středa 22. června 2016

Vnitřní energie




To, že stav matky ovlivňuje vývoj dítěte je zákon, podle kterého se každý řídí už jen podvědomě. Nicméně nedávno studie odhalily, že vliv má i stav otce (hladina stresu, alkohol, dieta) - a vzhledem k tomu, že tělo si dává běžně velký pozor na to, aby své pohlavní chromozomy předalo do dalších generací bez přerušení (např. protirakovinnými mechanismy), odhaluje korelace podle výzkumníků záměrný vliv těla na genetickou informaci.
Podobné výsledky přinesla analýza zdravotního stavu tří generací novorozených Švédu, který v době vln neúrody způsobil také velké fluktuace v příjmu potravy. Ukázalo se, že děti narozené v době hladu „počítaly“ s nedostatkem potravy a jejich metabolismy se na to připravily nastřádávání více tukových zásob – údajně proto, že jejich rodiče dokázali ovlivnit DNA svých potomků. Nemusí jít však pouze o metabolické procesy – s obezitou silně koreluje také například zvýšená chuť k jídlu. Princip, na základě kterého to zvládli stále není zcela objasněn, nicméně dosud znamé mechanismy jsou např. genomický imprinting (viz Q43) a methylace DNA – přepínání stavu některých genových značek tak, aby působili pouze, když je to potřeba (také Q42).
V přírodě by mohl tento efekt sloužit jako ochrana před výchylkami v klimatu, které by prakticky mohli dokonale adaptované organismy snadno vymýtit.
Vůbec genové značky (např. histony – občasné „shluky“ DNA, které dokáží polymerázu „vyhodit“ z funkce čtení DNA) slouží k tomu, aby se v genomu neovladatelně nehromadila zbytečná DNA (Q42).
Některé adaptivní pravěké mutace se ale naopak vlivem správných podmínek mohou expresovat do plné podoby.
Tyto studie předznamenávají vskutku široké filosofické důsledky:  Jednak že váš zdravotní stav už není pouze vaší věcí a to, co vnímáme (např. míra výbušnosti, chuť k jídlu) mohou do určité míry předznamenat již volby našich rodičů. Pak je to široká debata o tom, kdo je mezi všemi těmi genetickými faktory člověk a jak by mělo „vylepšování“ probíhat - biologové říkají, že vracíme k Lamarckovi a evoluce odkrývá úplně nový princip vývoje. A pak nám celá věc dává nahlédnout do neuvěřitelné komplexity spojitosti mezi naší psychikou a tělesnou schránkou.

sobota 18. června 2016

Konkurence


Kompetice nebo konkurence má v biologii prakticky stejný význam jako v ekonomii či sociologii: Málo zdrojů a mnoho zájemců znamená pro populaci v každém případě výběr.
Když se už objeví úspěšná mutace, bude se šířit exponenciálně, dokud neobsadí všechna místa, kde prosperuje. Z toho důvodu jsou limitujícím faktorem většiny druhů mimo varietu jiných také zdroje prostředí.
V evoluci se rozlišuje dvojí kompetice (byť může mnohdy splývat do jednoho selekčního tlaku). Jednak je to kompetice vnitrodruhová - vyšší žirafy stihnou rychleji vyžrat akáty, silnější jeleni vyhrají souboj a samečky je budou preferovat, jedinci imunnější vůči parazitům nutí parazity usednout na jiného hostitele, druhak je to kompetice mezidruhová - o to, který druh nejlépe uteče predátorům nebo efektivněji vyčerpá potenciál prostředí - ať už kalorie, specifické látky či skuliny pro hnízdo.
Vnitrodruhová, stejně jako mezidruhová kompetice, reflektuje všechny výhody, které výhodná evoluční adaptace přináší, pokud ale například bude výhodnější krást svým souputníkům, půjde částečně i proti ní. Pokud stromy rostou stále výš, aby zastínili své druhy (spíše než oni je), nemusíme se naštěstí bát, že by někdy byl selekční tlak tak velký, že je všechny postupně vyvrátí letní vichřice, protože se poptávka orientuje opět do nízkých forem (jako je borovice kleč), dostávají se do rizika, že budou snáze smeteni jednorázovou katastrofou.
Ano, nemusíme se bát (dlouhodobého vlivu) letních bouří, pokud se kompetice jednoduše řídí zákonem "silnější vyhrává" (jako v předchozím příkladě - tkz. soubojová kompetice). U tkz. soutěživé kompetice je "výherce" a "poražený" jednoznačně určený bojem o teritoria či samičky. Tady se bude populace držet na konstantní hodnotě, jak se budou samičky a teritoria dorovnávat - celkově však stabilitu maximálně rozhodí: Pokud v zápase vyhrají pouze samci s "nadměrnými rohy", celkově může populace klidně vyhynout.
Mezidruhová kompetice začne fungovat, kdykoli se dva druhy dostanou do ekologického vztahu (symbiózy, parazitismu...) a na rozdíl od vnitrodruhové, kde se vaše poctivě vyšlechtěné mutace ihned rozšíří do celého genofondu populace, otevře dveře řadě účelných adaptací.
Ne vždy ale jen tak ledajaká adaptace stačí. Zákon konkurenčního vyloučení říká, že pokud dva druhy využívají po nějakou dobu stejnou niku, musí horší z nich časem vlivem stále se zmenšující populace svou niku buďto změnit, nebo vyhynout. Vzhledem k tomu, že z evoluční perspektivy je doba, kdy se budou dva konkurenti setkávat poměrně krátká, jev nepůsobí jako vyhlazovač rozdílů, ale je naopak jedním z hlavních motorů speciace (speciace sympatrické). V důsledku toho nevládnou životu na Zemi extrémofilové (jako ryby a jehličnany s protimrazovými látkami v míze a krvi), stačí totiž malý rozdíl (jako energie vydaná na sbírání takových látek), aby konkurence "pojistné" mechanismy rychle vyřadila. Ve finále jsou všechny druhy vlastně extrémofilové na své vlastní nice.

úterý 14. června 2016

Populační exploze



Začátečníkům: Jak fungují geny
V lidském genomu jsou geny, které v těle hrají roli uchyceny na DNA mezi mnoha nesmyslnými informacemi. Geny tělo zpracovává tak, že na určitém místě sedí tkz. polymeráza a ze přečtených informací vyrábí proteiny, co pak posílá z jádra dál do buňky okolnostem napospas. Určitý sled "písmen" genetického kódu dokáže polymerázu nahodit na jeden řetězec DNA, tak aby vyráběla proteiny pouze ze smysluplných genů - tyto geny jsou tkz. "expresované" exony a díky nim lze určit "kolik genů má člověk". Proteiny, co vypadnou z kanálků jádra můžou buď nějak změnit prostředí buňky (i samotnou výrobu proteinů).

