Livsatomet *

Claus Emmeche

Materien er opbygget af atomer, ved vi, og atomos betyder på græsk det udelelige - de elementer af stoffet, som alt er opbygget af, og som ikke selv kan deles. Der findes ikke særlige livs-atomer, som kun findes i det levende, eller som har specielle 'vitale' egenskaber. Dyr, planter og mikrober er opbygget af de selv samme elementer som alt muligt andet håndgribeligt i det univers, vi kender: atomerne er de samme. Det er hvad videnskaben fortæller os.

Alligevel opfatter vi liv ikke blot som mere af det samme, men som noget helt særligt og udeleligt. Man kan være enten levende eller død. Ikke begge dele. Hvor der er liv, er der håb, og selvom man i ekstreme situationer kan føle sig halvdød - eller som en hund, der er blevet kørt over - er man stadig i de levendes land.

Er der en modstrid mellem opfattelsen af atomet som udeleligt, og vores halvt intuitive og halvt videnskabelige opfattelse af liv som noget, der nok er sammensat af atomer, men alligevel er udeleligt? Lad os tænke det igennem.

Der synes, rent biologisk, ikke at være nogen stabile mellemformer mellem liv og død. Kun en ustabil overgang: den enkelte organismes endeligt. Eller sagt lige ud: Levende organismer kan dø, organerne kan destrueres, cellerne kan ødelægges, disintegrere, miste deres organisation og til sidst blive til ren kemi, og spredes som atomer for vinden. Liv kan dø, og det kan ikke sådan uden videre genopstå fra død fysik, i al fald når vi ser bort fra religiøse legender. Nyt liv kommer af allerede eksisterende liv. Det er, i dén forstand, udeleligt. Selve det levende er som træets blade. Blade dør til hobe og nye blade dannes, og de nye kommer altid fra det levende træ selv.

Den levende celle er blevet kaldt livets atom. Tænker man over det, er det ganske forunderligt. Den slagordsagtige aforisme, "alle celler fra celler" (Omnis cellula e cellula), der stammer fra en tysk celleforsker, Rudolf C. Virchow (1821-1902), blev til et basalt princip for den biologiske videnskab allerede i sidste århundrede. Ganske berettiget, men hvad betyder det?

Det betyder dét tilsyneladende paradoksale, at livsatomet, cellen, både er udelelig og delelig. Cellen er så delelig som et stykke kridt. Men hvor både kridt og celle kan deles ved ydre påvirkning, knækkes eller skæres igennem, kan kun cellen dele sig selv. Vores tarm- og hudceller bliver ved at dele sig gennem hele livet for at bøde på almindeligt slid. Men cellen er samtidig udelelig m.h.t. dét særlige, at den lever. Vi kan ikke forestille os en "halvlevende" celle; i al fald ikke som andet en en kortvarig patologisk overgang til en død. Og vi kan heller ikke forestille os "en halv celle" som levende: Enten bliver den til to nye celler, eller også dør den.

Hvis vi sammenholder Virchows princip med evolutionstanken, så betyder det, at vi historisk-cellebiologisk set hænger sammen med alt andet levende her på jorden, og at alle de celler, der findes netop nu i alle levende organismer, er resultatet af celledelinger - og cellefusioner ved befrugtningen i den seksuelle formering. En celle bliver til to ved at dens hinde, cellemembranen, vokser og til sidst snøres sammen på midten, som når man deler en ballon i to. Det sker når cellens arvemateriale, kromosomerne, har delt sig og er placeret i hver sin del af modercellen. Der dannes aldrig ny cellemembran uden at det sker i en eksisterende celle, som regel som en forlængelse af den allerede eksisterende membran. Man kan anskue alle cellemembraner som én lang sammenhængende kæde (eller bedre: som et træ) af vækst- og delingsprocesser af den samme oprindelige membran, og den samme anskuelsesmåde gælder også cellen selv og dens indhold. Mine, læserens og edderkoppens celler og deres membraner har engang hængt sammen. Livsprocessen holder ikke op, den er én lang fortsættelse - udelelig.

