnås ved å styre etter kjemiske signaler. Så kan denne evnen ha skapt et seleksjonstrykk som over millioner av generasjonen har finslipt den i form av evne til å analysere de kjemiske omgivelsene. Da er steget kort i forhold til å videreutvikle dette til å ta signaler fra andre organismer, av samme art. Dermed er forutsetningen for et «sosialt samspill» mellom organismene lagt. Så kan det også være slik at den kjemiske signaturen identifiserer arten. Dette vil hindre organismen fra å gå til angrep på eget avkom. Det øker igjen muligheten for å kunne samle seg i kolonier, kanskje som ren tallmessig beskyttelse. Man har større overlevelsesmuligheter i en stor flokk i forhold til å være helt alene. Da er neste steg ikke så langt unna, nemlig det at flokken evner å differensiere seg i forhold til fellesoppgaver. Superogranismen er skapt og vi får et seleksjonstrykk i retning av mer spesialisering og mer samarbeid. Og det flercellede livet eksploderer.

Utvikling av kjønn

Kjønn ble etter hvert utviklet i arter av eukaryote organismer. Jeg har enda ikke sett noen teori på hvordan dette kan ha skjedd. Men her finnes i alle fall tre teorier på hvorfor det har skjedd. Men svakheten med alle disse teoriene er at de tar utgangspunkt i behov for forbedringer. Det gir formålsforklaringer. Men, om disse teoriene holder stikk, så er det jo slik at når først kjønn er på plass så gir det et seleksjonspress i retning av å opprettholde og videreutvikle denne mekanismen. Mange arter, også eukaryote flercellede organismer formerer seg aseksuelt. I noen tilfeller vil arter som tidligere har basert formering på sex, utvikle seg i retning av bare hunner. Men det tyder på at slike arter er sårbare for å dø ut igjen. Og igjen antyder dette at fordelene ved formering basert på sex er større enn omkostningene. Men før vi går videre inn på dette er det på sin plass å spekulere på hvordan det hele har kommet i gang.

Om vi begynner med prokaryote organismer, som var de tidligste og minst avanserte livsformene, så formerer de seg ved celledeling. En annen mekanisme er også i virksomhet er at disse også sprer sitt arvemateriale ved rett og slett å spre kopier rundt i miljøet. Slike kopier kan opptas av andre organismer. Dette er en av grunnene til at bakterier er svært så tilpasningsdyktige. En bakterie som utvikler resistens mot antibiotika, kan spre genene med de riktige mutasjonene slik at andre bakterier kan oppta disse og oppnå den samme fordelen.

Min antagelse er at jo mer avansert en celle er, desto svakere er evnen til å kunne utveksle kode på denne måten. Dette begrunner jeg med at sårbarheten i forhold til endringer øker med økende kompleksitet. Jeg tenker derfor at på et stadium i utviklingen så har eukaryote organismer mer eller mindre mistet denne muligheten. Men de formerer seg altså fortsatt ved vanlig celledeling. Med alle de milliarder av celledelinger som skjer hvert sekund, så er det selvsagt ikke rart at noen ikke helt følger den normale oppskriften. Følgelig vil noen dele seg asymmetrisk. Da vil noen av disse avkommene mangler det meste av cellemaskineriet (mitokondrier og andre organeller). De inneholder bare arvestoffet. Selvsagt vil hovedsakelig alle slike avkom dø. Men noen av dem kan altså finne veien inn i en vertsorganisme. Når dette skjer i mange nok forsøk så er sannsynligheten til stede for at vertsorganismen klarer å utnytte dette. Det forutsetter at det er samme art. På et vis klarer altså vertsorganismen å ta denne genetiske koden, krysskoble den med sin egen kode og dermed kvitte seg med egne defekte gener.
En annen spekulasjon om hvordan dette kan ha skjedd kan være virus. Viruset er spesialtilpasset det å bære egen genetisk informasjon. Den er innebygget i et proteinpanser som evner å penetrere vertscellen, for deretter å installere egen kode inn i vertscellens DNA, for deretter å aktivere den. Det er ingenting i veien for at denne mekanismen noen ganger «går galt» slik at det opprinnelige viruset tar med seg hele vertscellens DNA. Bygger sitt spesiallagede proteinpanser, forsvinner ut av cellen, og noen av dem ender altså opp med å penetrere en ny vertscelle. Begge disse to teoriene ender altså opp med mekanismer som penetrerer arvemateriale inn i vertsceller. Og i den grad vertscellen evner å utnytte dette, kanskje først delvis så kan vi ha fått startet et seleksjonstrykk som styrer mot en stadig mer effektiv mekanisme for rekombinering av genmateriale. På et stadium er cellen i stand til å produsere to typer kjønnsceller. Det er de små cellene som stort sett inneholder arvematerialet. Så er det de store cellene som inneholder hele cellemaskineriet og evnen til å gjøre selve rekombinasjon. Det som definerer kjønn er at individene som produserer små cellene er hanner, mens de som produserer de store cellene er hunner. 