Přestože dynamické změny tvoří významnou součást evoluční historie, většinu evoluce se v generacích pouze proměnily počty a míry exprese určitých genů. Rozdíl je zřejmý: Na oba typy evoluce (takzvaných kvantitativních (počet prstů) i kvalitativních (barva očí) znaků) je potřeba specifické mutace, ale kvantitativní se dosahuje mnohem snáz: V populaci jednoduše vynikají jedinci, co si zrovna nějaký gen nedopatřením nakopírovali vícekrát třeba i špatně zkombinovanými geny od rodičů. V případě kvalitativních znaků ale statistická úspěšnost jedinců s podobným genomem nefunguje a vyvinutý gen se musí šířit jediným jedincem.
Tento proces má jednu velkou nevýhodu: informační náročnost. To jednak obnáší fůry práce s mechanismy buněčného dělení, pak je tu ale ještě ten problém, že vyzdvihujeme genetický drift. Genetický drift je v evoluci jiné slovo pro náhodu, označuje zkrátka "vedlejší účinky" rozšíření určitého znaku.
Ilustrovat jeho nevýhody si můžeme třeba na evoluci sexuality: Pokud si samice začnou vybírat silnější samce, mohou tím svým potomkům pomoci, ale zároveň tím třeba časem mohou nechtěně rozšířit samce, kteří dokážou vypadat, jako silní. Obecně se pak také složitým procesem slučování pohlavních buněk mohou diskvalifikovat jedinci, kteří by jinak (jako nepohlavní bakterie) zaručeně uspěli - statisticky zkrátka zadáváme další podmínky našemu selekčnímu spektru. Tím pádem to kupodivu může pro organismus nakonec dopadnout, paradoxně, ještě hůř (dostane se do evoluční pasti). Každá mutace může způsobit lavinu jiných procesů - evoluční biolog Jaroslav Flegr z tohoto důvodu odůvodňuje evoluci komplexity života jako hromadění stále nových záplat na záplatu.
Zároveň s výhodnými geny se do populace dostávají velmi snadno geny lehce nevýhodné - pokud jsou určitým způsobem nutné pro to, aby se protěžovaný gen dědil - nebo jednoduše sedí na DNA blízko něho, takže těží z toho, že v populaci prosperuje jeho chromosom, chromatida, lokus. Mezi geny se tak snadno tvoří komplexní závislosti, které často omezují evoluci druhu.
Jakmile populace tkz. "projde hrdlem lahve" (radikálně se zmenší - třeba při kolonizaci nového ostrova), věci se začnou měnit. Mutace se v populaci jen tak "nerozplynou", ale hlavně, populace má možnost mutace v populaci rychle fixovat. Taková situace nastane, pokud už gen sdílejí všichni v populaci.
Zpracování mutací genetického kódu naneštěstí funguje tak, že by bylo velmi obtížné se nějakého genu zbavit - to ale druhům může dát výhodu z dlouhodobé perspektivy. V genech si tak stále neseme staré postupy výroby genů, které používali naši evoluční předci (viz ontogenetický vývoj Q31) a adaptace na staré podmínky a již neexistující viry a mnohdy jsou pravděpodobně schované v neexpresované DNA. Toho můžeme využít v nově objevených principech jako evo-devo a epigenetika (viz Q44).
Jak tvrdí Q40, paleontologové občas využívají počtu mutací v DNA k tomu, aby porovnali stáří určité fosílie - k tomu je ovšem zapotřebí předpokládat, že mutageneze probíhá vždycky stejně rychle. Mezi tisíci geny není ani problém, že by některé fosílie měly větší "štěstí" na mutace, ale na organismy působí spousta vlivů, co může mutagenezi ovlivnit. Nejznámějšími z nich jsou karcinogeny jako kouření nebo obezita, které různými cestami vedou ke změnám, které vyřazují z funkce protirakovinné mechanismy. Mutageny jako silné záření nemusí být ani destruktivní (u světla ionizující), ale změnou prostředí v buňce mohou snadno ovlivnit i produkci genů.
Těla organismů s tím v mnoha případech počítají a mohou tak rychle reagovat na nové klima. Často k takovým dějům dochází úplně bez povšimnutí: Když se buňky stanou nebezpečnými nebo přestanou plnit funkci, dochází k "buněčné sebevraždě" ve prospěch organismu, když buňky stromů "dřevnatí" jejich množení se zastavuje a stěny se začínají naplňovat ligninem.
Ve výjimečných případech ale může zřejmě buňka vyloženě počítat s tím, že si nějakou mutaci vyvine. Naznačují to bakterie, které si v období "hladu" vyvinou rezistentní mutace výrazně rychleji, než kolik lze spočítat jako standardní chybovost mitózou a meiózou. U E. Coli bylo zpozorováno, že DNA-polymeráza začne ignorovat protirakovinné mechanismy a tím jednoduše vymění risk zhoubného nádoru za jistou zhoubu spojenou s rychlou změnou podmínek.
Svým způsobem ale organismy počítají se vznikem výhodných mutací i v mnohem každodennějších situacích. Vlastně vůbec za evolucí pohlavních organismů stojí zřejmě z valné části možnost setřást genetickou chorobu nebo virus a zároveň, díky stálému míchání genetického kódu, k rychlejší adaptaci na nové prostředí.
Toho využívají i samosprašné rostliny: Když se pyl přesune z květu na květ, sázejí na to, že jak se dělila buňka za buňkou ve stonku, vzniklo dost mutací na to, aby byly schopné si vyvinout rezistenci proti parazitům.
Přes miliony let evoluce tak stále lidé s bramborami sdílí jednu motivaci k rozmnožování.

neděle 12. června 2016

Dívčí válka


Dnes bude řeč o největším poli pro teorii her v evoluci: válku pohlaví.
Z hlediska evoluce je pro skupinu samozřejmě nejvýhodnější dělat všechno pro skupinu. Skupinový výběr je ale velice, velice pomalý a dosud jen málo pozorovaný proces a jednoduše nepůsobí dost dlouho na to, aby "sobce" od rozšíření v populaci uchránil.
Pokud koevoluce několika druhů, které sdílejí stejný omezený zdroj spustí řetězovou reakci dalších a dalších komplexních adaptací (a adaptací na adaptace), jedná se o evoluční závod ve zbrojení. Obyčejně jde o kompetici mezi predátorem a kořistí, soupeřit o uchování do dalších generací mohou i třeba samostatné geny.
Takový případ nastává i v případě války pohlaví - samci i samice zbrojí pro "sobecké" rozšíření osobního genofondu - takže i když stále jen působí evoluce, znaky, které vznikají budou pro skupinu pravděpodobně spíše škodlivé. Dokud se samci i samice pečlivě starají o své potomky, geny víceméně žijí ve vzájemné symbióze, kdy je rozšíření jedněch klíčové i pro rozšíření druhých. Existuje ale několik výjimek.
Tkz. syndrom Popelky popisuje chování mnohých samců, kteří zjistí, že potomci, které porodila jejich partnerka mají jiného otce. Někteří otci své potomky zahubí a využijí alespoň živiny, někteří levobočka pouze ignorují - princip je ale zřejmý: Nemá cenu, aby samec investoval do cizích potomků - nejenomže tím plýtvá potravu i energii, zároveň pomáhá rozšíření konkurenčních genů.
Dalším projevem války pohlaví jsou různé intriky v pohlavním výběru (rodičovský konflikt). Ten je zodpovědný za typické rozložení "moci" u jednotlivých pohlaví u monogamních druhů, kdy si samička pečlivě vybírá ze zástupu nápadníků, který s ní bude nejvěrněji opečovávat potomstvo, zatímco samci si libují v záletech k cizím samicím (doslova tajné noční zálety byly objevené i u ptáků). Samice si vyvinuli například mnoho mechanismů, jak rozpoznat silného, plodného samce (od analýzy látek z feromonů po evoluci samčích zápasů). Zároveň s tím však umožnily evoluci takových samců, kteří silné a plodné samce dokážou napodobovat (viz Q36) - třeba výraznými sekundárními pohlavními znaky. Příkladem mohou být kachny, kachny, které "uvězní" kačeří genitálie při populaci, a tak jim znemoční opětovné páření.
Třetím (byť zdaleka ne posledním) efektem je konflikt mezi rodičem a potomkem. Jde o to, že mládě se z hlediska rozšíření svých genů snaží vydobýt od matky co nejvíce potravy, zatímco matka se snaží všem svým potomkům rozdávat rovnoměrně. Za fenoménem stojí komplexní genetické souboje, mezi kterými pravděpodobně hraje roli i genomický imprinting (účelná úprava DNA organismem).
Na celé věci je ale zdaleka nejzajímavější to, jak jednoduše lze sledovat i na obyčejné lidské psychologii. Zdá se sice, že lidé již sice nezbrojí tak agresivně jako třeba štěnice a hypotézy reliktů syndromu Popelky zřejmě u lidí stojí na vratkých základech, na druhou stranu děti od brzkého věku uchopují roli svého pohlaví a podle dlouhodobých výzkumů muži vedou například v prostorové představivosti, naopak ženy lépe komunikují a dosahují vyšší sociální inteligence. Vůbec lidské sociální struktury od pradávna stojí na manželství. A pokud si ženy zvýrazňují rty nebo obočí, nejde o nic víc než o zvýrazňovaní sekundárních pohlavních znaků.