Livsatomet, cellen, er derfor betragtet som materiel fysisk enhed ikke noget særligt; den kan, givet visse upassende betingelser, opløses i sine atomare bestanddele. Men som en organisatorisk enhed er den speciel ved ikke at kunne deles uden at miste det særegne, der gør den levende. Hvad betyder det? At den er en organisatorisk enhed betyder, at cellen er en struktur, der i en vis forstand tæmmer sine dele (atomer, molekyler, makromolekyler og de større komponenter man kalder organeller). Tæmningen sker efter bestemte organisationsprincipper (jeg havde nær sagt efter en bestemt idé, men så er vi tilbage i den gamle tyske naturfilosofi, som vi godt kan klare os uden) - principper for cellens selvopretholdelse og formning af det stof og den energi, den optager fra omgivelserne; principper som er nedlagt i cellen som fysisk enhed i kraft af selve den måde cellen selv og ikke mindst dens arvemateriale, den genetiske information, er opbygget på.

Som organisatorisk og selv-producerende enhed er cellen eller livsatomet ikke noget, der kan opløses til noget mindre, uden at selve det selv-opretholdende, det selvorganiserende og det levende forsvinder. Vores intuition om det levendes udelelighed synes altså at harmonisere med de videnskabelige erfaringer.

Eksempelvis er en stor del af den genetiske information, der er kodet i DNA (v.h.a. den strukturerede rækkefølge af kemiske baser i DNA-molekylet) bestemmende for sekvensen af de aminosyrer, de enkelte proteiner er opbygget af, og dermed disse proteiners art. Pilles der lidt ved DNA's struktur ved at ændre nogle tilfældige baser kan det have fatale konsekvenser for cellens mulighed for fortsat liv - det svarer til at forsøge at omskrive nogle af cellens organisationsprincipper i blinde: Kun uhyre sjældent er omskrivningen heldig, svarende til den relative sjældenhed af heldige mutationer, der øger cellens funktionalitet eller "fitness".

Meget af den moderne biologi går ud på at forstå hvad de biologiske organisationsprincipper egentlig er, og hvilker processer de involverer. Mængden af bidrag til denne forståelse er vokset gevaldigt igennem det 20 århundrede. En del bioforskere, især molekylærbiologer, har dog stadig svært ved at godtage, at det skulle være en af biologiens væsentligste opgaver. Opgaven er snarere en minutiøs kortlægning af de molekylære mekanismer for cellernes virke, hedder det (ligesom man kortlægger menneskets gener, det humane genom). Og man synes, at al snak om organisationsprincipper lyder mystisk, netop naturfilosofisk, spekulativt, idealistisk, vitalistisk, eller noget andet grimt. Det kunne ligne en strid om ord, men som så ofte ligger der meningsforskelle bag ordforskelle. Forskellen er: Tror vi liv alene kan forstås som et kompleks af fysisk/kemiske mekanismer, eller er biologien på en måde mere generel end fysikken og kemien, netop fordi den også forudsætter en forståelse af sådanne mekanismers regulering indenfor rammerne af en levende organisme, dvs. en regulering af noget fysisk til gavn for organismen.

Det er sandt nok at revolutionen i vores biologiske forståelse af livet i høj grad er opnået ved at fokusere på de molekylære mekanismer i cellerne. Men forståelsen af disse mekanismer er ikke bare et spørgsmål om anvendt kemi. Det er også et spørgsmål om at finde de generelle principper for organiseringen af de enkelte molekylers vekselvirkninger på et mere overordnet plan (uanset om de søges beskrevet i fysiologiske, kybernetiske, systemdynamiske eller andre termer). Det er ikke en semantisk strid om kejserens skæg, det handler om at have et tilstrækkeligt bredt perspektiv på selve de grundlæggende spørgsmål forskningen skal løse. Vi kan ikke forstå en hel celle eller organisme ud fra et enkelt gens regulering. Vi kan ikke forstå livsatomet ved blot at se på dets fysiske atomer. Nogle forskere er stadig villige til at acceptere fysikalismen - troen på at alt er atomer - som den eneste mulige videnskabsfilosofi og fysikken som den eneste videnskab om atomer. Man glemmer, at naturvidenskaben selv er udtryk for en civilisatorisk bestræbelse på at forstå naturens organisation på alle niveauer. Man fornægter naturvidenskabens rødder i den store undren over fænomenernes mangfoldighed og al videnskabs i bedste forstand spekulative sider. For hvad er videnskab?

