Människan i biologins värld

Den idéutveckling som lett fram till den moderna fysikens världsbild påbörjades redan på 1600-talet med Galileis formler för en matematik som beskriver kroppars fallrörelser. Biologi däremot är en mycket yngre vetenskap. Ett viktigt genombrott skedde visserligen redan vid mitten på 1800-talet med Darwins evolutionsteori, men för övrigt är den moderna biologin ett resultat av den forskning som har genomförts de senaste 50 åren. Fysikens utveckling har varit nära förbunden med matematikens utveckling; naturlagar är matematiskt härledda teorem. Inom biologin spelar matematik en underordnad roll; biologins utveckling kan bäst beskrivas som ett sammanfogande av alltmer trovärdiga berättelser och alltmer detaljerade och förhoppningsvis korrekta beskrivningar. Fysiker söker det universellt giltiga; lokala tilldragelser är av intresse bara som exempel på övergripande lagar. Biologer däremot undersöker och beskriver just lokala tilldragelser och når sällan till något allmängiltigt och lagbundet.
        Denna skillnad mellan fysik och biologi har ibland bedömts så att biologi skulle vara omogen som vetenskap och därmed mindre tillförlitlig. Ett missvisande omdöme. Visst är biologi i bästa fall detaljerade och trovärdiga berättelser om lokala tilldragelser men skälet till det är att liv är en brokig samling lokal tilldragelser, där ingen riktig ordning råder och där mycket litet låter sig förutses.
        Likväl är det möjligt att sammanfatta det väsentliga i modern biologi i en enda mening: ”Allt levande på jorden hör samman!” Det är en samhörighet i rum och i tid. Vad gäller samhörighet i rummet, har de levande alltsedan livets uppkomst varit beroende av varandra; vi har ätit och ätits, levat intrasslade i komplicerade kretslopp, där den ene förbrukar vad den andre lämnar som avfall. Vad gäller samhörighet i tiden, består den av det enkla faktum att på långt eller nära håll är alla släkt med alla. Allt levande på jorden kommer ur en och samma urcell. Ensam och utan samband lever ingen. En förståelse för människan som biologisk varelse måste ha sin grund i hennes samhörighet med alla andra levande. Den samhörigheten kommer ur den elementära dynamik, som gestaltas redan i livets minsta och första enhet, den levande cellen.

Cellen

Om den första levande cellen på jorden, urcellen, vet vi egentligen ingenting alls, men för den fortsatta tankegången är det inte viktigt. Det räcker om vi kan se den som en vattenfylld och vattenlevande blåsa, någon tusendels millimeter stor. Och ur denna första varelse som formades för kanske 4 miljarder år sedan kommer alla som nu lever på jorden. Hur gick det till?
Modern biologi har börjat få en god förståelse för levande cellers inre mekanismer. Det finns emellertid ingen anledning att här gå in på tekniska detaljer. Det räcker med att lyfta fram vad det är som gör en vattenfylld blåsa till en levande cell. Och detta något är inget kemiskt ämne, ingen speciell substans, inte ens DNA eller protein; det är inte ett något utan en relation. Det som gör en blåsa till en levande cell är att den står i en särskiljande relation till sin omgivning. En elementärt urskiljande relation. En cell är ett inre rum avgränsat från rummet utanför av ett tunt membran. Genom det membranet kan en levande cell urskilja det som finns därute; den kan kontrollera sitt utbyte med omgivningen och på så sätt vidmakthålla en skillnad mellan inne och ute. Så länge den skillnaden består, lever cellen och kan fortsätta att hämta in molekyler som är rika på användbar energi, bearbeta dem kemiskt och stöta ut de restsubstanser, som inte kan användas.
        Användas för vad? Användas för tillväxt och förökning!
En levande cells urskiljande relation till sin omgivning betyder att den går på plus vad avser tillgång på sådan energi, som kan uträtta arbete. Vilket i sin tur betyder att cellen kan växa, expandera, forma nya strukturer och dela sig i två dotterceller. Om dessa nya celler efter delningen kan etablera urskiljande relationer till sin omgivning, kan de i sin tur dela sig osv. osv. Och vid varje ny delning uppkommer två nya celler men också två nya släktlinjer med två potentiellt nya urskiljande relationer.
        Sådan är alltså de levandes elementära dynamik: en urskiljande relation, som upprätthåller en skillnad mellan inre och yttre och där arbetsduglig energi anrikas i inre rum så att ett rum blir två, två blir fyra, fyra blir åtta osv. osv. Och därmed är också döden definierad; den inträffar när hinnan brister och ingen skillnad finns mellan inre och yttre.
Om vi visualiserar det här, ser vi hur nya släktlinjer väller fram i ohejdbara vågor. Olika släktlinjer etablerar olikartade relationer till det yttre rummet. De kan urskilja dugliga energiformer i olika molekyler, substanser eller situationer. Om nu livet började med en enstaka cell någonstans nere på havsbotten nära en het, svavelrik källa, så har det idag, 4 miljarder senare, trängt in i vartenda skrymsle på den här planeten. Liv finns i de djupaste sprickorna långt ner i bergrunden, driver som luftplankton långt upp i atmosfären, uthärdar torkan i jordens öknar. Vår planet har sannerligen blivit grundligt känd av sina innebyggare.