pondělí 23. května 2016

Zub času


Myslím, že lidé si často neuvědomují, jak těžké je zjistit historii nějakého právě vykopaného předmětu jen podle jeho vnějšího vzhledu. Přestože prvky ve fosíliích jsou detekovatelné díky rozdílným frekvencím, které absorbují ze světelného spektra, jejich skutečné složení se mohlo změnit a složitější molekuly už nedestruktivní metody neodhalí. V principu potřebujeme zkrátka nějaký jev, který se ve vesmíru plynule kumuluje na porovnání stáří.
Tahle znalost je klíčová pro správný pohled na historii evoluce. A přestože lidé nacházeli kosti dinosaurů po celém světě; uniformitarianismus, čili myšlenka, že vývoj probíhal vždycky, až do dnes, stejně rychle, přišla až v 19. století (starší jsou například teorie katastrofismu, podle kterých byly staré organismy "tvory minulé éry", které zahubil předchozí konec světa). Před tímto bodem ale zřejmě stáli za mnohými mýty, aztékové je stavěli v posvátných chrámech a v Číně jejich kosti drtili na léčebné polévky. Metoda tkz. molekulárních hodin umožňuje tempo evoluce určovat podle počtu mutací za čas - který se odhaduje pro všechny druhy jako konstantní. V tom je problém nejen pro "plastické" bakterie, pro které jsou mutace v jejich milionovém množství výhodné, ale také v samotné ekologií. Jevy se hromadí i třeba v letokruzích nebo v kostních vrstvách některých korýšů (nejstarší v Čínském moři byly až 600 let staré), díky dlouhé generační době si tak mohou "pamatovat" stovky let staré klimatické podmínky (pokud se množí stále, jejich potomci si mohou "vybrat" nejlepší dobu) Životní strategií slona a myši ale nejsou natolik odlišné - zatímco myš se musí každý rok posunout trochu směrem ke měnícímu se klimatu, u slonů bude selekce silnější a stálejší, takže se ve výsledku budou ve fosilním záznamu měnit rychleji.
A uhlík sice vyzařuje v omezených kvantech energie, ale pokud se například změní atmosférické podmínky, koncentrace se může změnit mimo limity rozpoznání standardní odchylky. Také nemáme mnoho údajů o organismech bez tvrdých kostí.
Aby se totiž fosílie uchovala do dnešních časů, musela být ihned po smrti živočicha přikryta vrstvou popela a zalita magmatem nebo pískem pohybující se pravěké řeky, zmražena nebo usazena ve vápničité propadlině a pak zde zůstat pohřbená 100 milionů let. Jinak totiž byly zkameněliny rozloženy reducenty a vnitřními bakteriemi nebo znehodnoceny fyzikálními a chemickými procesy jako je rozpouštění, rozpad vazeb a mechanické narušování větrem, vlnami nebo ultrafialovým zářením, tak jako všechno, co dnes upustíme na zem. V roce 2006 bylo z diverzity druhů, které byly dosud nalezeny statisticky odhadnuto, že 527 dosud nalezených druhů bylo 28 procent existujících dinosaurů.
Na druhou stranu, živočichové historie zanechali mnoho otisků na tváři Země a z fosilního záznamu se velmi snadno odvodí jejich geografické rozložení v historii, srovnání stáří a rychlost vývoje podle usazených sedimentů. Jak dinosauři skutečně vypadali, jak se chovali nebo co jedli můžeme odhadovat jen obtížně. Ale například z nalezeného trusu, nedávno také (nejspíš) dinosauřího genomu s pigmenty některých dnešních ptáků nebo díky "přechodným článkům" (viz obrázek), není ani to nemožné. 

Hranolky


Pro evoluci života na Zemi je takřka typická evoluce po skocích. Po pěti velkých vymírání v historii přicházela renesance nových druhů. Nejde jenom o to, že když vymřely staré druhy, uvolnily se staré prestižní niky (nika [nyka] - souhrn prvků prostředí, u živočichů především zdroje potravy, u rostlin i třeba specifická kyselost, stínnost, teplota).
Jistě z části za to může taky ten fakt, že hlavní kroky evoluce řídí náhodné mutace, které se prostě pravděpodobněji vyskytnou jednou za čas. Ale jak si ukážeme níže, mutace často čekají, až jim evoluce dá příležitost.
Hlavní vinu na fenoménu má ale takzvaný frekvenčně závislý výběr. Pod tímto pojmem se skrývá jakákoli evoluce závislá na počtu jedinců toho druhu. Takže například pokud více vlků způsobí kolaps v počtu zajíců, vyzbyde potrava na menší procento vlků. Vzhledem k tomu, že všechny bohaté niky na Zemi byly v průběhu milionu let plně obsazeny a je o ně veden tvrdý konkurenční boj, je každý druh uvězněn ve frekvenčně závislém výběru se svými parazity, predátory i se samotným potenciálem svého prostředí.
Tady je třeba pochopit, že evoluce je v praxi mnohem komplexnejší, než pouhopouhý výběr vzpřímenějších a vzpřímenějších opic. Každý prvek, který třeba jen minimálně působí na druh může radikálně proměnit jeho formu. Veškeré znaky organismu jsou ve statistické závislosti na různých faktorech a evoluce tak působí v mnoha sférách a na mnoha úrovních na jednou.
Tohle také už rýsuje další příčinu skokové evoluce: Organismy jsou svírány mnoha tlaky různých faktorů a jejich počet je udržován v jakési balanci s okolním prostředím, dokud se podmínky prostředí nezmění - a právě to se děje při změně klimatu. Pak už jen například stačí, aby zvířata začala na nějakém místě migrovat a celý potravní řetězec se kaskádovitě hroutí a transformuje na nové niky.
Pokud spočítáte, kolik kalorií musí na své složité procesy vydat mozek, zjistíte, že takový orangutan by musel listy a ovoce jíst 24 hodin v kuse, aby výdej lidského mozku zajistil. Rod Homo se z této smyčky vymanil, když začal využívat oheň a počal potravu zpracovávat tak efektivně, jako žádný z živočichů. Právě po vynálezu ohně můžeme ve fosilním záznamu pozorovat zdaleka největší rozvoj mozku. Možná kdyby si lvi dokázali vařit, začali by v testech IQ dosahovat podobných výsledků - zkrátka silnému selekčnímu tlaku podle inteligence brání mnoho faktorů spojených s metabolismem.
Proto bylo navrženo, že by například pohlavní výběr (selekce nejkrásnějších samců vedená většinou samičkami) mohl vést ke zhoubě druhu, i když je to produkt evoluce. Takzvané evoluční pasti jednoduše "uměle" blokují jinak důležitější vlivy, pokud se v populaci rozšíří rychleji, než stihnout zase mizet.
Z pohledu teorie her lze pozorovat, jak frekvenčně závislá selekce vládne i v ekonomice. Pokud spočítáme, nakolik se jednotlivým aktérům vyplatí investovat do "protiútoku" kupříkladu ve hře jestřába a holubice, dojdeme k takzvané evolučně stabilní strategii - poměru počtu hráčů každého druhu (jestřábů a holubic), ke kterému se bude nutně situace stále více stáčet. Třeba pokud by podvodník každého na trhu v rámci obchodu okradl, může prosperovat. Nicméně čím víc podvodníků bude, tím méně se budou moci na poctivcích přiživovat a postupně budou někteří z nich muset přejít zpátky na samoživnost. K tomuto poměru příroda vždy přirozeně směřuje. Tato teorie je mnohem elegantnější vysvětlení evoluce altruismu a sobectví, než jakou je skupinový výběr a patrně i naše evoluce byla tímto mechanismem značně tvarována.