Så kan vi jo stille det første spørsmålet. Hvilken fordel medfører denne mekanismen som gjør at det skapes et slikt seleksjonstrykk?  La oss først starte med to hypoteser som på peker på motsatte behov. Den ene hypotesen handler om at uten rekombinasjon av gener så blir tilpasningsevnen for svak og arten risikerer å dø ut. Den kalles for «Den røde dronning hypotesen» etter Alice i eventyrland. Her handler det om at artens overlevelse avhenger av at evolusjonshastigheten hele tiden går på maks. Det handler om at alle de verdifulle mutasjonene skal kunne spre seg til hele populasjonen og ikke bare til den slektslinjen hvor mutasjonen oppstod.

Den andre hypotesen går i motsatt retning.

Eukaryote livsformer har altså så høy kompleksitet at den tilfeldige måten å utveksle genetisk informasjon på er utelukket. Samtidig blir det i lengden uholdbart kun å skulle bare å skulle akkumulere stadig flere genetiske feil nedover slektslinjen (kopi av kopi). Eukaryote livsformer er på en helt annen og mye sterkere måte avhengig av å ha stabilitet i sitt genetiske materiale. Dette vil nødvendigvis skape et seleksjonspress i retning av både å bevare genetisk stabilitet og å kunne utveksle informasjon på en mer kontrollert måte. Utvikling av kjønn medfører at hver celle har to kopier av hvert gen.  I dataverdenen ville vi kalt dette for «backup». Og sammenligningen er ikke helt hinsides. Jeg har faktisk sett antydninger om at det finnes en slags sjekksum teknologi som cellen kan bruke for å avgjøre om et gen er OK. Og det gen som til slutt kommer til uttrykk (fenotype), er det som systemet oppfatter som det friske genet, uten ødeleggende mutasjoner. Det er dette vi ser utslag av når vi sier f.eks. at brune øyne er dominante egenskaper over blå øyne. Mennesket har sannsynligvis originalt hatt brune øyne, og det er forholdsvis sent i menneskets historie at det har kommet mutasjoner som gir blå øyne. Gener som har denne mutasjonen, blir oppfattet som «syke» og dermed valgt bort dersom organismen har tilgang til det friske originale genet. Poenget her er altså at kompleksiteten medfører øket sårbarhet i forhold til mutasjoner. Derfor vil de arter som utvikler en større motstandskraft mot dette ha en fordel.

Den tredje hypotesen handler om resistens mot virusangrep. Et virus er avhengig av å kunne feste seg på cellens overflate for å kunne penetrere celle-membranen.  Dette skjer ved hjelp av at formen på proteiner passer så pass bra sammen at de kan «hekte» seg i hverandre. Det er derfor virus ofte følger arter. Ofte er det vanskelig for virus å krysse artsgrenser (og det skal vi være glade for). Selvsagt skjer det, men det skal noe til. Vi snakker ofte om at viruset må mutere. Det innebærer at de proteinene som danner den «kroken» viruset fester seg med endrer form.
Det som skjer ved rekombinasjon av gener er at cellens overflate, altså celle-membranen bygges opp av proteiner med sin egen unike form. Dette gjør at virus som kanskje var farlig for foreldrene ikke nødvendigvis representerer noen fare for avkommet. Følgelig har vi her en mekanisme som gjør arten mindre sårbar for virusangrep. Og dette kan jo representere en gigantisk forskjell.