Gemensamt rum

Liv uppkommer alltså när ett inre rum skiljs av från en yttre omgivning. Vid livets början var vår planet formad av ganska enkla samband i materiens värld. Efter några miljarder år har den emellertid blivit grundligt omformad av de levande. Livet kunde ha blivit en någorlunda begriplig historia, om den byggt på enbart envägsrelationer; alltså om dess enda dynamiska moment varit de levandes anpassning till ett oföränderligt yttre. Men så är det ju inte. Liv utspelas i utbytet mellan inre och yttre, där ena sidans omvandlingar besvaras av den andra sidan. Dessa relationer är emellertid inte symmetriska. Eftersom det yttre är ett gemensamt rum för många kommer villkoren där hela tiden att bli omdefinierade. Det gemensamma rummet är ett landskap i ständig förvandling, ett improviserat bygge, som aldrig blir klart; en resa utan en i förväg fastlagd färdplan.
        Draget av oförutsägbarhet blir tydligt om vi bara som ett enkelt exempel följer upp några sidoeffekter av biosfärens energiförsörjning.
        Redan efter några få 10-tals miljoner år verkar det som om en släktlinje lärt sig fånga energin ur solljus genom att binda den i en kemisk förening mellan koldioxid och vatten, en process som kallas fotosyntes. Energi som tidigare måste ha varit en bristvara, finns nu i överflöd. Det får till omedelbar följd att ett överflöd av nya livsformer blir möjliga. Nya släktlinjer utvecklas som lär sig leva på dem som försörjer sig via fotosyntes. Det uppstår nya trofiska nivåer, där några grupper är primärproducenter medan andra är konsumenter i först, andra och tredje led. De olika trofiska nivåerna kan vara kopplade till varandra via mycket komplicerade flerledsamband.
        En sidoeffekt av energiförsörjning via fotosyntes blir att det bildas syrgas. Under livets första två miljarder år gör det ingen större skada. Syret binds till stor del av reducerande järnföreningar i jordskorpan. Men när dessa lager är mättade börjar syrgas läcka ut i atmosfären och då blir det värre. Syre är en reaktiv gas och blir ett dödligt gift för de organismer, som först kommer i kontakt med den. Men en syrerik atmosfär har ytterligare en sidoeffekt. Syret bidrar till uppkomsten av det ozonskikt som fungerar som en skyddande skärm mot solens UV-strålning. Det är bland annat den skärmen som gjorde det möjligt för liv att lämna haven och utsättas för solljuset uppe på land.
        Dessa exempel på några av fotosyntesens sidoeffekter avser bara att illustrera något litet av den komplexitet, som finns i biosfären. En komplexitet så rik på oförutsägbara förgreningar och sidokopplingar att man hitintills misslyckats med att formulera en övergripande modell för de levandes historia. Delmodeller av delprocesser har presenterats, men ingen som varit heltäckande. Orsaken är helt säkert den att de levandes historia är sådan att ingen övergripande modell är möjlig.
        Livets historia kan bäst förstås som tidsutvecklingen av ett kaotiskt system. Biosfären har alla de nödvändiga kännetecknen. För det första finns ett energiflöde genom systemet som lyfter ut entropi och skapar strukturer och, för det andra, är det byggt av öppna nätverk med återkopplande relationer. Genom att studera likartat byggda system i andra material har forskare funnit att deras storskaliga beteende är en funktion av lokala tilldragelser i kombination med en övergripande men svårdefinierad balans mellan ordning och slump. Om ordning tar överhand låses systemet fast i oföränderliga strukturer; om å andra sidan slumpen blir för dominerande förvandlas allt till ett formlöst vitt brus. Men i system nära gränsområdet mellan ordning och slump brukar det dyka upp nya och oväntat formrika fenomen.
Om kaotiska system är mycket enkla, är det ibland möjligt att göra vissa grova förutsägelser, som t.ex. var det bildas virvlar i strömmande vatten. Om systemen blir något mer sammansatta, finns i princip ingen möjlighet att förutsäga vad som skall dyka upp härnäst; inte på annat sätt att det är just oväntat. Och detta oväntade kan visa sig i en outtömlig rikedom av former, som fortsätter att växa fram – till dess allt helt oförutsägbart kollapsar till brus. Men kanske kan bruset åter ordna sig och låta nya motivkretsar träda fram.
        I evolutionshistorien finns episoder som påminner om dessa kollapser. Man har dokumenterat ett antal katastrofer där upp mellan 50 och 90 procent av alla kända livsformer dör ut på kort tid. De direkt utlösande orsakerna till dessa vågor av förintelse är inte säkert kända. De kan emellertid i någon mån ses som effekter av startvillkoren. Det är sådant som ibland inträffar i kaotiska system, ekologiska sammanbrott, som sveper undan sin tids dominanta arter. Men efter sammanbrotten börjar livet om på en lägre nivå och bygger upp nya ekosystem med en ny artsammansättning och ny formrikedom.
        Under de senaste 500 miljoner åren har det inträffat fem stora vågor av förintelse. Det är inte rimligt tro att den senaste, som inträffade för 65 miljoner år sedan, kommer att vara den sista. Ur ett evolutionsbiologiskt perspektiv kan vi därför anta att också den mänskliga arten tillsammans med många av dagens däggdjur en gång kommer att sopas undan och ge plats åt nya livsformer. Liv som urskiljande relation kommer emellertid att överleva människan. Liv är bara halvvägs kommet på den här planeten. Och om bakterieliknande varelser var jordens första innebyggare, kommer de förmodligen också att bli de sista som förintas.