čtvrtek 19. května 2016

Zákon džungle


Přirozený výběr není ve své podstatě nic jiného, než zákon džungle - silnější vyhrává, ať už silnější z kmene nebo silnější druh. S tímhle pojetím měli ranní evoluční biologové obtíže vysvětlit jevy jako altruismus - je přeci nemyslitelné, aby se zvíře dobrovolně vzdávalo vlastních zdrojů na úkor kompetice - jenže právě tady se dostáváme k samotnému srdci morálky: Nejde jenom o to, že "ty pomůžeš mě a já pomůžu tobě". Rozsáhlé sociální sítě stavějí tento princip ještě do mnohem vyšší vrstvy - pokud totiž všichni udělají maximum pro všechny (skupinu), skupina na tom vydělá ze všeho nejvíc.
Je to onen markantní rozdíl mezi lidmi a šimpanzi: Pokud šimpanze a člověka umístíte na opuštěný ostrov, po měsíci  zřejmě bude v lese lépe přežívat šimpanz, zvyklý na život ve volné přírodě. Pokud ale na ostrov pošlete 100 lidí a 100 šimpanzů, je jisté, že lidé spoluprácí vybudují stabilnější strukturu, a tudíž přežijí spíše.
Tento jev je sice prachsprostou symbiózou, rozdíl je však v tom, že je maximalizována až do "přátelství na život a na smrt" - něco z pohledu lidského hédonismu nepochopitelného. Opusťme ale představu, že takové přátelství se muselo vyvinout na úrovni druhu (spoluprácechtivější skupiny přežily), je to opět důsledek dlouhého a plynulého vývoje. A to platí i pro jinou mimořádně soudržnou strukturu: tělo.
Podle současných znalostí vznikly mutualistické vztahy docela jiným způsobem. Vůbec první symbióza patrně stála za vznikem metabolismu když pravěká buňka pozřela pravěkou mitochondrii - dodnes se proto zřejmě dědí jednoduše dělením od buněk matky.
Jakmile spolu jednotlivé buňky, rozdělené z jednoho předka, začnou spolupracovat, vznikne skutečný mnohobuněčný organismus. Některé kolonie bakterií jsou dosud napůl cesty mezi jednobuněčností a mnohobuněčností: ale můžeme u nich pozorovat již specializaci na různé činnosti.
Mezi dvěma mnohobuněčnými organismy už je vznik symbiózy složitější, ale stále často není potřeba, aby si naráz oba druhy vyvinuly altruismus k tomu druhému. Při evoluci mykorhizy či nitrifikačních a denitrifikačních bakterií jsou látky, které si organismy vzájemně poskytují pouze jejich vedlejšími produkty a z pohledu miliónů let mohou být pro daný biom přímo nutné k přežití (viz Teorie Gaia: Q12). Pokud například stromy začaly profitovat z toho, že jim hmyz mimochodem pomáhá pojídáním nektaru, začnou se vyvíjet znaky, které hmyz přilákají ke zdroji pylu - v nejkurióznejších případech třeba vývin části květu orchideji, který docela věrně napodobuje samičku čmeláka, kterou se samci při návštěvy květu pokouší oplodnit.
Valná část evoluce totiž není postup směrem k lepšímu využívání zdrojů - například stromy se stále zvětšují (i když tempo evoluce stále klesá) jednoduše protože když jsou trochu vyšší, než jejich sousedi, budou přijímat více světla.
Jako příklad evoluce symbiózy se často uvádí takzvaný efekt vzácného nepřítele: Pokud si dva druhy vymezí (ustálí) svá teritoria, přestanou k sobě být tak agresivní. Ani tady nemusí nastat moment, kdy se v obou druzích naráz probudí altruismus - na problém se můžeme dívat jednoduše jako na vězňovo dilema, kde, jak známo, je nejúspěšnější reciproční altruismus. Stačí, aby tento mechanismus proběhl rychleji, než konkurenční vyloučení (viz Q42).
Je ale možné, například, že některé znaky se vyvinuly pouze, aby živočichové pomohly svým druhům s podobnou genetickou výbavou. Například pokud by si živočich vyvinul gen pro zelený vous a "pomáhání zelenovousatým", pravděpodobně se bude exponenciálně šířit. Ve chvíli, kdy tuto myšlenku poprvé Hamilton formuloval museli evoluční biologové také opustit původní model Darwinova výběru: Nejde totiž už o nejplodnější jedince, ale geny s největším potenciálem šíření. Takový výběr se nazývá runaway selection a spadá do něj kromě Sobeckého genu také "bitva pohlaví" nebo rodičovský výběr (viz Q43).

středa 18. května 2016

Kopem' za stejnej tým


V angličtině má evolution trochu širší význam a běžně lze slyšet tento výraz pro vývoj technologií (kladivo, jež dnes známe s jedním koncem na vytahování), společenských postojů (extrémistické jsou nestabilní), designu, médií nebo jazyků. A skutečně, mezi ryzím přirozeným výběrem a např. evolucí zvyků je velmi rozmazaná hranice, u zvířat totiž (bez jazykových prostředků viz Q34) musí být veškeré migrace, námluvní rituály nebo stavba přístřeší zakódovaná geneticky, takže nejen geny ovlivňují jejich zvyky, ale také výhodnost zvyků ovlivňuje budoucí zastoupení v genomu.
To souvisí s doposud velice kontroverzním tématem evoluční biologie, druhová selekci. Znamená princip, podle kterého pomáhání ostatním umožní zvyšování šance se v budoucnosti uchytit vašich vlastních genů. V tradičním pojetí by měla sestávat ze dvou mechanizmů:
1. Kin-selekce (příbuzní mají podobné geny, takže když jim pomáháte, šíříte podobný genom) a
2. Skupinový výběr – rodiny, kmeny nebo národy, které mají nejlepší zvyky, výchovu a techniky mají nejlepší šanci přežít.
Problémem kin-selekce je fakt, že populace živočichů jsou v drtivé většině faktorů prostředí svíráni frekvenčně závislou selekcí (o co je víc je vlků, o to jich bude v příští generaci více hladovět z nedostatku srn – a o co je víc srn, o to se budou „přebytky“ vlků udržovat). A často jsou takové limitující faktory důvodem, proč druhy dlouho zakrsnou v jedné fenotypické podobě. V důsledku toho působí na kmen mnohem větší kompetice v rámci kmene, než z pohledu rozšíření více (geneticky podobných) potomků. Odhaduje se ale, že kin-selekce úspěšně vládnout např. eusociálním včelám, které se rodí z jediné královny, takže jsou genetické rozdíly skutečně minimální.
A problémem skupinové selekce je samozřejmě čas. S méně vzorky (národy) je zkrátka velká pravděpodobnost, že některý z nich měl třeba štěstí na klima nebo snadno lovitelná zvířata (to je někdy uváděno jako důvod úspěchu evropských civilizací). Lépe však funguje na menších škálách – pokud přežívá lepší výchova, výuka lovu nebo zvyklosti.
Přes svou kontroverzi je však zatím jediným vysvětlením mnoha a mnoha zvyků, které „mimochodem“ slouží nějakému účelu – od amazonských „očkování“ včelím jedem, přes domy na stromech afrických kmenů, kde jsou časté povodně, až po spousta kombinací potravin, se kterými dnes vaříme, ale původně jejich příprava souvisela s konzervací či detoxikací.

