Hjem Op

Livets spontane orden

Ib Ravn

Er livets opståen en enestående tilfældighed? Bebor vi et koldt og fremmed univers? Biologen Stuart Kauffman, der gæstede Niels Bohr Instituttet i denne uge, siger nej. Vi hører hjemme i universet. Vi er forventede.

Trykt som kronik under titlen "Hjemme i universet" i Politiken 29. august 1996

Er livets opståen udtryk for et mirakel? Med Darwin i baghovedet svarer de fleste af os med et smil: "Næ, nej, livet er jo udviklet gennem mange millioner år, og vi nedstammer jo fra aberne og så'n..."

Men Darwins forklaring er alligevel løbet ind i problemer i de seneste år. Den er blevet angrebet, ikke blot fra en religiøs bagtrop af bibeltro kredse i USA, men fra en videnskabelig fortrop af biologer og evolutionsforskere, der ønsker et større og rigere billede af livet og mennesket og dets plads i kosmos.

Efter Darwin kunne Adam ikke længere stå og pege fingre ad resten af skaberværket. Mennesket er som dyrene og nedstammer fra dem. Fra husdyrene kendte Darwin den kunstige selektion af de smukkeste og stærkeste individer, og han forestillede sig at der i naturen foregik en tilsvarende udvælgelse. Den naturlige selektion udvalgte de bedst tilpassede til at overleve, og således ændrer arterne sig gradvist og langsomt. Vi var engang aber og blev langsomt til mennesker.

Hvorfor er individer overhovedet forskellige? Med Mendels studier af ærters rynker og opdagelsen af DNA'et i 1956 fandt man en kilde til den variation i dyr og planter, som udvælgelsen virker på. Det er arvematerialet, generne, DNA'et. Generne laver sommetider små fejl (mutationer), når de kopierer sig selv og indgår i afkommet. Derved opstår individer, der er lidt forskellige fra deres forældre. Er disse nye individer bedre til at klare sig i kampen for overlevelsen, bliver det deres lidt ændrede gener, der forplantes videre ned i slægten. Arten har udviklet sig.

Sådan, groft udtrykt, er den moderne videnskabs skabelses- og udviklingshistorie, også kaldet neodarwinismen. Men der var protester. Med den (meget beskedne) hyppighed, som gener muterer med, ville det tage alt for lang tid at frembringe noget så komplekst som bare en celle, endsige en elefant. Astronomen Fred Hoyle hævdede at den neodarwinistiske forklaring var som at hævde, at en orkan der farer gennem en bilkirkegård kunne samle en jumbojet.

Og hvis arterne udvikler sig gradvist, hvordan kan noget så indviklet som et øje eller en vinge udvikle sig? For hvad glæde har man i kampen for overlevelse af en halvvejs dannet øje eller en vinge man kun kan baske med?

På trods af protesterne dannede neodarwinismen skole op gennem 1960'erne og 70'erne, såvel i konkret forskning og genteknologi som i de mere spekulative udlægninger af genernes rolle for mennesker. Således hævdede sociobiologen Richard Dawkins i sin bog Det selviske gen, at det mest interessante ved livet er ikke dyr og planter og mennesker, men deres gener. Det er generne, der slås for overlevelsen, ikke individer eller arter.

Skal man forstå den megen altruisme, der finder sted i naturen, hvor dyr ofrer sig for deres afkom, må man antage at det ikke er individet der er den centrale enhed, men dets gener. Ved at ofre sig for sine unger lever et dyrs gener videre i afkommet. Genet er selvisk, hvilket kan betydet at så må individet være altruistisk. Vi er hylstre for vores gener; vi er deres overlevelsesmaskiner.

Lige så trist fremstod menneskets lod i en anden populær fortolkning af neodarwinismen fra 1970'erne, bogen Tilfældet og nødvendigheden. Her diskuterede den franske biolog og nobelpristager Jacques Monod neodarwinismens betydning for vores verdensbillede. Livet er opstået ved en tilfældighed, en usandsynlig reaktion af molekyler i den ursuppe af molekyler og kemikalier, der dækkede jordens overflade for milliarder af år siden.