Videnskab er spekulation, der kritisk konfronteres med logikkens klarhed og erfaringens relative vished. Spekulation uden logik eller erfaring er luftkasteller. Ren logik uden erfaring er et tomt skema. Og erfaring uden tænkningens spekulative syntese bliver til intetsigende ophobning af data. I sin bedste og mest oprindelige forstand er dét at spekulere "at spejde", at se sig omkring under brug af alle fornuftens redskaber.

Henvisningen til fysikkens atomer som det sikre grundlag har vitterlig sine begrænsninger. Den klassiske atomisme i fysik og filosofi er død. Man skal ikke glemme, at atom- og partikelfysikkens atomer ikke mere er udelelige. Atomerne kan netop selv spaltes i elektroner, neutroner og protoner, og disse partikler kan igen vekselvirke med et utal af andre elementarpartikler, og disse partikler må ikke opfattes som klassiske små kugler udstyret med egenskaber som en bestemt hastighed og position. Og som for livsatomet, cellen, gælder det måske analogt for stoffets atomer (som brint, helium, lithium og de øvrige grundstoffer), at det fysiske atom er udeleligt, hvis man forstår atomet som et bestemt organisationsprincip, der gælder for et specifikt niveau af materien. Eller for et bestemt trin på kvantestigen, som fysikeren ville sige, med virkningskvantet på det nederste trin af denne moderne skala natura, der ikke uden videre kan "slås sammen" til ét niveau i en "teori om alt". Atomet kan nok deles i elementarpartikler, men der er ingen "mellemting" mellem et atom og en partikel; der er netop et trin på denne stige, der er særegent for den atomare verden. Den mekanistiske biologi, der understreger at vi skal forstå liv som et materielt fænomen, overser let, at moderne fysik og biologi i lige høj grad forstår både livs- og stofatomer (celler og grundstoffer) som organiserede former for bevægelse, dvs. noget dynamisk-strukturelt; snarere end noget, der kan forstås ved en lidt forældet forestilling om reduktion til enkelte dele.

Den gamle strid mellem mekanister og vitalister om livsatomets natur faldt ud til mekanicismens fordel, og det er en af grundene til, at mekanicismen og troen på teoretisk reduktion stadig spøger i biologiens ideal om videnskabelighed. Embryologen Hans Driesch (1867-1941) er et fint eksempel. Han indledte sin karriere som mekanist og forsøgte altså at give en fysisk årsagsbeskrivelse af formdannelsen i det udviklende foster, en af de helt store og stadig åbne spørgsmål i biologien, men han endte som vitalist. I 1894 var det ikke lykkedes for ham at besvare nøglespørgsmålet om hvad der frembringer den hele organisme, og han konkluderede, at der måtte være en indre drivende og målrettet kraft, som sørger for at forme og placere celler og organer og på rigtig vis. Han hævdede, at denne vitale faktor eller formgivende årsag er af ikke-materiel natur (i mekanicismens øjne hans egentlige synd). Under inspiration af Aristoteles og Kant kaldte han denne faktor for entelekien.

Den senere succesrige udvikling af biologien med den moderne genetik, molekylærbiologi og biokemi, der opklarede DNA'ets struktur og funktionelle rolle i cellen, gjorde vitalismen forældet - cellen kunne tilsyneladende forstås på rent kemisk grundlag, uden brug af "vitale" principper, og man har idag velbegrundede håb om, at dette også gælder for fosterudvikling (her er der blot lang vej igen). Ikke så få biologer og videnskabshistorikere har fejltolket denne udvikling som en de facto sejr for mekanicismen og materialismen som filosofisk doktrin i den nye biologi. Det er, som om man forestiller sig, at de biologisk signifikante egenskaber ved celler skulle springe direkte ud af den kemiske analyse. Men fordi et gen nu forstås som en del af et stykke DNA, og DNA er et makromolekyle, et stof, så betyder det ikke, at et gen er rent fysisk/kemisk defineret. Masser af DNA i vores celler rummer netop ingen gener. Genet er netop noget, der har en specifik biologisk funktion: den at specificere en sekvens af byggesten (aminosyrer) i et helt andet slags molekyle (et protein) end det, genet selv består af (DNA). Molekylærbiologien er ingenlunde en erfaringsmæssig bekræftelse af mekanicismen; for den involverer selv en ikke-mekanisk forståelsesramme og terminologi, inklusive begreber som biologisk funktion, kode, gen, information og molekylær "genkendelse". Nogle af disse begreber er delvis metaforiske, men de retfærdiggør ikke påstanden om reduktion af det levende til en ren fysisk-kemisk beskrivelse.