úterý 10. května 2016

Strhující destinace


Dá se předpokládat, že za 530 milionů let se život na Zemi promění stejně, jako se vyvinul před 530 miliony let s prvními strunatci. Tato doba není zanedbatelná ani z perspektivy vesmíru – samotný život existuje zhruba čtvrtinu doby života vesmíru. A přestože byste asi těžko přirozeně zařadili vorvaně a roztoče do stejné kategorie (zvířata), stále v principu sdílí většinu orgánových soustav. Nicméně i pokud bychom chtěli definovat, co hledáme na exoplanetách, máme více možností, než pouze porovnávat nálezy se zelenými mužíčky.
Jistě, definice života nám mohou dát dobrý odhad toho, co má život společného a jak funguje. Ale zatím zůstává skrytý komplexní termodynamický a informační model, který v posledních letech vědci počítají, včetně počítačových simulací, které vysvětlují fundamentální mechanismy za biologickou evolucí. Teoreticky tak lze vypočítat nejen to, jestli se mohl život v nějakých (méně horkých/více horkých) podmínkách vyvinout, ale také s jakou pravděpodobností se musel vyvinout, čistě jako organizovaný disipační systém uprostřed chaosu. Taková pravděpodobnost však není jedno jednoduché číslo, pokud se systém stane stabilní, je rázem mnohem větší šance, že třeba začne formovat dlouhé řetězce, než kdyby jsme pouze počítali pravděpodobnost výskytu několika milionů aminokyselin v potřebné kombinaci, aby vytvořili nějaký systém, který dokáže vyrobit sám sebe. Existuje mnoho modelů a ne vždy se vzájemně překrývají. Primární teorie je jasná: Jak už si všiml Aristoteles, ve vesmíru se hromadí stabilní systémy (všechno se snaží dostat do klidu). A statisticky vzrůstá entropie, jak tepelná (rozložení rychlých částic na ploše), tak informační (zanikání vzorů ústící v homogenní), takže částice se musí uchýlit buď do molekul, kde se pozitivní a negativní náboje a kinetická energie vyrovnají do jednotného (pravidelného) kmitání, nebo se rozpadnout na nejjednodušší části. Nejpravděpodobněji však bude energie rovnoměrně rozkládána.
Byly navržené modely, jak vůbec v první řadě život umožnil předávat genetickou informaci. Ještě před samotným objevením, čtyřpísmenného kódování DNA se zjistilo například, že v DNA musí existovat určité mechanizmy, které pomáhají vybírat z genomů některé geny, protože výsledky produkce některých proteinů by byly nesmyslné. Jiné například uvádí, že živé systémy jsou jednoduše malé homeostázní ostrůvky, obaly se specifickými podmínkami, ze kterých se pak vyvinuly veškeré seberegulující mechanizmy.
Dnes uvažované teorie zahrnují třeba takzvané „živé jíly“, teorii, která počátek vysvětluje pomocí jílů, které ve vhodném prostředí samovolně rostou a následně se dělí. Většina dnes uvažovaných teorií zahrnuje látky, které umožňují vznik komplexních struktur. I když rostou jíly, pouze vyrovnávají potenciál okolí, takže informačně spojené stabilní systémy s větší pravděpodobností umožní skrze složitější proces sebereplikace – vždyť i třeba vyrovnávání entropie na Zemi je jen podmnožinou vyrovnávání obrovského energického nepoměru Slunce a vakua kolem. Nicméně od komplexity (chaosu) k organizovanost, kterou vykazují živé systémy je ještě daleko.

neděle 8. května 2016

V jednoduchosti


Krása a její vnímání z dálky vypadá, jako něco mimo dosah evoluce, a v mnohém možná opravdu je "vedlejším produktem", při bližším pohledu ale můžeme i zde vidět miliony let práce evolučních mechanismů.
Standardní vysvětlení evoluce vnímání krásy spočívá v pohlavním výběru. To znamená selekci takových jedinců, kteří se nejvíc líbí samicím. Pokud samice dokážou rozeznat mezi zdravé a silné samce od slabých a zchátralých, jejím potomkům se pravděpodobně bude dařit lépe. Ve výsledku vzniká koevoluce samců a samiček, jak se snaží jedni přelstít druhé a rozšířit se v populaci na úkor třeba skutečně silných jedinců. Ale o tom jindy.
Proto jsou ideály krásy blízko ideálům zdravého jedince - což od pravěku až do poloviny minulého století znamenalo kromě svalů a nepoškozeného těla také tukové zásoby. Třeba pro srny to znamená vznosné rohy nikoli proto, že by někdy sloužily k odhánění medvědů, ale proto, že jedinec, který si může dovolit celý rok nasbírat tak ohromné množství vápníku musí zřejmě dobře vyhledávat zdroje a pravděpodobně není napaden žádnými parazity. Sekundárně pak nabily funkce zbraně v námluvních bojích mezi samci. U dvoumetrového rohu narvalích samců zase zřejmě primárně hrála roli možnost provrtat se ledem na kyslík a sekundárně vznikl jako znak dobře živeného jedince.
Časté jsou také obrazce. Evoluce ornamentů je dlouhá a velice komplikovaná, protože jsou vnějším projevem skládání DNA rodičů, který se objevil na různých částech kůže potomka podle dominance toho kterého rodiče. Samice zřejmě podle ornamentů nějak dokáží poznat genetickou výbavu samce, ale jistě se to liší druh od druhu a proces má mnoho úrovní (např. pokud si vyvinou silnější samci levný způsob, jak dát svou zdatnost najevo, partnerky, které tento trik odhalí a budou si je vybírat, uspějí).
Další roli hraje fakt, že na barevné ornamenty skutečně reálně potřebujete více látek (zdrojů). Samice si také kupodivu někdy raději vyberou excentrického jedince, který v populaci vyniká. To může dát prostor vzniku rozsáhlých struktur - nejdříve byl "jiný" ten samec s červeným ocasem, ale když se v populaci začali objevovat pouze samci s červeným ocasem, "jiný" začal být ten s červeným ocasem a žlutou tečkou.
To může dát prostor vzniku rozsáhlých struktur - nejdříve byl "jiný" ten samec s červeným ocasem, ale když se v populaci začali objevovat pouze samci s červeným ocasem, "jiný" začal být ten s červeným ocasem a žlutou tečkou. Takže ve finále znaky na kůži zvířat nám řeknou více spíš o jich adresáti, všechny jsou totiž určené pro nějaké oko. Většina dravců zřejmě dokáže dobře rozpoznat žlutou a černou, takže se snadno naučí se jí vyhýbat, květy jsou zase barevné, kulaté a symetrické pro oka opylovačů. Barva na kůži je ale jen zlomek ze všech způsobů, jak zvíře může projevit svůj genom (feromony, chování, ptačí dialekty, námluvní rituály), barva se ale dá jednoduše pozorovat, rozumíme ji a sami ji používáme, takže bez problému rozeznáme "krásné" vzory (barevné květy) od nekrásných (výstražné u vosy).
Nicméně odhalit celou podstatu krásy u člověka je téměř nemožné. Naše oko je například velmi odlišné od klasické světločivné kamery i skládáním barev (třeba ženy mají o jeden čípek na vnímání červené víc a modrá s červenou by vůbec neměla dávat fialovou), jenže dosud nelze určit, jestli za to může krása. A je klidně možné, že stálým mícháním genů se vnímání krásy přizpůsobilo jakémusi náhodnému průměru, protože zde funguje autoelexe - pokud se rozšíří úspěšný samec, pravděpodobně jejich potomci budou také vnímat úspěšné samce podobně jako jejich babičky a prababičky.
Ukázalo se, že některé druhy amazonské láčkovky (masožravé) dokáží vábit mouchy díky vypouštění chemikálií, které zapáchají podobně, jako hnijící maso. Pokud to mouchy vnímají jako krásné, je krása intuici mnohem vzdálenější a záhadnější, než se může zdát.
S dostatečným vzorkem výpovědí ale ani krása není subjektivní hodnotou a odráží naši evoluční minulost - vezměme si v úvahu, že žádná nepříjemná scéna (násilná/patogenní/kde je hrozba) by za krásnou považována nebyla (možná s výjimkou adrenalinových sportů). Když ale byly prováděny výzkumy, které měly zjistit společné rysy představy příjemné krajiny po celém světě, model docela seděl pro africké savany se zvěří a příjemnou říčkou, tam, kde se měla poprvé projevit chůze po dvou a ztráta ocasu a srsti, pro počátek "moderního člověka" jak ho vnímáme dnes.