Jeg skal ikke velge mellom disse hypotesene, og kanskje har de alle på hver sin måte noe for seg. For med kjønn vil genetiske endringer ha en bedre spredning i populasjonen, samtidig skaffes det til veie en bedre stabilitet. Da er det også grunn til å tro at når denne mekanismen etter milliarder på milliarder av forsøk har kommet i gang, så har det naturlige utvalg umiddelbart foredlet dette frem til en avansert, stabil bærekraftig mekanisme. Da har vi en ny evolusjonær revolusjon, som til de grader vil sette sitt preg på det videre forløp i utviklingen.

Om vi går over til flercellede organismer så kan man jo stille spørsmålet om hvordan kjønnsmekanismen kan ha fulgt med på dette lasset. Jeg har jo tidligere påpekt at mekanismer utviklet på det cellulære plan ikke uten videre lar seg direkte kopiere over på et høyere nivå. Kjønn er kanskje et slags unntak fra dette. For kjønnsmekanismen hos alle flercellede dyr foregår fortsatt på de cellulære plan. Dyr og planter produserer kjønnsceller. Som regel kommer de i to utgaver: hun og han, eller egg og sædceller. Den flercellede organismens oppgave er å legge forholdene til rette for at dette skal kunne skje. Så i overgangen fra de encellede til det flercellede har organismene bare dratt med seg de mekanismer som var der fra før og de flercellede kulturene som fungerer best som katalysatorer for denne prosessen vil umiddelbart belønnes av det naturlige utvalg. Vi får et seleksjonstrykk som stadig driver i retning av raffinering av denne mekanismen. Og her har naturen oppvist et fantastisk mangfold.

Om kjønn i forskjellige arter. Se her.

 

Innovativ atferd

La oss først stille det grunnleggende spørsmålet om atferd har noen signifikant betydning i forhold til reproduksjonsmessig suksess. La oss hoppe rett til mennesket. Spiller måten vi oppfører oss på, noen rolle i forhold til vår reproduksjonsmessige suksess? Da må vi selvsagt tenke både kvalitet og kvantitet. Kvalitet handler om å få de beste partnerne og gi avkommet en best mulig start på livet. Kvantitet handler om antall barn vi får. Jeg tenker at det nærmest er umulig å svare nei på at måten vi oppfører oss på har en dramatisk avgjørende betydning i forhold til dette. Og kanskje er det slik at jo mer avansert atferdsmønster en art er i stand til å produsere, desto større betydning har dette for reproduksjonsmessig suksess. Ved å snu på dette på denne måten så aner vi kanskje også en viss tendens til selvforsterkning i dette.

Så jeg tenker at det er god grunn til å anta at det naturlige utvalg også skaper et seleksjonstrykk rettet mot atferd. Vi har tidligere sett på de prinsipielle forskjellene mellom prosedural (algoritmisk) atferd og innovativ atferd.  Og vi kan konstatere at innovativ atferd krever en svært avansert styringsmekanisme. Likevel har jeg forsiktig åpnet for muligheten til at innovativ atferd også kan være mulig for på cellulært plan. Men det er en primitiv form for tilstandsmaskin hvor hovedvekten er på et reaktivt atferdsmønster basert på stimuli i nuet. Med det flercellede er muligheten vid åpen for å kunne utvikle mye mer avanserte mekanismer i forhold til dette. Men, igjen skal vi være klar over at cellens avanserte maskineri ikke uten videre lar seg kopiere på et overordnet nivå. Den flercellede prosess starter helt på bunn med kolonier som i seg selv har liten eller ingen evne til koordinert atferd på høyere nivå. Og mange arter er fortsatt omtrent på dette nivået. For eksempel planter og sopp[1].

