Tema 9 -Kausalitet (årsag-virkningsforhold)

(Dette tema er hentet fra: Theresa S. S. Schilhab, Luis Emilio Bruni, Anders Frøslev Jensen, Christian Baron og Mia Trolle Borup (red): ”Rapport fra Arbejdsgruppen vedr. kursus I fagets videnskabsteori for biologer”, Lærergruppen for Fagets Videnskabsteori, Det naturvidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet, 26. maj 2004  [ http://www.nbi.dk/~natphil/FVT ]). 

Tema 9 handler specifikt om de forskellige typer af årsager, der er relevante i det videnskabelige arbejde. Videnskaben søger forklaringer, og lægger derfor naturligvis stor vægt på afdækningen af årsager. Det er bare ikke altid, man indenfor forskellige videnskabelige felter er enige om, hvilke årsager, der er relevante. Oftest er disse forudsætninger implicitte i forskerens arbejde, og dette kan f. eks. være med til at besværliggøre tværfaglige initiativer. Dette tema vil give de studerende redskaber til at se, hvilke forudsætninger der ligger til grund for eksperimentelle data fra forskellige videnskabelige felter, og dermed kunne hjælpe dem med at leve op til de øgede krav om tværfaglighed, både i forskning og udvikling.

I den generelle FVT forelæsning har vi valgt at introducere de mest prominente historiske overvejelser om årsager, samt hvilke slags årsagsforhold der tillægges størst vægt indenfor forskellige videnskabelige discipliner. Der indledes med en historisk introduktion og eksemplifikation af årsagsbegrebet, og de for naturvidenskaben vigtigste diskussioner vil blive ridset op (se appendiks 1). Til dette har vi valgt Christian Barons introduktion til årsager og ontologi samt opslag i Politikens Filosofileksikon om årsag/virkning. Forelæsningen afsluttes med en diskussion af årsagsbegrebet i dagligsproget vs. det naturvidenskabelige objektivitetsideal.

I den biologi-specifikke forelæsning konkretiseres eksisterende kontroverser indenfor biologien mht. hvilke årsagssammenhænge, der betegnes som relevante i forskellige biologiske traditioner. Det problematiseres i den forbindelse, hvorvidt nogle årsager er primære i forhold til andre, ved at introducere en af de nyere teoretiske discipliner indenfor biologien, der specifikt kritiserer den gængse beskrivelse af en organismes udvikling, og istedet som udgangspunkt foreslår, at der inkluderes et bredere udvalg af de årsager, der indvirker på systemet. Den teoretiske retning, vi har valgt at behandle i dette tema, kaldes ”Developmental Systems Theory” og har som hovedfigur Susan Oyama fra John Jay College i New York.  Forelæsningen afsluttes med en kort introduktion af det relaterede felt ”Complex Systems”, der er et godt eksempel på et af de nyligt opståede tværvidenskabelige felter, hvor både biologer, fysikere, filosoffer og sociologer bl.a. behandler årsagsforhold i komplekse dynamiske systemer.

For at illustrere fordele og ulemper ved den traditionelle genetiske praksis, behandles i casen kortlægningen af alle nervecellerne hos rundormen C. elegans. Sydney Brenner fik nobelprisen i 2002 for dette arbejde, også selvom han undervejs måtte opgive sit umiddelbare mål, nemlig at definere og forudsige ormens adfærd udfra at molekylært niveau. Vi vil gennemgå Sydney Brenners nobelforelæsning, hvor han opridser, hvilke spørgsmål han har forsøgt at besvare igennem sin karriere, samt hvordan han eksperimentelt er gået til dem. 

Til de studerende:

Den generelle videnskabsteoretiske forelæsning
I denne forelæsning vil de filosofiske retninger, der behandler årsager og virkninger blive introduceret. Aristoteles delte årsagerne til et fænomen eller en ting op i fire årsagskategorier (den materielle årsag, den formelle årsag, virkeårsagen og formålsårsagen), og denne opdeling har i høj grad har ligget til grund for de senere overvejelser om årsager og virkninger i naturen. 

David Hume (1711-1776) kritiserede den intuitive opfattelse, at hvis to fænomener er tæt forbundne i tid og rum og vi har iagttaget en konstant forbindelse mellem dem, er det ene nødvendigvis årsag til det andet. Her påpegede han altså induktionsproblemet, nemlig at slutte fra et endeligt antal observationer til, at noget er evigt gyldigt. Hume hævdede således, at vi aldrig vil kunne komme tættere på en afdækning af årsager, end at en ”kollektiv tvangstanke” får os til at forbinde fænomener med årsager. Vi er udelukket fra nogensinde at komme fænomenerne nærmere. 

Immanuel Kant (1724-1804) tog tråden op og skelnede mellem en ting som et objekt for mulig erfaring og tingen ”i sig selv”. Begrebet ”årsag” er efter hans mening en egenskab ved førstnævnte, hvorimod vi er afskåret fra indsigt i sidstnævnte. Sand viden om et fænomen kan ifølge Kant kun opnås via analyse af de mekaniske årsager, objektet består af. Her måtte han så (som også beskrevet i tema 8 om ”Den videnskabelige tænknings undfangelse og genanvendelse”) udelukke en fuldkommen naturvidenskabelig analyse af levende væsener, eftersom han mente, at de, i modsætning til den døde natur, i høj grad er karakteriserede ved at være selv-organiserende skabninger, der ikke kan forklares uden at benytte de for naturvidenskaben uacceptable formålsårsager. 

