For å forstå opprinnelsen til liv og hva som kjennetegner levende systemer, er det viktig å vurdere de grunnleggende betingelsene for liv. I denne sammenhengen kan vi se på en teoretisk modell for livet som ble foreslått av Deacon, kjent som autogenesen. Dette eksperimentet søker å belyse hva som kreves for å skape et livsprosjekt, basert på en minimal interpretativ system, som er tilstrekkelig for livets selvreproduksjon.

Deacon argumenterer i sitt arbeid at for å forstå hva som gjør en molekyl til et tegn, må vi først forstå det interpretative systemet som ligger til grunn for enhver levende organisme. Et slikt system er det som gjør det mulig for et livsform å tolke informasjon i sin fysiske verden. Derfor er det ikke tilstrekkelig å bare analysere liv på nivået av genetisk informasjon eller biokjemiske prosesser, men vi må også forstå hvordan et levende system etablerer et nettverk av betydning.

Deacon går videre med å presentere en modell for hva som kan være det enkleste form for liv, et system som ikke bare er fysisk tilstede, men som også kan gi rom for fortolkning og gjenskaping av sine egne strukturer og funksjoner. Dette systemet kalles "autogen" og er en hypotetisk enhet som kan tilpasse seg og utvikle seg selv, gjennom to prosesser: gjensidig katalyse og selvmontering.

Gjensidig katalyse innebærer at flere kjemiske reaksjoner katalyserer hverandre gjensidig, hvor produktet av en reaksjon hjelper til med å drive en annen. Når dette skjer på en tilstrekkelig kompleks måte, kan det danne et selvforsterkende nettverk som er i stand til å opprettholde seg selv over tid. Selvmontering, på den andre siden, refererer til hvordan molekyler spontant kan organisere seg i stabile strukturer, som kapsider, som fungerer som en fysisk grense rundt systemet.

Den kritiske ideen i autogen-modellen er hvordan disse to prosessene, katalyse og selvmontering, sammen skaper et system som ikke bare er i stand til å vedlikeholde seg selv, men som også har potensialet for å reprodusere seg. Når en kapsid dannes rundt katalyse-nettverket, kan det hindre utløpet av nødvendige komponenter, og dermed beskytte systemet mot forstyrrelser. Når kapsiden åpnes igjen, kan autogenen samhandle med omgivelsene, hente nye komponenter, og dermed enten styrke eller svekke systemets funksjon.

Denne modellen skiller seg fra andre teorier om liv på flere måter. For eksempel, i mange teorier kreves det en semipermeabel membran for at et system skal betraktes som levende. Men i autogen-modellen er ikke kapsiden semipermeabel. Den fungerer ikke som en membran som tillater selektiv transport av molekyler inn og ut. I stedet fungerer kapsiden som en barriere som hindrer uønsket påvirkning. Men når systemet åpner seg, kan det hente nye komponenter, som kan bidra til evolusjon og utvikling.

Videre gir autogen-modellen et mer dynamisk syn på livet, hvor systemet ikke nødvendigvis har en vedvarende metabolisme i tradisjonell forstand. Når kapsiden er intakt, stopper den nødvendige katalytiske prosessen. Men på samme tid kan systemet komme til liv igjen når det får nye komponenter fra omgivelsene, som kan initiere den nødvendige kjemiske reaksjonen på nytt.

Dette viser at autogenesen har potensial til å reprodusere seg selv under visse forhold. Når en kapsid åpnes, kan fragmenter av den bli isolert, og hvis forholdene er riktige, kan de starte sin egen syklus. Dette gir et fundament for naturlig seleksjon, da fragmenter som er mer effektive i sin reproduksjon vil ha en høyere overlevelsesrate og gradvis overta populasjonen.

En viktig innsikt i denne modellen er at den ikke bare handler om stofflige prosesser, men også om hvordan systemene tolker og responderer på informasjon. Informasjon i denne sammenhengen er ikke bare genetisk materiale, men også de fysiske forholdene som former hvordan molekylene interagerer og skaper strukturer som har betydning for systemet.