Overgangen til det flercellede handler om at celler i slike kolonier etter hvert utvikler evnen til differensiering. Det vil si de utfører forskjellige funksjoner. Så hvordan kan man tenke seg at hele disse avanserte koloniene skal kunne begynne å opptre koordinert og ha en atferd i sine omgivelser. Her er det to ting som må utvikles. Det ene er evne til atferd, altså evne til selvbevegelse og gjøre konkrete handlinger. For det andre må det være en styringsmekanisme som koordinerer dette. Og igjen står vi over for spørsmålet om hvordan dette kan ha kommet i gang. Men det er neppe tvil om at dersom det først kommer i gang så er det fordeler å hente. En spekulasjon kan være at kolonien kan flytte seg dit tilgangen på næring er størst. Men hva er næring? Som regel snakker vi da om andre organismer. Da har vi igjen et seleksjonstrykk for disse som handler om evnen til å komme unna. Vi aner altså at så snart en slik prosess er i gang så åpnes muligheten for selvforsterkende våpenkappløp. Enkeltceller kan utvikle evne til å trekke seg sammen og strekke seg ut. Om mange celler kan gjøre dette koordinert så har vi skapt basis for bevegelse. Kanskje kan vi gjøre spekulasjoner ut av å studere fiske- og fugle-flokker som defensivt er i stand til å utføre koordinerte bevegelser i en flokk. Dette handler om det enkelte individs reaksjon på hva de nære omgivelsene foretar seg. Kanskje kan lignende mekanismer ha utviklet seg for de første primitive muskelceller. Men kanskje kunne de også ha blitt koordinert av andre celler med evne til å sende ut elektriske signaler. Dette er en kompleks mekanisme og det skal mye til. Men over mange millioner år med milliarder av generasjoner så er sannsynligheten til stede for at en koloni faktisk klarer å flytte seg koordinert, og dermed oppnå de fordeler det gir. Og når først dette har skjedd og våpenkappløpet er i gang.  Så eksploderer det hele. Det hele ender opp i den kambriske eksplosjon.

Det kan godt være at de første flercellede organismene ikke hadde noen sentral koordinering. Men det gir da også svært begrenset mulighet til atferden. Og atferden er tilnærmet algoritmisk. Dette begrenser mulighetene, og dyr som kunne oppføre seg mer kreativt vil selvsagt ha langt bedre tilpasningsevne og dermed også større reproduksjonsmessig suksess. Dette ville i så fall ha skapt et seleksjonstrykk mot en sentralisering av styremekanismene.

Veien fra en prosedural mekanisme til en innovativ kreativ mekanisme som kan finne opp sin egen atferd er nok forholdsvis lang og komplisert. Vi kan tenke oss mye av det samme forløpet som vi allerede har skissert på cellulært nivå. De første flercellede organismene har sannsynligvis hatt en langt mer primitiv atferd enn de cellene de er bygget opp av. Det er ren prosedural atferd som reaksjon på stimuli. Men, som tidligere skissert er ikke veien til at organismens indre tilstander også er stimuli så veldig lang, Da er allerede tilstandsmaskinen virksom. Og med dette er de første tilbøyeligheter etablert. Den videre utvikling kan tenkes å gå, både i differensiering av tilbøyeligheter og organismens evne til å forholde seg til disse. Allerede på dette stadiet er de systemene som utgjør atferdsdualismen på plass.

Jeg er inne samme problemstilling

her og her.