úterý 12. dubna 2016

Země Nezemě


Ať už se diskutuje etika zacházení se zvířaty v jakékoliv souvislosti, debata vždy skončí u jednoho: Zvířata nemají žádný způsob jak nám cokoli o sobě sdělit, a proto je zbytečná diskuse o jejich stavu vědomí.
Jakkoli je pravda, že o vědomí zvířat nemůžeme vědět stoprocentně nic, správnou vědeckou metodou by bylo nikoli jakýkoli výzkum zavrhnout, ale, jako vždy porovnat známky, které u zvířat připomínají lidské chování s lidskou mentalitou.
Je velice těžké odhadovat, co se odehrávalo v hlavách prehistorických lidí, ale je téměř jisté, že zemědělství bylo jedním z prvních projevů kreativní adaptability, kdy člověk vysledoval přírodní proces a záměrně se rozhodl ho napodobit. Například u výroby zbraní nebo stavby přístřešků ještě mohlo jít o plynulou evoluci, kdy například rodiče raději spávali pod velkými větvemi a jejich potomci se je snažili napodobit přisouvání zrovna takových, ale zemědělství je podle antropologa Miroslava Kutílka prvním zřejmým příkladem racionální úvahy za účelem užitku. Nicméně ani tady není nic jisté. První domestikovaná zvěř byla pravděpodobně brána jako potravina skladována na útlejší časy, jak byla držena v nějaké ohradě, pravěcí nomádi jistě potřebovali něco na způsob trávy, čím by mohli drženou zvěř krmit, a když začali takovou nosit k ohradě, nevědomky také možná položili základní kameny agrokultury - to by také částečně vysvětlovalo proč prvními domestikovanými plodinami nebylo ovoce nebo zelenina, ale plodiny, které dnes používáme na výrobu pečiva.
Jistě, velikost mozku je asi největším oddělujícím znakem zvířat a lidí. Nicméně všechno, co dnes lidé považují za kulturu, co staví a vyrábějí není výsledkem evolucí těch, co to takto dělali. Kdyby nebyl člověk vychováván ve společnosti, která ho naučila mluvit a užívat nástrojů, neměl by docela jistě moc daleko k divoké zvěři.
Skutečně, mnozí antropologové přikládají velký význam jazyku ne jako prostředku komunikace nebo upevňování společenských vztahů, což je většinou jen věc velmi základní gestikulace, ale jako prostředku k myšlení. Je to jakási zkratka. Podle teorie X lze i matematicky vypočítat, že pokud nějaký řetězec informací nahradíme za kratší vyjádření, výrazně si ušetříme práci v předávání informací. A opravdu, tento jev můžeme i pozorovat každý ve svém individuálním procesu učení - důvod, proč děti nechápou koncepty, o kterých se baví dospělí, je většinou, protože nemají žádnou představu pro konkrétní slova, a tak než by se dostaly k pochopení jedné části mechanismu, zapomněli by jinou. A ukazuje se skutečně, že hlavním faktorem inteligence člověka je schopnost zapamatovávat si dosud učiněný proces, a přesně to je vlastnost, kterou si muži zřejmě vyvinuli lépe. Sami se můžete otestovat v IQ testech, kde jde často například o manipulaci 3D objektu v představě. To, co potřebujete je "přesunout" si v hlavě jednotlivé kostičky tak, abyste nezapomněli, kam jste umístili ty první.
Pravým důvodem, proč zvířata nemají tak vyvinutou civilizaci jako my je jednoznačně to, že nemají žádný způsob, jak si nabyté znalosti předávat. Ano, i bohatství civilizací samo je výsledkem směsice pokroku a dosud budovaného materiálního bohatvství. A vzhledem k tomu, že k nějakému takovému předávájí je zapotřebí složitý komunikační prostředek, je možné, že kdyby zvířata dokázala komunikovat něčím, jako je lidský jazyk, její vyvinutost by se stala srovnatelnou. Skutečně, v poslední době byl nalezen i gen FOXP2, který v lidech vytváří vývoj memetických svalů potřebných k vytváření řeči. Ale zdá se, že tento projev je jen vrcholem ledovce, jímž je velmi základní a velmi stará struktura fungování mozku.

Do hlavy mi nevidíš


Mnoho z filozofické práce osvícenských empiriků bylo později vědeckou komunitou zavrženo jako slepý tip, ale minimálně jeden model se v dnešní filozofii biologie stále drží. Descartes se pokusil obhájit lidský přístup ke zvířatům docela zajímavou úvahou, která má přesah i do biologie: Pokud lidská kultura je to, co nás vzdaluje od přirozenosti - od staré genetické směrnice, jak by naše životy měly vypadat, pak svoboda člověka se skutečně vyznačuje tím, že se dokáže odpoutat od veškerých biologických potřeb. V Descartově pojetí je pak hřích takový skutek, který se nechává unášet zvířecími pudy jednajícími sobecky a prvoplánově a duše jsou svobodná rozhodnutí, která člověk, který se neřídí jen zvířecími pudy, vytváří.
V lidské kultuře existuje mnoho prvků "zvířeckosti", prvků, které nám nevědomky pomáhají zvítězit v evolučním zápase. Tyto prvky jsou výsledkem takzvané makroevoluce - evoluce, která je zápasem mezi rodinami, kmeny, smečkami a hejny. Filozofický koncept homo duplex říká, že postupným výběrem soudržnějších a spoluprácechtivějších jedinců se v člověku vyvinulo jakési "druhé patro" vnímání. Je to touha po tom být součástí kolektivu, kterou mají podle teorie naplňovat náboženské systémy, jejich cílem je mystické sjednocení s jakousi vyšší entitou a mohla by být docela dobrým vysvětlením mnoha psychologických jevů spojených s náboženským praktikováním.
Podle některých antropologů skutečně existuje toto prázdné místo v lidské psychice a potřeba uměleckého vyjádření nebo náboženské příslušnosti je vyplavením velmi starého evolučního principu: že totiž altruismus je pro skupinu jako celek výhodnější.
V tomto ohledu skutečně zřejmě existuje i to, čemu se lidově říká "pud sebezáchovy", jakýsi lidský reflex, který ve výjimečných situacích nenechá signál projít racionálním koncovým mozkem. Stejně fungují všechny reflexy - jsou přímou spojkou od impulsu k reakci, která neprochází stejnými částmi mozku jako logické uvažování nebo vytváření rozhodnutí a často (jako například Babinského reflexy) nám umožňují spatřovat některé staré neurální cesty zakódované už od dob, kdy jsme se pohupovali na stromech.
Podle mého názoru je ale naprosto neuvěřitelné, že něco takového můžeme vůbec uvažovat, že je tedy jasné, kde je ona hranice vědomého rozhodnutí (přestože je velice rozmazaná). Přes všechny ty evoluční pozůstatky, které byly rozebírány v minulých dílech se člověk může zastavit a vědomě se rozhodnout - bez ohledu na to, co moje rozhodnutí znamená pro budoucnost mých genů. Nesporně existuje prvek vědomí, který nám umožňuje zhodnotit veškerou situaci naprosto svobodně - mohu si napsat všechna pro a proti a moje rozhodnutí bude čistým výsledkem racionální úvahy.
Anebo alespoň to dělá mozek tak dobře, že to jako svobodná rozhodnutí pociťujeme. Je totiž sporné, jestli čin, který provedete pod nátlakem je činěn svobodně. A z pohledu lidských rozhodnutí je tomu právě tak: V mozku nás k tomu, abychom plodili potomky a sdíleli zdroje, motivují stále stejné látky, jako všechny ostatní zvířata - možná jsme tedy ty opice, které se rozhodovaly ve prospěch svých potomků, a proto přežily. Bylo by totiž absurdní, aby se dnešních dob dožil mozek, který má například silné přirozené sebevražedné sklony.
Tento fenomén velice zajímavě vystihuje český biolog Jaroslav Flegr: Ano naše rozhodnutí jsou maximálně svobodná - můžeme dělat, co chceme. Nemůžeme však chtít co chceme. Z tohoto pohledu je irelevantní, že determinismus nám diktuje, že dnes odpoledne budeme chtít jít do kina, protože ta možnost, která se stane je přesně ta, kterou chceme, bez ohledu na to, co bylo první (totiž co rozhodlo, co chceme).
Ať tak či tak, svobodné rozhodnutí je něco, čemu stále filozofie úplně nerozumí a kupodivu je to podivná vlastnost vesmíru, která možná ani materialisticky zodpověditelná není.