For leseren som ønsker en dypere forståelse, er det viktig å merke seg at autogen-modellen ikke nødvendigvis gir et fullstendig bilde av hvordan livet oppsto på jorden. Den representerer et hypotetisk system som kan gi innsikt i hvordan enkelte livsprosesser kan ha startet. Modellen viser hvordan enkel, selvopprettholdende prosessering av materialer kan føre til dannelsen av et system som kan vedlikeholde seg selv og utvikle seg videre. Men for å virkelig forstå livets opprinnelse, må vi også ta hensyn til kompleksiteten i dagens biologiske systemer og hvordan de samhandler med miljøet på et nivå som denne modellen kanskje ikke kan fange fullt ut.

Hvordan autogenese og semiose danner grunnlaget for selvreferensialitet i biologiske systemer

Når et autogen blir skadet, forstyrres dets integritet, og en prosess med selvreparasjon eller selvreproduksjon initieres, noe som fører til dannelse av nye autogener som tolker det opprinnelige objektet. Relasjonene mellom autogenet (objektet), den dynamiske strukturen (tegnet) og det regenererte autogenet (interpretanten) utgjør ekte triadiske relasjoner som ikke kan reduseres til noen dyadiske forhold mellom bare to av disse elementene. Dette er en triadisk tilstand som understøtter autogenese som et system som tilfredsstiller de fire formelle betingelsene for tegn i henhold til Peirce.

Når vi vurderer hvilken type semiose autogenese representerer, må vi forstå at den involverer regenerering av skillet mellom selv og ikke-selv. Dette skiller den primitive semiosen fra semiose generelt, da den kan anses som en ikonisk semiose (Deacon 2021). Denne enkle formen for semiose har flere egenskaper som skiller den fra mer komplekse former. For det første er referansen selve autogenet, noe som gjør den selvreferensiell. For det andre eksisterer autogenet (objektet), den dynamiske strukturen (tegnet) og det regenererte autogenet (interpretanten) ikke som separate enheter, men som en vedvarende enhet – autogenesen selv. For det tredje er denne semiosen diachron, i motsetning til de synkrone formene vi vanligvis tenker på som semiose, og manifesterer seg i autogenens dynamikk som strukturerer seg selv i irreversibel tid. For det fjerde er dynamikken i autogenet fysisk bestemt og mekanistisk, noe som samsvarer med moderne vitenskapelige metoder og eksperimentell gjennomførbarhet. På grunn av disse særegne egenskapene, kan vi kalle denne primitive formen for tolkning "operasjonell tolkning". Andre former for tolkning kan skilles fra operasjonell tolkning, som Deacon (2021) har argumentert for.

Når vi tar utgangspunkt i begrepet operasjonell tolkning og inkorporerer det i autogenese, blir en begrensning pålagt av gjensidig katalyse og selvorganisering meningsfull. Den strukturelle informasjonen som er innebygd i denne begrensningen blir referensiell, og henviser til autogenet selv. Denne informasjonen er også normativ i forhold til dens bidrag til den selvopprettholdende og selvproduserende prosessen i autogenesen. Når en prosess mislykkes i sitt bidrag, oppstår en feiltilstand. Begrensningen, eller den strukturelle informasjonen, handler ikke lenger om seg selv, og dermed bærer den feilinformasjon. Begrensningen formidles videre til de nyproduserte delene i selvreparasjon og til de nydannede autogenene ved reproduksjon. På denne måten kan vi si at informasjonen overføres fra gamle deler til nye, fra foreldrene til datteren. Denne selvreferensielle og ikoniske referansen gjelder fortsatt for seg selv, og representerer ikke noe annet enn selve autogenet. Dette er et grunnleggende eksempel på autopoiesis, som er for enkel til å undersøke normativiteten i representasjon og til å forstå forholdet mellom historien og den nåværende referensielle funksjonen av representasjon. En mer kompleks modell er nødvendig for å forstå disse fenomenene i dypere grad.