 

Fra flercellet til flokkdyr

Det er interessant at nesten halvparten av livets historie på denne planeten gikk med før de første flercellede organismer oppstod. Det betyr at det å finne sammen, det å utvikle samarbeid ikke er noe som kommer helt enkelt av seg selv.  Men når dette først skjedde og det flercellede livet eksploderte, så er igjen spørsmålet om hvor mye som skal til før dette skjer på neste nivå. Hva skal til for at de flercellede superorganismene skal kunne begynne å samarbeide og opptre koordinert i flokk? Er det slik at vi kan overføre de mekanismene som la grunnlaget for overgang til flercellet også er drivkreftene på neste nivå? Det som tidligere er nevnt er symbiose og den beskyttelsen som naturlig oppnås ved å være en av mange. Men, nettopp på grunn av evne til innovativ atferd styrt av tilbøyeligheter innfører det naturlige utvalg også sperrer som virker mot dette. Vi får en intensivert og synlig konkurranse om mat, territorier og partnere. Dette er skaper seleksjonstrykk i motsatt retning, altså mot egoisme, egeninteresse og tilbøyeligheter til å forsøke å utmanøvrere eventuelle rivaler. Dette er det klassiske naturlige utvalg. Og dessverre har evolusjonsteorien fått et dårlig rykte på seg for ensidig vekt på akkurat dette. Det er et urettferdig rykte. På encellet nivå har nok dette vært hovedtrenden, selv om vi finner eksempler på interessante samspillsstrategier også på bakterienivå. Men, med det flercellede kommer også det innovative inn. Mulighetene for avansert atferd eksploderer. Vi observerer ikke lengre en ensidig optimalisering på egoisme. På dette nivået oppviser naturen et mangfold av samhold, samarbeid og sosiale strukturer.

For eksempel ser vi store fiskestimer som opererer sammen. Her er den enkle teorien at flokken fungerer som den beste beskyttelse mot rovdyr. Men vi har også, i innsekts verden, en helt annen type samarbeid blant årevingene. Dette er samarbeid som viser seg å være basert på nært slektskap. Og ved å se på disse koloniene, f.eks. maur, så kan vi kanskje få en ide om hvilke stadium de første flercellede kolonier kan ha gått gjennom.

 

 Men samtidig former også kjønn og formering tilbøyeligheter i retning av atferd som tar vare på andre enn seg selv. Slike mekanismer er sannsynligvis opphav til tilbøyeligheter som forelskelse og morskjærlighet. Men tilbøyeligheter er diffuse og det skal ikke mye til for at dette også lekker over i empati for andre. Kanskje har de første flokker utgangspunkt i nettopp formering. Her kommer også det berømte begrepet slektskapsseleksjon inn. Man hjelper sine egne gener ved å hjelpe nære slektninger. Foreldre, avkom og deres avkom igjen har dannet små familier hvor alle har et nært slektskap. I slike grupper kan samarbeid og gjensidighet utvikle seg basert på slektskapsseleksjon.  Og igjen, tilbøyelighetene er diffuse slik at nært slektskap ikke alltid er noe sterkt genetisk kriterium for sosial atferd.