En släktlinje

De levandes samhörighet i rummet beskrivs i termer av ekosystem, hur de byggs upp och faller sönder; samhörighet i tiden är de levandes släkthistorier. Ett sätt att förstå människans plats i biologins värld är att följa hennes uppkomsthistoria. När man skrivit historien om den mänskliga artens framväxt, har man oftast fokuserat på det som hänt under de senaste sju miljoner åren; det är ungefär den tid som förflutet sedan människa och schimpans började utvecklas i skilda riktningar. Den historien ger emellertid ett alltför snävt perspektiv och betonar huvudsakligen det för människan särpräglade och artegna. Det som skiljer oss från våra närmsta släktingar. Det finns emellertid också en annan berättelse, en som spänner över fyra miljarder år och som framhäver inte det som skiljer utan det som förenar oss med allt levande. Den väg längs vilken det mänskliga blir till, kan sammanfattas i sju steg, där varje steg är en övergång till en mer sammansatt och strukturrik livsform.
        Det första steget var uppkomsten av den typ av celler, som kallas eukaryoter. Det finns belägg för att livet ursprungligen bars upp av en enkel, bakterieliknande celltyp. Den eukaryota typen bildades långt senare, när två släktlinjer med enkla celler blir så beroende av varandras närvaro att celler från den ena linjen kommer att leva helt inneslutna inuti celler från den andra. Uppkomsten av denna sammansatta celltyp var förmodligen en långdragen process och de första spåren av eukaryoter är ca 1.5-2 miljarder år gamla. Alla flercelliga organismer som finns idag, alla svampar, växter och djur är uppbyggda med celler av den eukaryota typen.
Ett andra steg var uppkomsten av sexuell rekombination hos några eukaryota släktlinjer. Ursprungligen var det så att vid varje celldelning bildades två separata celler och samtidigt två separata släktlinjer. Celler från dessa släktlinjer kunde visserligen leva sida vid sida men inte återförenas. Med sexuell rekombination uppkommer hos några släktlinjer en ny möjlighet: två levande celler kan smälta samman till en ny levande cell. Den nya cellen kallas en zygot och bär båda föräldracellernas arvsanlag. Enskilda detaljer i det förlopp som ledde till detta steg är inte kända men det var förmodligen en komplicerad flerstegsprocess, som kan ha tagit många 100 miljoner år.
        Ett tredje steg var uppkomsten av embryonalutvecklingen hos en enda av alla de eukaryota släktlinjer, där det förekom sexuell rekombination. I embryonalutvecklingen samordnar cellerna sin tillväxt. Varje enskild cell känner av sina grannar och de kan anpassa sig till varandra och tillsammans bygga upp större livsformer. Detta steg togs kanske redan för 1 miljard år sedan och ledde till uppkomsten av de första primitiva djuren. Bland de vävnader och organ som bildas vid embryonalutvecklingen kommer en celltyp att spela en avgörande roll i djurens framtida historia. Det är de nervceller genom vilka djuren urskiljer sin omgivning. I en släktlinje, ryggradsdjuren, skall dessa celler organiseras till ett centralt nervsystem.