Et annet scenario involverer en mer sensitiv autogen med en overflate som har molekylære egenskaper som substrater har en tendens til å binde seg til. Etter hvert som antallet substrater som binder seg til overflaten øker, svekkes den strukturelle stabiliteten, og bindingene blir mer skjøre. Dette resulterer i at autogenet lettere åpner sitt skall i et substratrikt miljø. Når skallet er lukket, er autogenet stabilt, men dersom substratkonsentrasjonen i omgivelsene er høy, blir skallet lettere brutt. Når dette skjer, øker sannsynligheten for at autogenet replikerer seg selv, ettersom det er rikelig med substrater til stede. Etter hvert som flere autogener replikeres, vil substratene raskt bli brukt opp, og autogenenes skaller vil lukke seg igjen for å gjenopprette stabiliteten. Den sensitive autogenet har dermed en adaptiv fordel i forhold til den opprinnelige generasjonen som ikke er følsom for sine omgivelser. Den opprinnelige generasjonen beholder sin stabilitet selv når det er rikelig med substrater rundt seg, og er dermed mindre sannsynlig å replikere.

Den adaptive fordelen for den sensitive autogenet stammer fra dens nye semiotiske kompetanse: indexikal representasjon. Semiotisk sett er en indexikal representasjon romlig-temporalt eller kausalt kontinuerlig med sitt referent. Et veiskilt med en venstresvingpilt er et eksempel på en indeks. Retningen på pilen er kontinuerlig med retningen den angir. I tilfellet med den sensitive autogenet er bindingen av substratet kontinuerlig med miljøets egnethet. Bindingen er et tegn, og substratet er objektet som indikeres. Deres kontinuitet tolkes operasjonelt av den sensitive autogenet, slik at etter hvert som flere substrater binder seg, blir autogenens skall mer sannsynlig å åpne seg, noe som fremmer replikasjonen og katalysen. Dette gjør prosessen mer enn bare en kjemisk reaksjon; det blir semiose.

En viktig detalj i dette tankeeksperimentet er at substratenes egenskaper, uten å være en del av autogenesen, kun representerer semiotiske muligheter i miljøet for et tolkende system å bruke. Videre er det ikke alle egenskapene ved substratene som er relevante, men kun de som er viktige for autogenens selvopprettholdende og selvproduserende prosesser. På denne måten forankrer substratene tegnet i den forstand at tegnet kun presenterer de egenskapene ved substratene som er relevante for autogenet. Dette er den presentasjonelle tilstanden for et tegn.

Videre, i Peirce's semiotiske termer, representerer tilstedeværelsen av substratene i miljøet det dynamiske objektet som tegnet representerer, mens den generelle egnetheten til miljøet er det umiddelbare objektet. Egnetheten til miljøet for autogenens selvproduksjon og reproduksjon bør forstås i termer av negativ logikk. Når forhold som hindrer autogenens selvproduksjon er fraværende i miljøet, betraktes miljøet som passende. Dette gjør egnetheten til et negativt egenskap for autogenet.

Hva er informasjonens natur i biologiske og evolusjonære systemer?

Informasjon er et begrep som er i konstant utvikling, og dens rolle i biologiske systemer har vært et tema for dyp refleksjon blant filosofer og forskere i flere tiår. For å forstå hvordan informasjon fungerer i naturen, er det nødvendig å se på ulike teorier som har blitt utviklet for å forklare dens opprinnelse, betydning og evolusjon.

Et sentralt aspekt ved informasjon er dens evne til å organisere og kontrollere livsprosesser. Dette skjer på et dypt fundamentalt nivå gjennom selvorganisering, der komplekse systemer kan oppnå orden uten ekstern styring. Et eksempel på dette kan finnes i begrepet hyper-syklus, som beskriver et prinsipp for naturlig selvorganisering, hvor molekylære prosesser i biologiske systemer kontinuerlig støtter hverandre, og dermed skaper stabilitet og funksjonalitet i levende organismer. Hyper-syklusen viser hvordan dynamiske systemer kan utvikle en form for intern kommunikasjon som gjør dem i stand til å tilpasse seg sitt miljø på en måte som er langt mer effektiv enn enkel mekanisk reaksjon på stimuli.