úterý 8. března 2016

Moudra věků


Přestože vědecké revoluce už několikrát v dějinách obrátili směr bádání o 180°, máme dobrou šanci, že to na čem současná věda stojí se v budoucnu pravděpodobně potvrdí. Statisticky bylo zjištěno, že čím více mají lidé informací z určitého oboru, tím se rapidně snižuje jejich sebevědomí v tomto oboru (mají za to, že o dané věci vědí méně). To stvrzuje jeden dlouho známý fakt: Dokud má člověk o něčem málo informací, zřejmě asi ani neví, jaké informace by mohl získat, neví ani co by mohl vědět. Jelikož se ale množství našich znalostí v posledních staletích mnohonásobně zvětšilo, škála našich znalostí se zdá být daná. Přesto, musíme počítat s tím, že nemůžeme vědět, co ještě nevíme.
Před podobnou revolucí stáli i vědci na počátku minulého století. V té době došlo k rozvoji do té doby nevídaných oborů: kvantové mechaniky a teorie relativity. Tyto teorie vyvracely všechno, co do té doby materialistická empirická věda dokázala a dokonce znamenaly průlom i ve filosofii, nyní byl reálný koncept náhody, čas a prostor se vzájemně ovlivňovaly, částice se chovaly jinak, když je nikdo nepozoroval a veškerý pohyb ve vesmíru začala omezovat tajemná rychlost světla, veškerá hmota ve vesmíru se koncentrovala do jakýchsi nerozdělitelných částic.
Matematika přinesla v průběhu historie mnoho šílených teoretických konceptů, které byly považovány za obyčejnou myšlenkovou hříčku. Komplexní čísla, teorie grup, hypertělesa nebo limity však dnes své uplatnění našli, v matematice černých děr, M-teorii i právě v relativistickém zakřivení prostoru.
Stejně tak i zmíněné nové fyzikální obory dnes tvoří nedílnou součást výpočtů pro mnohé technologie, ačkoliv byly objeveny téměř náhodou. Teorie relativity pomohla vývoji GPS a jaderné energetiky, kvantová teorie zase umožnila zrodu laserů, polovodičů nebo některých radiofarmak.
A i přestože teorie relativity byla v době svého vzniku teorie relativity obdivována především intelektuály, kteří věřili ve "vědu pro vědu", která se jen snaží pochopit zákony vesmíru a zkoumala malé odchylky v astronomických číslech kosmických objektů, dnes je fakt že hmota zakřivuje časoprostor využíván například při mapování jeskyní v terénu. A i když možná některé poznatky vědy vypadají jako marné tápání v prazvláštních přírodních zákonech, máme dobrou šanci, že všechny budou jednou využity.

pondělí 7. března 2016

Boží mlýny


«návaznost na Qartán 30
Dnes již existuje celá řada studií, které dokládají, že základy našeho vnímání, chování i osobnosti úzce souvisí s naším raným dětstvím. Erik Erikson tento poznatek vysvětloval jako důsledek psychologických rozporů (tlaků z různých stran), které člověk v tom kterém věku musí řešit (např. ve věku 4-5 let by to byl rozpor mých vlastních zájmů oproti cizím).
Současná neurologie by k tomuto poznatku mohla dodat ještě hlubšího. Jak totiž evoluce postupuje dopředu, nosíme si sebou hromadu velmi starých genů, které prostě jen nejsou dostatečně škodlivé na to, aby byly vymýceny selekčním tlakem, případně jsou umístěny na chromosomech blízko nějakých důležitých genů. Pro tak složitý systém, jako je lidský mozek je zřejmě tento efekt ještě výraznější.
Na ontogenetickém vývoji člověka jsou vidět rostoucí (a zanikající) žábry, blány i ocas. Stejně tak se nejdříve vyvíjí část, kterou více méně sdílíme se zvířaty: mícha a mozkový kmen, části zodpovědné za (většinu) funkcí těla, kterou nekontrolujeme myslí.
Když se po narození důkladněji vyvíjí koncový mozek, zodpovědný za racionální myšlení nebo ukládání vzpomínek, mohou rozhodovat maličkosti. Tím, že mozek je skutečně pouze komplikovaný systém zaznamenaných vzpomínek - vjemů a emocí co se cestou mozkem formují ve smysluplné myšlenky, první vjemy, které dítě zaznamená dají postupně základ veškerému dalšímu mozku.
Nemám teď na mysli "efekt přimknutí", který mají některá zvířata schopná aktivního pohybu již od prvního nádechu, ale vývoj základního rozvržení, které u dítěte vznikne během prvních měsíců, které vypadají jako plynulý pasivní příjem informací. Zpomalení růstu neuronů v pozdějším věku je skutečně částečně důsledkem "příliš mnoha" dat. Pokud se jedinec učí v raném dětství pouze jedním jazykem, termíny z tohoto jazyka v centru řeči začnou převažovat a po příchodu dalšího jazyka již bude dominantní jazyk součástí myšlení.
Bylo i ukázáno, že dětský, plastický mozek je, mnohem organizovanější než komplexní (tj. chaotický) chod mozku dospělého. Pokud má dítě v brzkém věku pouze několik zájmů jako potrava, teplo a ochrana, má na rozdíl od dospělého mnohem méně podnětů ke spojování. Podle některých neurologů je plasticita umožněna tkz. efektem Kevina Bacona: I přesto, že systém propojené sítě je mimořádně důmyslný (od vjemu bratranec Jiří po vjem mlékárna se dostanete přes několik málo mezikroků), síť ve které je málo vjemů je na propojení výrazně snazší.

Učený z nebe nespadl


I když deterministická věda, která pevně stanovuje, jak by se mělo pohybovat všechno ve vesmíru, existenci spojení mezi jakémukoliv spojení mezi "vědomím" a fyzickým světem příliš nenahrává, není vůbec vyloučeno, nikdy není vyloučeno, že tyto mechanismy zatím prostě nechápeme. Víme však, jaký je vztah mezi fyzickým světem a vědomím (ve smyslu mechanismu, který je významně spojen s námi (resp. s naším mozkem viz Qartán 29) a zpracovává naše příchozí informace).
To, že naše vědomí je ovlivňováno vnějším světem způsobuje, pokud nic jiného, čistě fakt, že naše zvířecí pudy stále hrají nějakou roli (a protože z toho, co víme je vědomí úzce spojené s mozkem, patrně musí být i ovlivněno samotné vnímání reality.
V raném mládí lidé křičí, pokud nejsou kolébáni, to nejspíš proto, že opičí mládě může být v klidu, dokud se klimbá na zádech matky, když je však opuštěné na zemi, hrozí, že bude pozřeno nějakým predátorem. Vůbec to, co je nám příjemné, co považujeme za krásné, je to co nám zajišťuje také vyšší šanci přežití, ať už je to prosluněná barevná krajina nebo malé chlupaté věci, které nás přímo vybízejí k tomu, abychom se o ně starali a své byty i oblečení regulujeme na teplotu kolem 20°, což antropologům pomohlo určit kdy jsme se zhruba začali ztrácet srst a že se lidstvo rozdělilo v severozápadní Africe.
Úplně největší vliv je možná vidět na lidských spontánních reakcích. Při negativních podnětech se nám vyplavuje stres či adrenalin a stupňuje se agresivita, při pocitu pocitu nadhledu se smějeme, čímž vydáváme podobné zvuky jako šimpanzi v kolektivu, pocit smradu nás dokáže odvést od potenciálně infekční oblasti a intuitivními pocity reagujeme na tygra i choulostivé výjevy. A v neposlední řadě je jisté, že vůbec všem pocitům se učíme; například štěňata, která byla odchována doslova v peřince bez jakýchkoli ostrých rohů apod. na bolestivé podněty později nereagovala. Vůbec veškeré motivace (nebo závislosti) bývají vysvětlovány příjemnými či nepříjemnými hormony jako je endorfin, které v našem mozku spojují příjemné vzpomínky s povelem, který udává tělu, aby podnět opakovalo.
Jak ale říká R. Feynman, krása není ochuzena, pokud ji rozumíme. Osobně myslím, že to, že se v mechanice živých organismů může vyvinout systém, který začne racionálně uvažovat a priorizovat pro vyšší ideály je se znalostí funkce mozku jako milionů světélkujících neuronů ještě mnohem pozoruhodnější jev.