Gjensidig altruisme

Det skaper en bro over til et tredje stadium, nemlig det som kalles for gjensidig altruisme.  Spillereglene for samarbeid endrer seg med grad av slektskap. Når vi er over på gjensidig altruisme handler dette ikke lengre om slektskap, men om de fordeler individet kan oppnå ved å samarbeide. Her har forskningen hatt god suksess ved å anvende det som kalles Spillteori. Alle individer har en egeninteresse av fordelene ved å samarbeide, men samtidig utvikles det strategier mot å bli utnyttet og for selv å kunne utnytte andre. En tilnærming kan være å se på det som kalles for fangens dilemma som jo er et uttrykk for at utkommet av mitt valg avhenger av andres valg og motsatt. Spillteori handler jo i høy grad om at omgivelsene ikke er statisk, men vil reagere gjensidig på hverandres atferd. Et samfunn hvor alle forsøker å jukse vil bryte sammen. Så har man etter hvert, spesielt innenfor økonomiske disipliner, utviklet en rekke datamodeller som søker å finne optimale strategier.  For eksempel viste den strategien som kalles for «tit for tat» seg å være en strategi som evnet å utrydde alle andre strategier. Tit for tat betyr å samarbeide så lenge motparten samarbeider.  Men dersom motparten jukser eller faller deg i ryggen, så vil du gjøre det samme mot ham ved neste korsvei. Dersom dette medfører at motparten igjen begynner å samarbeide, så fortsetter du å samarbeide. En annen måte å si dette på er at du alltid gjentar motpartens valg. Man forklarer gjerne denne strategiens suksess med at den den inneholder elementer av tillit, gjengjeldelse og tilgivelse. Selvsagt er det mange gode eksempler på at tit for tat medfører tap. Man kan tape slagene, men man vinner alltid krigen. Men så viser det seg at strategien er sårbar, f.eks. for signalfeil. Altså at man tror at motparten jukser, mens han egentlig ikke gjør det. Slike feil kan føre til uendelige runder hvor ingen samarbeider. Så har man videreutviklet modifiserte strategier for å overkomme dette osv.  Dette er Spillteori, det er matematikk og ikke minst datasimuleringer. Opprinnelig handlet altså dette om økonomisk teori, men så fant noen på å teste dette ut på biologien. Og da viser det seg at veldig mye atferd hos mange arter som lever i flokk utvikler atferdsmønstre som passer veldig godt med spillteorien. Men, det er vesentlig å innse at det spillet som skjer i en samarbeidende flokk er svært komplekst. Her kan det foregå mange spill på samme tid, på mange nivåer. Men like fullt er forskerne forbløffet over hvor godt dette passer med moderne spillteori. Eksempel på en måte å teste ut dette i naturen kan være en type vampyr flaggermus. Der holder hunnene med sine barn til sammen i en hule.  Mødrene er jevnlig ute og leter etter noen de kan suge blod fra. De samler alt blodet i en slags pose som blåses opp når den er full av blod. Så kommer moren hjem, og hun mater alle ungene i flokken, ikke bare sine egne.  Dette er et samarbeid som alle kan se er lønnsomt. For «vampyrlykken» tilkommer ikke alle mødre hver gang. Dette samarbeidet gjør hvert enkelt kull mindre sårbar for svingende jaktlykke hos den enkelte mor. Så kommer forskerne og bryter inn i denne harmonien. De tar en stakkers mor og fyller denne blodposen hennes med luft slik at den signaliserer at hun har blod uten at hun har det. Hun kommer hjem, «full av blod», men deler ingenting. Og gjett hva som skjer. Neste gang en av de andre mødrene har lykken med seg, så mater hun alle andre unger, men ikke ungene til den som har «jukset». Det er tit for tat i naturen. Lenge før forskere og datamaskiner kom opp med strategien er den en naturlig del av sosial atferd i naturen, og selvsagt er mennesket ikke noe unntak.

Oppsummering atferd formet av naturlig utvalg

Altså for å oppsummere, så har man altså tre bygge-blokker som kan anvendes til å forstå atferd med utgangspunkt i det naturlige utvalg. Først og fremst har man den egoistiske mekanismen som går på å handle i egeninteresse slik at resultatet blir at man sprer flest mulig av egne gener. Det er det naturlige utvalg i sin klassiske form. Så har vi slektskapsseleksjon hvor man sprer sine gener ved å hjelpe nære slektninger til å spre sine gener (og dermed også dine gener). Så har vi altså denne siste bygge-blokken med gjensidig altruisme, med all sin finurlige kompleksitet.

Det som er vesentlig å forstå er at dette ikke er kognitive strategier. Ingen individer er utstyrt med et bevisst ønske om å spre sine gener. Det vi snakker om er utvikling av bakenforliggende tilbøyeligheter som driver individet til et atferdsmønster som passer med slike strategier.   

Over tid vil altså noen arter nødvendigvis utvikle sosiale atferdsmønstre, basert på de mekanismene som her er beskrevet. Dette utkrystalliserer seg i det jeg kaller for sosiale tilbøyeligheter.  Eksempler på det kan være tilbøyeligheter som empati, stolthet, skam, rettferdighetssans, tillit, skepsis, sjenanse, behov for oppmerksomhet, moral og så videre.  Selvsagt vil disse hele tiden balansere mot de mer egoistiske tilbøyelighetene. Forskning har vist at også dyr har rettferdighetssans, de har en indre justis og forventer gjentjenester osv.