Samtidig utfordres vår forståelse av informasjon på et filosofisk nivå, spesielt i sammenheng med evolusjon og betydningen av "genetisk informasjon". Det har blitt argumentert for at informasjon i genetisk materiale ikke nødvendigvis inneholder en konkret kode for fenotypiske trekk, slik mange trodde tidligere. Dette innebærer at gener ikke er 'responser' på miljømessige faktorer, men heller er del av et komplekst nettverk av interaksjoner som, på sitt vis, inneholder informasjon om mulige framtidige tilpasninger i et gitt miljø. Dette synet på genetisk informasjon utfordrer den tradisjonelle forståelsen av informasjon som noe som kan forstås som en enkel overføring av data.

I tillegg til den biologiske betydningen av informasjon, er det også viktig å forstå hvordan informasjon fungerer innenfor rammen av evolusjonær spillteori og kommunikasjon. I kommunikasjon mellom organismer kan informasjon forstås som et signal som sender et budskap fra en sender til en mottaker, men hva skjer når dette signalet er ufullstendig, eller til og med feilaktig? Teorier om misinformasjon, som det som er drøftet av forskere som Fox og Harnad, viser at feilaktige signaler kan være en del av kommunikasjonen i biologiske systemer. Dette kan skape forvirring, men også muligheter for evolusjonære tilpasninger, ettersom organismer lærer å håndtere og korrigere misforståelser.

I lys av dette blir spørsmålet om hva som faktisk er informasjon mer komplekst. Er informasjon bare data som kan tolkes og anvendes, eller er det også knyttet til en form for mening og bevissthet? Denne distinksjonen er viktig for å forstå hvordan organismer, både på et individuelt nivå og på et kollektivt nivå, kan bruke informasjon til å navigere i verden rundt seg. Her kommer filosofiske teorier om mening og referanse, som de som er utviklet av Frege, Fodor og Grice, til en sentral rolle. Deres arbeider forsøker å belyse hvordan betydning er knyttet til informasjon, og hvordan informasjon får sin verdi når det er knyttet til et forståelsesnivå – enten det er hos en enkelt organisme eller i interaksjonen mellom flere.

Når man ser på informasjon i biologiske systemer, er det også viktig å reflektere over informasjonens evolusjonære funksjon. Godfrey-Smith påpeker at biologisk informasjon ikke bare er et resultat av tilfeldigheter, men at den er en del av et større system som styrer livets prosesser. På samme måte argumenterer han for at gener ikke nødvendigvis er et mål i seg selv, men at de er en del av et dynamisk nettverk av årsak og virkning som involverer hele organismen. Derfor er informasjon ikke bare et sett av data eller koder, men en integrert del av livets organisering og utvikling.

Videre er det viktig å forstå hvordan informasjon ikke bare er et verktøy for organismer å overleve, men også et middel for å forme deres atferd og interaksjon med omverdenen. Når vi ser på autopoiesis, som beskriver levende systemers evne til å opprettholde og regenerere seg selv, ser vi at informasjon spiller en kritisk rolle i å opprettholde denne dynamikken. I denne sammenhengen kan vi se hvordan informasjon ikke bare er et statisk objekt, men et levende og kontinuerlig prosesserende fenomen.

For å konkludere, kan vi si at informasjon i biologiske systemer ikke bare er et passivt objekt som overføres eller mottas. Det er et dynamisk prinsipp som styrer livsprosesser, både på et mikroskopisk nivå (som i genetikk og molekylære interaksjoner) og på et makroskopisk nivå (som i kommunikasjon og interaksjoner mellom organismer). Informasjon er både en faktor i organismernes evne til å tilpasse seg sitt miljø, og et grunnleggende prinsipp i den naturlige selvorganiseringen som ligger til grunn for livet.

Hvordan be om hjelp, uttrykke nødvendighet og utforske intensjoner
Hvordan lage en delikat og smakfull vegetarisk pastaretter med sopp og ost
Hvordan Elektrisk Musikk Endret Blues og Rock'n'Roll
Hva truer demokratiet? Kapitalisme, vekst og politisk polarisering
Hvordan en Carnot-varmepumpe fungerer: en praktisk gjennomgang av termodynamiske prosesser