pondělí 18. ledna 2016

Mé druhé já



Od dob, kdy lidé nosili rituální masky, přes středověké vnímání pokušení až do dnes (viz V hlavě) má lidstvo velkou tendenci rozdělovat svou duši (či své myšlení) na jednotlivé aktéry, jednající ve svůj prospěch. Vpravdě tyto teorie mají jistou oporu v psychologii skrze Freudovy teorie složek osobnosti. A skutečně, instinkty jistě ovlivňují naše chování, ale spíše spontánními emocemi, rozhodně jim nelze připsat jejich vlastní osobnost. Fakt, že vůbec vidíme svět v roli tohoto (a ne jiného) trilionu seskupených buněk, je dosud nevyřešenou záhadou vědy.
Současná biologie umisťuje lidskou osobnost do mozku a samotné uvědomování si sebe sama do středního mozku. Patrně zde leží odpověď na otázku, kdy by se moje vnímání sama sebe změnilo v jinou osobu, po té, co bychom vyměňovali neuron za neuronem z našich mozků (po přesídlení funkce některých středních částí mozku, tyto partie bývají také poškozeny třeba při derealizaci či schizofrenii). Nicméně i v těchto umístěních jsou jisté problémy: Tyto centra jsou s jinými částmi mozku úzce propojeny, a to nejen četnými spojeními, také značně svou funkci sdílení - prolínají se. Jistě byste neřekli, že je ztracena osobnost někoho, kdo náhle zapomněl všechno ze svého dosavadního života. Přesto, neurologové a psychologové se shodují, že naši osobnost z velké části vytváří naše vlastní zkušenost. Pokud by jednoduše chyběly spojení s některými vzpomínkami, naše emoce (třeba vnímání krásy) ohledně vnímaných věcí by byly změněny, tím pádem i naše morální soudy a rozhodnutí. Takže mezi prvkem osobnosti a vzpomínkou skutečně není jasná hranice.
Někdo by zde mohl namítnout, že vnímání ale přeci není věc pouze mozku. Jenže zde leží jádro pudla. Pokud mozek v noci třídí vzpomínky a vzniká sen, nemá mozek za cíl jakkoli vám pomoci "promítáním" šílené směsice jevů do vašich představ. Jde skutečně jen o to, že už samotný proces třídění je součástí vašich představ a svým způsobem jsou to vaše myšlenky. Možná jste slyšeli o fantomových končetinách, tedy pocitech lidí, kteří postrádají nějaký úd, ale přesto se jim zdá, že na něm cítí třeba šimrání. Pro lidský mozek to dokládá, že umístění centra bolesti (teď myšleno pocitu bolesti) do poškozené části těla je pouze mozkem vytvářená iluze.
Neplatí to ovšem univerzálně. Pro hmyz nebo chobotnice, co mají rozprostřený nervový systém po celém těle není kontrola těla natolik centralizována na jednom místě a například chapadla na podněty odlišně reagují a dokážou i přežívat sami několik hodin po oddělení od těla.
Některé současné teorie ale s určitou formou rozděleného vědomí počítají i pro lidi. Není důvod, proč by se vzpomínky (viz Qartán 18) nemohly napojovat i na neurony mimo vlastní mozek; jsou nahlášeny i případy lidí, kteří převzali některé vzpomínky původního vlastníka svého nově transplantovaného orgánu.
Ať tak či tak, víme, že všechno co má nějakou spojitost s naší osobností (nebo třeba s osobností zvířat) se nervového systému týká. To by nám možná mohlo být nápomocné, budeme-li se o nějaké nově nalezené mimozemské formě života budeme rozhodovat je-li vědomá (nebo jestli se smí pěstovat jako superefektivní palivo).

pátek 15. ledna 2016

Černá vrána


Zejména v posledních dnech se zdá, že člověk má přirozenou tendenci nenávidět příslušníky jiných ras. To by dávalo smysl - ne snad proto, že by hrozilo špatné nakombinování genů jiných ras (značná část se zamíchá i při klasickém skládání chromosomů, ale proto, že cílem evoluce ve skutečnosti není rozšíření co nejvíce potomků, ale rozšíření co nejvíce genů. Takže teoreticky by mohl u nějakého živočicha  existovat znak, který si vyvinul aby se křížil se sobě podobnými jedinci, a tak učiněji rozšířit své geny. Jenže alespoň u vyšších organismů je opačný tlak mnohanásobně vyšš, a proto se u nich pravděpodobně žádný znak tímto způsobem nerozšířil. Pokud by ale nešlo přímo o páření, nýbrž třeba o přátelskou pomoc, je pravděpodobné, že si budeme vybírat lidi nám biologicky spíše blízké (nebo naopak velmi vzdálené - geny potenciálního partnera).
Speciace je proces vytváření nových druhů. V tomto duchu by teoreticky mělo být pro druh (pro velkou populaci, kde nehrozí příbuzenecké křížení) výhodné se rozdělit na slabší a silnější jedince: Silní jedinci by si prostě vybírali ty nejsilnější samičky a na slabší jedince by zůstaly ne tak atraktivní samičky. Pokud by celá skupina získala přístup k nějakému hodnotnému zdroji živin, většinu by dostali nejsilnější v populaci, slabší jedinci by snědli jen trochu (nemuseli by nutně prohrát v boji o tento zdroj živin, zkrátka by méně lovili a méně jedli jako je v přírodě běžné). Chybí zde ta "střední vrstva" jedinci, kteří populaci posouvájí k jejich fenotypickému průměru (zamezují tak rozšíření výhodných genů) a zároveň berou látky potomkům silných jedinců. Zatím ale neznáme druh, pro který by mohl vzniknout tímto procesem (ale je možné, že tu slabší větev populace jsme prostě nenašli.
Podobné chování je vlastní i třeba zvířatům, které zabíjejí své slabší potomky. Ve středověku byl průměrný věk dožití možná kolem 30, pokud jste ale dosáhli už 20, měli jste dobrou šanci, že oslavíte i své šedesátiny.
Český evoluční biolog Jaroslav Flegr mé hypotéze trochu nahrává tím, že v knize Evoluční tání uvádí, že pro některé znaky organismu je výhodnější, aby se předávali s výhodou jedince s výchylkou 1-9% evoluční fitness oproti průměru, než aby se rozšířil s výchylkou 4-6% zdatnosti navíc.
Také tomu svědčí například fakt, že v místech na Zemi, kde je největší hustota osídlení je také největší jazykový diverzita (nejvíce jazyků na hektar). Právě podél Gangy už několik tisíc let platila pravidla, která rozdělují společnost na určité třídy (hiearchie samozřejmě ale není případ jen Indie).
Co největší snahu o distancování se od jiných kmenů můžeme ale také vidět v samotné struktuře světových kultur. Například zatímco kolumbijský indiánský národ Nes-Perséů uctíval rysa ve svých mýtech jako zbožštělou bytost, která mezi lidi vnesla řemesla, okolní kmeny ho lovily jako škodolibého démona s těmi nejhoršími vlastnostmi.