Da først det gen-bårne liv var opstået, forplanter det sig med den nødvendighed, der ligger i gen-kopieringens molekylære lovmæssighed. Det eneste der bryder nødvendigheden, er genernes tilfældige mutationer, der ingen bestemte steder fører os hen. Vi er født af tilfældigheder og lever gennem nødvendighed, uden retning og mening.

Den sammenhæng med universet, som man i en mytologisk og før-videnskabelig tidsalder kunne tro på, var faldet bort. Den gamle pagt med universet var brudt, erklærede Monod med fransk sans for tilværelsens absurditet. Universet er mørkt og livet fremmed.

Biologen Stuart Kauffman er ikke enig. Livet er ikke en uhyre sjælden undtagelse fra en livløs natur; universet er os ikke fremmed. Vi er At Home in the Universe, som hans nyeste bog hedder (Oxford University Press, 1995).

Kauffman er læge af uddannelse, men har dyrket biologisk forskning de sidste 30 år, senest ved det uafhængige Santa Fe Institute i New Mexico, USA. Her studerer et halvt hundrede fysikere, biologer, dataloger og økonomer komplekse processer i natur, liv og samfund.

Denne kompleksitetsforskning, som det kaldes, sætter fokus på helheder, systemer, orden, kompleksitet. Den traditionelle naturvidenskab har betonet dele og elementer og forsøgt i maskinens billede at bestemme simple love for simple fænomener. I kompleksitetsforskningen tager man fat i den anden ende: Hvad er det ved komplekse systemer der er særegent, og hvordan kan vi forstå det?

At forsøge at studere helheder var en gang at stemple sig som uvidenskabelig; men i kompleksitetsforskningen finder de forkætrede helheder sig en særlig plads. Hvad kan hele hjernen, som dens enkelte centre eller nerveceller ikke kan? Hvad koordinerer millioner af forbrugeres frivillige dispositioner, så en stabil økonomi dannes? Hvordan samvirker titusinder af gener i dannelsen af en organismens hele indhold og form?

Kodeord i den nye forskning er selvorganisering og spontan orden (hvad der praktisk taget er det samme). Forestillingen om en central styringsenhed er på vej ud. Kompleksitetsforskere ser ikke generne som et computerprogram, der styrer organismens vækst og udvikling. Hjernen er ikke en computer, der kontrollerer kroppen enerådigt. Et samfund kan ikke fungere pr. central styring.

Enhver helhed er mere subtilt sammensat. Man skal undlade at gribe til simplistiske til sammenligninger med en maskiner og styringsenheder for at forstå livets dynamiske helhed.

Kauffman har et bud på en holisme. Den er ikke mystisk eller New Age-inspireret. Den er matematisk. Lad os se på Kauffmans bud på det levendes helhedspræg ved hjælp af et billede (mit, ikke hans).

Lad os antage vi er party-forskere, der vil undersøge hvordan der kommer liv i et selskab (= hvordan livet opstår). Vi har inviteret en håndfuld danskere fra sundhedsvæsenet. Ingen kender hinanden; man står lidt alene med sin drink, som vi sky danskere nu gør. Lad os sige at der først rigtigt kommer gang i konversationen, når to gæster opdager at de har en fælles bekendt: "Nå, kender du også Marie Louise - Gud, ved du hvordan det går med hende?"

Er der kun syv gæster fra sygehuse over hele landet til stede er det ikke sandsynligt at der er nogen der har fælles venner. Men er der 30 gæster, er det meget mere sandsynligt at to gæster hist og her har en fælles ven, de kan snakke animeret om.

Er der 100 gæster fra sundhedssektoren og får de et par dage at cirkulere i, er det ikke blot sandsynligt at alle gæster har fundet én anden gæst de har fælles bekendte med. Det er også sandsynligt at enhver gæst er forbundet med alle de andre gæster gennem nære venner, i et stort netværk af forbindelser, hvor Anne kender Bolette, der er slyngveninde med Clara, der jævnligt ser David, som bor hos Ellen, der er niece til Anne og Claras nabo Frederik osv. osv. Det var ikke sandsynligt, at alle tilstedeværende var så nært forbundet, da vi kun havde syv gæster.