Ett fjärde steg tas av några djurlinjer som förlorat möjligheten att föröka sig vegetativt. Den vegetativa förökningen är en ursprunglig standard i organismvärlden och betyder att nya organismer uppkommer genom delning: ett blir två, två blir fyra osv. En säker och bra metod utan komplikationer. Det räcker med en enda organism för att det skall bli många. Men när den vegetativa förökningen blockeras i några linjer, blir dessa helt beroende av sexuella förökning via zygoter, vilket är mer äventyrligt. Denna typ av förökning kräver i princip samverkan mellan två individer av olika kön men av samma art. När och hur detta steg togs är en dunkel historia, som vi vet mycket litet om. Men den bör ha varit på plats i några enstaka släktlinjer för kanske ett par hundra miljoner år sedan.
        Det femte steget är en strategi för att skydda avkomman i släktlinjer med enbart sexuell förökning. Honan kommer här att bära sin unge i en livmoder inne i sin kropp. Detta steg är alltså uppkomsten av däggdjur; också det en långdragen process som kan ha tagit 50 – 75 miljoner år. Däggdjuren förde länge en ganska undanskymd tillvaro men fick sin chans för 65 miljoner år sedan, när dinosaurierna slogs ut i en stor ekologisk kollaps.
        Det sjätte steget tas av de däggdjursarter vars livsvillkor var sådana att det krävdes en stark sammanhållning mellan många vuxna individer för att säkra förökningen. Honan som bär sin unge inne i sig behöver själv vara innesluten i en stödjande gemenskap. Det är en sorts dubbel inneslutning. Detta sjätte steg är alltså uppkomsten släktflockar. Flockberoendet är särskilt starkt bland primater och människan räknas som en flockbildande primat.
        Så återstår bara det sjunde steget för att göra en flockberoende primat till människa: uppkomsten av språket. Om liv uppstår ur en elementär växelverkan mellan två parter, ett inre rum och en yttre omgivning, så fattas ännu något innan språk blir möjligt. Det räcker inte med formeln: att se och att bli sedd. Det som ytterligare krävs är att veta sig bli sedd. Det räcker alltså inte med att jag ser Dig och att Du ser mig, dessutom krävs åtminstone att Du ser att jag ser Dig och helst att jag ser att Du ser att jag ser Dig. Den speglingsrelation eller mentala inneslutning som då uppkommer och som gör språk möjligt, är en intensifiering av livets elementära dynamik och den sammanfaller helt med det elementärt mänskliga: att finnas till för Någon.
        Hur och när det steget togs vet vi inte, men säkert var det en lång och krånglig process, nära kopplad till flocklivets inneslutning. Även om många flockar kan ha tagit, eller varit på väg att ta detta sjunde steg så är det bara avkomman från en flock som har överlevt fram tills idag. Det är människan och som avgränsad biologisk art antas hon vara ungefär 150 000 år gammal.
        Hennes ursprungsort var förmodligen någonstans i östra eller södra Afrika. För 50 000 år sedan hade hon på allvar börjat sprida sig över världen. Nådde den amerikanska kontinenten för ca 30 000 år sedan. Började med jordbruk för 10 000 år sedan och industrialism, världsvid handel och befolkningstillväxt började på allvar komma igång för 250 år sedan och har sedan dess bara accelererat. Idag är hon en dominant art och tecken tyder på att hennes framfart har utlöst ett större ekologiskt haveri.