Men uansett så aner vi igjen naturens egne luner. Det naturlige utvalgs første og mest nærliggende produkt er egoisme. Men når først flokken oppstår, på tross av egoismen, kanskje på grunn av spinnoffeffekter av tilbøyeligheter som er dyrket frem av kjønn og formering, så viser altså flokken seg å ha store fordeler. Dermed får vi en svingning mellom konkurranse og samarbeid. Disse møtes i sine balansepunkter. Og nettopp denne kampen er internert i våre egne tilbøyeligheter. Som mennesker har vi satt navn på dette, og vi kjenner kampen i vårt mentale univers hver eneste dag.

En del av stoffet til denne refleksjonen har jeg funnet her:
http://snl.no/.sml_artikkel/utviklingsl%C3%A6ren
http://no.wikipedia.org/wiki/Bakterier
https://www.youtube.com/watch?v=oKNAzl-XN4I&index=3&list=PL45A5E21ECA5FA850

 

Gruppeseleksjon?

Se også her. Innenfor tradisjonell evolusjonsteori er gruppeseleksjon et fy-ord. Og sant skal sies at gamle naive myter om enkeltindivider som ofrer seg til det beste for arten har vist seg å være uholdbare. Dersom vi anvender Darwins kriterier for naturlig utvalg på grupper ser vi straks at vi får problem. En gruppe er sjelden en avgrenset enhet. Den kopierer ikke seg selv på noen entydig måte. Mekanismene for arv er uklare, komplekse og uoversiktlige. Og gruppene samspiller ikke på noen entydig måte på samme måte som individer. Et annet vesentlig argument er at det sosiale samspill i en gruppe har høyt potensiale for å bryte sammen. Og det skjer dersom noen begynner å bruke «ufine metoder». En gruppe bestående av selvoppofrende individer er dermed sårbar i forhold til alle varianter av «skittent spill».  Bøllene vil vinne og dermed spre sine egenskaper i gruppen, som over tid vil falle tilbake på individuelle strategier.

Men når det er sagt, så er det ikke intellektuelt selvmord å se på om ikke der kan finnes utvalgsmekanismer som gjør at enkelte grupper får mer suksess enn andre grupper.  Jeg snakker da om forhold der man skimter konkurranser mellom grupper. Resonnementet over innebærer i klartekst at man ikke uten videre kan ta teori og matematikk og anvende på grupper i konkurranse sånn helt uten videre. Som systemutvikler ville jeg sagt at, om vi skulle få det til, må vi modifisere koden litt. Den tradisjonelle teorien om naturlig utvalg er selvsagt et spesialkonstruert tankesystem basert på ideen om en biologisk natur hvor individer samspiller og konkurrerer. Som jeg har nevnt så passer ikke gruppekonseptet helt med dette. Det er ikke dermed sagt at grupper ikke konkurrerer, at her ikke er forskjeller i suksess og at ikke grupper vokser på bekostning av hverandre og utkonkurrerer hverandre. Da trenger vi å utvikle en eller flere teoretiske modeller for nettopp dette. Dette er da også faktisk blitt gjort og teorien er til og med, med suksess blitt anvendt på så pass fjerne områder som utvikling av og konkurranse mellom religioner. Men om vi skal holde oss til biologien så har selvsagt dette også relevans her. For nå har vi altså fått etablert flokker. Og en flokk kan ses på som en enhet og her kan teorien anvendes. Før vi går på konkrete eksempler så kan det være greit å gjøre en kobling tilbake til naturlig seleksjon. Resonnementet går slik: Om flokker av samme art lever og konkurrerer med hverandre og det er «kulturforskjeller» innad i hver flokk som påvirker flokkens suksess, så vil jo et individs reproduksjonsevne også avhenge av dette. Et individ som tilhører en suksessrik flokk vil ha sannsynlighet for øket reproduksjonsevne enn om samme individet skulle tilhøre en mindre suksessrik flokk. Og nå kommer poenget. Dersom denne forskjellen i suksess kan tilbakeføres til genetikk, altså at den forskjellen i individenes oppførsel som gav suksessen kan tilbakeføres til genetiske forskjeller i de to bestandene, så har vi faktisk en mekanisme som virker på gruppenivå og men som også vil kunne dyrkes frem av det naturlige utvalg.