Vi har fået liv i det store selskab, alene i kraft af det store antal mennesker. Alle har fundet nogen, de kan udveksle nyt med om fælles bekendte, i ét stort netværk af forbindelser. Da vi kun havde syv gæster kunne vi måske tænke, at den eneste måde at få liv i det her selskab var ved at spille energisk vært eller hyre en entertainer. Men det store selskab er selvorganiserende. Der er liv uden nogen central styringsenhed. Det er opstået spontant ved at folk forsigtigt spørger til fælles bekendte og finder hvad de søger. Helheden er levende på grund af antallet af forbindelser. Holismen er matematisk.

Sådan forestiller Kauffman sig livets oprindelse. I et hulrum på en klippe eller et andet afskærmet sted på jorden overflade har der befundet sig hundredtusinder af molekyler, der har fundet ud af at vekselvirke sammen, ligesom vores partygæster. Der skal mere end nogle få tusinde til. Liv opstår først ved en vis tærskel - mange hundredtusinder eller millioner af molekyler. 500 kan ikke gøre det, ligesom syv gæster ikke kan.

Hvad er det for nogen forbindelser mellem molekyler, der svarer til gæsternes konversation? Det er de processer af nedbrydning og opbyggelse, der finder sted i alle levende væsener. Det interessante ved livet er ikke så meget de få gener, der befinder sig i cellekernene, som det er den totalitet af interaktioner, der finder sted mellem alle cellens bestanddele og molekyler. Føde tages ind i cellen og nedbrydes, stumperne transporteres de rigtige steder hen og nye proteiner, fedtstoffer osv. opbygges.

Denne stadige proces af nedbryden, transport og opbygning af store molekyler er livets kendetegn, siger Kauffman. Det er betingelserne for disse processers succes vi skal undersøge for at forstå organismers helhed og evolution. Kan molekyler finde ud af at skabe et netværk af processer, hvor alle molekyler indgår i andre molekylers nedbrydning eller opbygning og selv bliver brugt, dvs. hvor alle ender hænger sammen og ingen gæster står og føler sig udenfor, da har vi et cell(e)skab (sorry). Livet er en sådan helhed af processer, der bider hinanden i halen; processer der stimulerer og katalyserer hinanden i et perfekt Münchausen-ophæng. Kauffman kalder det et autokatalytisk netværk. Det er et selskab uden vært eller centralenhed, hvor alle stimulerer hinanden og holder livet gående.

Men er livet blot det samme netværk i én uendelig køre? Hvad med den variation, der jo så tydeligt har være i livets udvikling, og som den naturlige udvælgelse har virket på? Den er der stadig. Den forklares ikke som mutationer i generne, men som udtryk for at nye molekyler fra f.eks. ændrede omgivelser optages i det autokatalytiske netværk og forrykker dets stabile kredsløb af interaktioner, således at en ny helhed af interaktioner dannes, hvilket giver organismen som helhed nye egenskaber. Dette ændrede individ kan den naturlige selektion da virke på: er ændring gavnlig i sammenhæng, er individets overlevelseschancer større, og vice versa.

Det centrale og stabile i livet er det autokatalytiske netværks stabilitet, ikke genernes mere eller mindre perfekte kopiering. Generne kommer til meget senere i evolutionen, og spiller ikke den rolle som "replikatorer" og evolutionens gen-selviske drivkraft, som f.eks. hos Dawkins.

Kauffmans væsentligste redskab til studiet af autokatalytiske netværk er computeren. At holde styr på hundredetusinder af vekselvirkende "molekyler" er så stort et problem i en computer som i virkeligheden. Ved at efterligne virkelighedens processer i celler og supper af kemikalier finder han simple matematiske lovmæssigheder for antal påkrævede molekyler, antal tilstande de kan være i, hvor mange andre de skal vekselvirke med osv. Disse resultater sammenligner han med biologiske data og finder god overensstemmelse.