Det var da heller ikke nogen teoretisk reduktion af biologi til fysik, der afgjorde striden mellem vitalisme og mekanicisme (som visse positivistiske videnskabsfilosoffer har drømt om). Vitalister som Driesch, der selv var en dygtig eksperimentel forsker, blev i sejrherrenes historie- og lærebøger gjort mere obskure og mystiske end de var. Hvis man endelig skulle knytte en isme til den moderne biologis filosofi - eller rettere, til den spontane ikke-udtalte naturfilosofi, som det 20. århundredes videnskab om livets atomer kan give anledning til - må det være organicisme. Dels fordi organicismen er en mellemposition mellem vitalisme og mekanicisme, som ud fra mere pragmatiske begrundelser (og uden nægte det nødvendige i reduktion i en anden, mere metodisk-eksperimentel forstand) fastholder biologien som en selvstændig videnskab med egne teorier og begreber - herunder begrebet om en organisme som noget centralt. Og dels fordi organicisme i mere filosofisk brug betegner et fokus på netop de udelelige, organisme-lignende træk ved helheder; træk som sammenhæng, målrettethed, hensigtsmæssig eller funktionel indretning, evne til selv-regulering m.v.

Disse selv-opretholdende kvaliteter, der er indbygget i livsatomets cellestruktur, er der ret få teoretiske biologer, der har forsøgt at klargøre. Et markant forsøg er de chilenske biologer Humberto Maturana og Francisco Varela's teori om autopoietiske systemer. Det er netop systemer, der har selvopretholdelse, forstået som selv-produktion (auto-poiese), som en udelelig kvalitet: Enten kan et system (som en levende celle) være autopoietisk, eller også er det kun tilsyneladende autopoietisk, og i virkeligheden frembragt af en iagttager eller ad teknisk vej, som et (heteropoietisk) designet system. Denne teori er dog behæftet med visse modsigelser, bl.a. fordi den påstår selv at være baseret på et mekanistisk verdensbillede, hvor eksistensen af information og tegn er udelukket. Teorien forklarer heller ikke hvordan et autopoietisk system opstår.

Hvis de livsatomer, vores krop består af, alle stammer fra andre, ganske almindelige fysiske atomer, mens livsprocessen selv er organisatorisk udelelig og har denne historisk kontinuere kvalitet, så er det vel et problem at forklare hvordan det hele startede? Hvad er livsatomets oprindelse?

Også her kan man sige at den moderne biologi fortsætter i Darwins fodspor i forsøget på at forstå biogenesen, livets oprindelse her på jorden. Darwin havde i 1859 i slutningen af Arternes Oprindelse blot skrevet, at "Livet ...af Skaberen oprindelig er blevet nogle få eller en enkelt form indblæst" - for det var på den tid kættersk nok at hævde, at der heraf kunne udvikle sig mangfoldige arter - men i 1871, i et brev til en ven, fortsætter han sine spekulationer og forestiller sig, "i en varm lille dam, med alle slags ammoniak og fosfor-salte, lys, varme, elektricitet, etc., til stede, at en protein-forbindelse kunne formes, klar til at undergå stadig mere komplekse forandringer, og hvor idag en sådan forbindelse straks ville blive fortæret eller absorberet ville det ikke ske før levende væsener var blevet formet".

Idag ved vi umådelig meget mere om livets biokemi end Darwin, og alene den fælles biokemiske struktur i alle levende celler (med fx stort set samme genetiske kode, samme typer stofskifte, osv.) tyder på, at både bakterier, alger, amøber, svampe, andre mikrorganismer, højere planter og dyr nedstammer fra én fælles stamform. Liv består, ligesom LEGO (se dette), af præfabrikerede komponenter, men tillader en eksperimenterende og kreativ udvikling. Livet selv er ikke præfabrikeret. Alt liv, kryb og kravl, er opbygget af det, kemikerne kalder CHNOPS, dvs. atomerne kulstof (C), brint (H), kvælstof (N), ilt (O), fosfor (P) og svovl (S). Af de grundtoffer kan man bygge bl.a. vand, kulhydrater som sukker, fedtstoffer, og en række forskellige aminosyrer - der igen kan kobles sammen i proteiner - og nukleotider, som tilsvarende kan sammenkobles i vigtige molekyler som RNA og DNA, genernes stof. Der findes idag en række ideer om hvordan de store molekyler i ursuppen, ikke ulig Darwins forestilling, forbandt sig indbyrdes i større grupper. Der dannedes gensidige sløjfer af reaktioner, som producerede flere komponenter (RNA og protein-lignende molekyler), som til sidst udgjorde et proto-stofskifte. Men man er endnu meget langt fra at have løst problemet gennem en sådan helhedsteori for livets opståen; bl.a. den genetiske kodes oprindelse volder gevaldige problemer.