Nå er dette kun min spekulasjon og jeg aner ikke om noe slikt har kunnet foregå i naturen.

Men nå over til en interessant effekt som faktisk skjer. Og den bør vi legge merke til for den kan få politiske implikasjoner.

Vi har et tilfelle hvor en liten gruppe over tid er isolert fra en stor gruppe. I en liten gruppe som er isolert vil det over tid utvikle seg en tilstand hvor individene er nærmere i slekt med hverandre enn tilfellet er for den store gruppen. Og, som vi tidligere har observert, så vil graden av slektskap påvirke individenes atferd. Graden av samarbeid og tillit øker med økende slektskap. Altså kan vi forutse at samarbeidsgraden i den lille gruppen blir høyere enn i den store gruppen. Det blir et sosialt varmere klima i den små gruppen og det gir større sannsynlighet for suksess.

Om nå så skjer at de to gruppene ikke lengre er isolert fra hverandre, hva skjer så? Jo da vil det ende opp med at hele den store gruppen endrer kultur til et varmere sosialt klima. Og det skjer rett og slett fordi individene fra den små gruppen blir så konkurransedyktig med sin atferd at individene fra den store gruppen må endre atferd for å kunne konkurrere med dette.

Et annet eksempel, kanskje vel så interessant. Vi har en flokk med høner hvor noen av hønene er veldig aggressive samtidig som de legger mange egg. I en slik flokk vil de aggressive hønene ha høyere reproduktiv suksess enn sine litt mildere medsøstre. Men om nå vi sammenligner to grupper av høner. Den ene gruppen består av aggressive høner som legger mange egg. Den andre gruppen består av snillere høner men de legger ikke så mange egg. Over tid vil gruppen med snille høner ha høyere reproduksjonsmessig suksess enkelt og greit fordi konfliktnivået blant de aggressive er så høyt at det ender i så mange flere skader at det ødelegger for den totale reproduksjonen i gruppen. Mer generelt så kan teorien beskrives slik at individer med egenskaper av type A dominerer individer med egenskaper av type B. Altså A>B. Men på gruppenivå vil altså BB>AA, gruppen av BB vil dominere gruppen AA. Dette resonnementet ligger svært nært det man kan kalle for den tradisjonelle teorien om gruppeseleksjon som ble forkastet på 60-tallet. For det den egentlig sier er at en hel gruppe tjener på at individer avstår fra atferd som kunne vært lønnsom på individuelt plan. Og for å ta dette helt ut, så har vi altså her noen elementer av moderne evolusjonsteori som direkte motsier egoistisk orientert politisk filosofi av type Ayn Rand. Men det var «off topic» i denne sammenheng.
Men når vi først snakker om mennesket så peker denne arten seg ut ved sin kognitive kapasitet. Og den kan til en viss grad overstyre biologisk programmert atferd. Da snakker vi kulturer. Da snakker vi memer. Da er vi inne på konsepter som faktisk virker sorterende. Noen kulturer er mer kompatible i forhold til utordringene enn andre. Og det fører til sortering på suksess.

Så til en av mine egne spekulasjoner til slutt. Nemlig ideen om sosial selekjson.  Ideen går i korthet ut på å identifisere subgrupper hvor den genetiske utvekslingen mellom subgruppen og resten av befolkningen er fraværende eller begrenset. I teorien burde en slik subgruppe etter hvert kunne utvikle genetiske gjennomsnittsforskjeller mot resten av befolkningen. Ideen er nærmere beskrevet her.