Livet kan tilsyneladende være opstået af sig selv - det har man antaget længe. Men det har altid set så usandsynligt ud. For hvordan skulle hundredtusinder af molekyler tilfældigt rende sammen og danne lige præcis det skrøbelige og usandsynlige system, som liv - en celle - hidtil har set ud til at være? Hvordan skulle vi tilfældigvis invitere tusinde ansatte i sundhedssektoren, der alle er venner med Frederik Madsen?

Med Kauffmans arbejde tyder det imidlertid på, at livet ikke er så usandsynligt, skrøbeligt eller afhængigt af meget særlige betingelser, som vi hidtil har troet. Liv i selskabet afhænger ikke af kendskab til Frederik Madsen. Liv kan opstå på tusinder af måder, svarende til de tusinder af måder 200 gæster kan konversere fornøjet om deres forskellige emner på. Liv er en egenskab ved helheden, ikke ved de enkelte dele, og helheden har sine egne lovmæssigheder - f.eks. en tærskel: 200 gæster, hundredetusinder af molekyler; et aflukke: et rum at være i eller en hulning i klippen; en tilføring af nye elementer til erstatning for dem der forsvinder eller forbruges: nye gæster i stedet for dem der går hjem, fødemolekyler, osv.

Livets essens og gåde findes ikke i generne, men i helheden af interaktioner i det levende. Denne helhed er ikke et mystisk eller udenomsvidenskabeligt fænomen, men kan studeres ved hjælp af computeren. Den franske filosof Henri Bergson interesserede sig også for livets kreative evolution og fandt det nødvendigt at postulere en ekstrafysisk livskraft, der virkede på organismerne ud over de kendte fysiske og kemiske kræfter. I sin samtids intellektuelle klima af mekanisk materialismen har det forekommet ham nødvendigt at gå uden for stoffet og energien som kendt af naturvidenskaben. Stof var dødt, passivt, bevægede sig kun under ydre påvirkning.

Siden da er stoffets dynamiske karakter gået op for naturvidenskabsfolk, og en biolog som Kauffman er eksempel på en villighed blandt moderne biologer og kemikere til at se med nye øjne på stof, evolution og liv. Det er ikke nødvendigt med nye kræfter som Bergsons, der er rigeligt med liv og saft og kraft i stoffet som dagens fysik og kemi kender det.

Fysikken på Bergsons tid var de syv-gæsts-selskabernes tid. Med computersimuleringer kan vi lære om de rigtigt mange elementers dynamik og samvirkning. Vi kan opdage at kompleksitet, evolution og helhed er det fysiske univers iboende fænomener og ikke noget der skal tilsættes efter naturvidenskabsfolkene har forladt lokalet. På Niels Bohr Instituttet sidder de der alle sammen i denne uge og diskuterer livets spontane orden, og Kauffman er blot en af dem.

Om det lykkes Kauffman at føre sin beskrivelse af de selvkørende netværk videre op til niveauer som hjernen og hele organismen, for ikke at tale om samfundsøkonomien, som han så lempeligt forsøger i sin bog, er svært at vide. Men hans vision om mennesket som en væsen, der med rette kan føle sig hjemme i universet, er værd at lytte til. Livets orden er spontan, den opstår hvor elementer virker sammen i netværk og danner helheder. Universet er formentlig fyldt af steder som vores jord, hvor molekyler kommer sammen til fest. Mars er måske en af dem, som vi har hørt for nylig; måske var betingelserne ikke gode nok dér. Men noget univers-fremmed indslag er vi mennesker næppe. Hvis evolution er en udvikling af komplekse systemer er universet i gang med evolution overalt, i dannelser af galakser, stjerner, planetsystemer, vejersystemer på planeterne osv. Hvor det giver sig udslag i liv er ikke til at vide på forhånd, men livet er uomgængeligt en del af universet. We the expected, kalder Kauffman os.