Det er ikke sådan, at livets atomer i form af CHNOPS er dannet med den hensigt at skabe liv. Grundstoffer som kulstof, ilt og fosfor er ifølge den moderne astrofysik dannet ved kernereaktioner i de store stjerner som allerede startede i universets tidlige historie. Som det så smukt hedder: vi er børn af stjernestøv. CHNOPS-stofferne er også væsentlige bestanddele af den uorganiske natur, af døde bjerge og planeter, stjerner og kometer, der aldrig har været hjemsøgt af levende væsener.

Alligevel kan man få den tanke, at universet og dets byggesten er "designet" til at danne liv. At der ser ud til at være et "formål" lagt ind i livets og universets legoklodser, en målsætning om at udvikle liv. Man kan få den ide, fordi universet og dets naturlove kunne godt tænkes at have været udformet blot en lille smule anderledes. Lovene angives ved nogle matematiske ligninger, der beskriver relationer mellem forskellige størrelser, og i disse ligninger optræder forskellige konstanter; de berømte naturkonstanter, fx c, lysets hastighed, k, Planks konstant, osv. Hvad ville der ske, hvis man ændrede bare en lille smule på disse talstørrelser? Det man finder, hvis man forsøger, er, at alle disse talstørrelser ser ud til at passe sammen i uhyggelig høj grad, som om de er afstemt på forhånd. Der skal ikke ret mange decimalers ændringer til, før et eller andet ville have gået galt; tyngdekraften ville måske ikke have været stærk nok til at danne solsystemer, eller en anden ubalance opstår, så vi slet ikke kunne have fået udviklet livet. Det ser ud som om naturkonstanterne har de værdier, de har (og naturlovene den form de har), præcis for at det skulle være muligt at udvikle liv. Man kalder det for det antropiske princip.

I lyset af ovenstående kan det formuleres sådan: Universet og de fysiske atomer ser ud som det gør, for at muliggøre livsatomer (og senere bevidsthedens atomer, i en stærkere udgave af princippet), for ellers kunne der slet ikke være liv til at udfolde sig, og bevidstheder til at spørge om det.

Det er stærke sager, og lyder det for metafysik, så kan man vælge en mere svækket formulering: Liv har fysiske forudsætninger, selvom liv ikke kan reduceres til fysik. På samme måde med bevidsthedens forhold til det biologiske. Men denne forbundethed mellem liv, stof og bevidsthed - der på sin vis gør universet bare lidt mere menneskeligt, antropomorft, behøver ikke være designet på forhånd. Og hvad det menneskelige i det antropiske princip angår, skal man understrege: kun meget lidt mere menneskeligt; ihukommende den gigantiske eksistens af formålsløs lidelse i den biologiske evolution - hvis dette designet på forhånd, må designeren være en gal sadist, eller have en ret overjordisk form for humor.

Livsatomet, den levende celle, er den mest simple organisme vi kan tænke os, som kan leve og formere sig videre. Den er på én gang en sindrig indretning, fyldt med indre regulerende mekanismer, et produkt af stoffets evne til at selv at organisere mere struktur, givet de rette omstændigheder. Og samtidig er cellen uden forudgivne hensigter, et produkt af tilfældigheder og selektive nødvendigheder, uden iboende sjæl eller specielle ikke-fysiske vitale kræfter. Den kan ikke forklares alene ud fra sine atomer og deres effektive årsager, fordi organismen, som allerede Aristoteles anede, tilhørte de komplekse ting, hvis forklaring kræver reflektion over form, struktur, organisation, funktion og information - så noget kan huskes, repræsenteres og bruges til at regulere delene i forhold til helheden.


* Fra 1994, trykt i: Hieroglyf nr.7, s.37-50. [ISSN 09064877]