Tolkningar

Förutsättningar för biologiskt liv i materiens värld kan sammanfattas ganska enkelt: en plats genomströmmad av energi och rik på möjligheter. Att definiera människans plats i de levandes värld är betydligt svårare. Biologiskt liv förkommer förmodligen lite här och var på lämpliga planeter i vår galax, men förekommer på dessa platser också människoliknande livsformer? Finns på andra planeter varelser som byggt tekniska civilisationer liknande vår egen? Varelser som liksom människan förhoppningsfull och kontaktsökande anropar den omgivande rymden med sitt ”Här är vi!” och installerar teknisk avlyssningsapparatur för att registrera eventuella svar. De som söker svar på dessa frågor brukar ansluta sig till endera av två oförenliga tankegångar, som löper sida vid sida.
        Den ena tankegången argumenterar: Självklart finns motsvarigheter lite varstans till mänsklig intelligens. Att tro annat vore hybris! Det som vi åstadkommit här är i inget avseende unikt. Kan inte vara det. Tidigare trodde man att vår jord var universums centrum, att vår planet intog en särställning. Men så är det ju inte. Universums verkliga storhet öppnades för oss först när vi övergav ett geocentriskt synsätt. Det är nu dags att slutgiltigt överge ett föråldrat antropocentriskt synsätt. Den tekniska civilisation vi byggt är ingalunda unik för jorden; den förekommer lite här och var på de planeter, där liv fått fäste och möjlighet att utvecklas.
        Den andra tankegången börjar mer empirisk och säger att människan är resultatet av en slumpvandring. I grova drag känner vi vår släkthistoria och det är fullständigt orimligt tro att den historien skulle finnas i många kopior. Vår tekniska civilisation är helt beroende av vår språkförmåga; språkförmågan i sin tur har utvecklats som en integrerad del av flockliv; flocklivet är i sin tur en anpassning för att säkra reproduktion hos några däggdjurslinjer; däggdjuren i sin tur har utvecklats som en anpassning till landliv och en rad andra omständigheter. Dessutom fick däggdjuren sin stora chans genom ett ekologiskt haveri, som utlöstes av ett meteornedslag. Och historien kan ju spåras ända tillbaka till uppkomsten embryon, sexuell rekombination och eukaryota celler. Skulle hela det här förloppet ha upprepats steg för steg på andra planeter med liv? Fullständigt orimligt!
Dessa två tänkesätt är oförenliga. När den ena säger ”Självklart finns många livsformer med människolikande kapacitet!” så säger den andra ”Det är orimligt anta att människans släkthistoria finns i många kopior.” Synsätten kan emellertid förenas om man antar att det finns lagbundna samband mellan de olika stegen, så att de blir länkar i en fördefinierad, lagbunden process, där steg ett oundvikligen leder till steg två osv.
        Det är emellertid uppenbart att det inte kan finnas enkla orsakskopplingar mellan stegen. Dels måste vi anta, att de var för sig var högst komplicerade processer, som i sig rymde ett otal delprocesser, dels är många av stegen skilda åt i tiden med flera 100-tals miljoner år. Det är alltså omöjligt att spåra begripliga orsakssamband mellan dem.
        Men kanske är de förbundna med varandra som teman i en sammanhängande berättelse? Övergångarna kan vara fördefinierade i den bemärkelsen att de mindre enheterna kanske bara kan fogas samman på ett begränsat antal sätt, givet att de sammansatta formerna skall vara evolutionärt robusta? Det finns inget orimligt i den tanken. När man bygger hus eller bilar gäller bestämda restriktioner som ges av kraven på prestanda; på motsvarande sätt kan bestämda restriktioner gälla vid hopfogandet av nya organismer. Ett krav på sammansatta livsformer är t.ex. att de mindre enheterna måste fogas samman på ett sådant sätt att var och en av dem står i kontakt med det omgivande flöde av energi, som vidmakthåller allt liv. För att uppfylla det kravet måste dessa former beakta restriktioner som sätts av sambandet mellan t.ex. en kropps volym, form och yta. Men även om det alltså finns precisa restriktioner, måste vi likväl anta att antalet möjliga former är i det närmaste obegränsat. Eller åtminstone för oss oöverblickbart.
        Varje tolkning av evolutionära övergångar, måste också ta hänsyn till att de är episoder i ett kaotiskt system. Vid några tillfällen i de levandes historia föll det sig så att två släktlinjer, som samtidigt levde på samma plats, anpassade sig så till varandra att en ny sammansatt livsform uppkom, och samtidigt råkade de omgivande förhållandena vara sådana att det öppnades ett helt nytt och outforskat landskap av möjligheter för just denna nya livsform. Ett skeende som kanske kan liknas vid det då kärlväxter plötsligt spred sig över kontinenterna, men med en viktig skillnad. Det landskap kärlväxterna tog i besittning var fördefinierat; det fanns där redan och väntade bara på att bli bevuxet. Det är emellertid inte utan vidare uppenbart att det rika landskap som öppnades för t.ex. zygoter eller mänskligt språk fanns redan innan dess möjligheter togs i bruk. Kanske är det så att det landskap, som är vårt gemensamma rum, växer fram under den som dristar sig att ta stegen. Kanske måste vi nöja oss med att förstå en människas existens som resultatet av en serie kontingenta möten, sådana att innan de inträffat stod fler alternativ öppna; efteråt har bara en av dem blivit verklig. Det kunde ha gått annorlunda men det har blivit så här och det finns ingen teori som kan förklara varför.


Jag följer här i huvudsak John Maynard Smith & Eörs Szathmáry The Major Transitions in Evolution (1995); en bok som på ett systematiskt sätt introducerar begreppet evolutionära ”övergångar” (transitions).