Filosoffen J. L. Mackie nærmede sig senere årsagsbegrebet ved at definere en årsag som en såkaldt INUS betingelse, dvs. en i sig selv utilstrækkelig,  men nødvendig del af en betingelse, som i sig selv er unødvendig men tilstrækkelig for et givet resultat. Dette er en mere pragmatisk tilgang til årsager, der som dele af et sæt af faktorer kan medføre en virkning. Hvilken slags årsager taler vi om, når vi giver en forklaring i dagligsproget –og i naturvidenskab? Dette, samt hvad vi mener, når vi taler om naturlove, vil blive diskuteret.

Den biologi-specifikke forelæsning
I denne forelæsning vil den nyere retning indenfor teoretisk biologi, der kalder sig ”Developmental Systems Theory”, og de spørgsmål, de rejser, blive behandlet. Susan Oyama, der er den centrale figur indenfor dette område, karakteriserer deres centrale spørgsmål som: hvad er selektionesenheden i biologien, eller mere specifikt, hvad er det, der giver stabilitet/ensartethed mellem generationer? I forsøget på at besvare disse grundlæggende spørgsmål, kendetegner hun sig ved at integrere arv og miljø i forståelsen af biologiske og/eller kulturelle fænomener, og forsøger dermed at ophæve den gængse dualistiske tilgang. I denne forelæsning vil hendes hovedpointer præsenteres og diskuteres med konkrete eksempler på forskellige måder at forstå udviklingen af komplekse træk og sygdomme. Bl.a. vil Lenny Moss’ konceptuelle analyse af gen-begrebet blive præsenteret, idet det er relevant for den efterfølgende case. Han mener, at begrebet ”gen” benyttes i to ret forskellige betydninger, nemlig som enten en udetermineret udviklingsressource (”gen-D”) eller som medicinsk risikobærer (”gen-P”). Dette er vigtig i forhold til, hvorvidt gener opfattes som deterministiske faktorer i udviklingen eller som ikke-primære ressourcer.

Case: Organismens fænotyper og den bagvedliggende kausalitet
I casen skal vi analysere en konkret tekst i lyset af det, vi indtil nu har læst og hørt om årsager og metode i biologien generelt og genetikken specifikt. Det drejer sig om molekylærbiologen Sydney Brenner (S.B) ’s forelæsning fra 2002, som han holdt i forbindelse med, at han modtog nobelprisen i fysiologi og medicin for sit arbejde med udviklingen af nervesystemet i rundormen C. elegans. I jeres arbejde med teksten bedes I overveje følgende:

Hvad forudsætter S.B. omkring den menneskelige organisme i sit valg af C. elegans?

Har nogle faktorer primær kausalitet fremfor andre i S.B.’s forklaringer? Hvis ja, hvilke? – og kan I finde eksempler på nogle, der udelades? 

Er et resultat vist i C. elegans og mus bedre end et resultat, der kun gælder i f.eks. C. elegans? Hvis ja, hvorfor – hvis nej, hvorfor ikke?

Giv S.B.’s definition på et gen (som I tror, han selv ville fremføre den, hvis adspurgt). Er I enige? 

Benytter S.B. ’Gen-P’ eller ’Gen-D’ begrebet? Mener I, det er frugtbart at skelne mellem de to?

Find og understreg alle steder i teksten, hvor geners rolle i udviklingen omtales. Går nogle ord igen? 

Giv S.B.’s definition på arv (som I tror, han selv ville fremføre den, hvis adspurgt). Er I enige? 

Giv S.B.’s definition på miljø (som I tror, han selv ville fremføre den, hvis adspurgt). Er I enige? 

Giv nogle eksempler på eksperimenter, der ville favorisere miljøfaktorer som primære kausale faktorer. Er de anderledes end S.B.’s? Er de mulige at udføre? Giver de relevante svar?

Hvad ville Susan Oyamas kritik af S.B. være? Er I enige? Hvorfor/hvorfor ikke?

Kan I, i forlængelse af de svar I har givet til de ovenstående spørgsmål udlede, hvad S.B’s ontologiske udgangspunkt er, og hvilke videnskabelige idealer han identificerer sig stærkest med?

Litteratur:
Baron, C. (2004) Naturhistorisk Videnskabsteori - paradigmer og kontroverser i evolutionsbiologien. s33-48.

Sterelny K. and Griffiths P.E. Sex and Death: An Introduction to Philosophy of Biology (Science and Its Conceptual Foundations). University of Chicago Press; (June 1999), kap. 3-5 (s. 53-109) 

Moss, L. "Deconstructing the Gene and Reconstructing Molecular Developmental Systems" (2001) In Oyama, S.; Gray, R.; Griffiths, P. (Eds) Cycles of Contingency: Developmental Systems and Evolution , Cambridge MA, MIT Press.

Brenner, S. ”Nature’s Gift to Science”, holdt 8. dec. 2002 Bioscience Reports, Vol. 23, Nos. 5 and 6, October and December 2003, p 225-32

Tema 9 –fortsat

Til underviseren:

Den generelle FVT-forelæsning: Årsager og virkninger
Her skal gives en generel introduktion til kausalitet som filosofisk disciplin. Det er vigtigt at fremhæve de ovenfor nævnte filosoffer, idet de specifikt har betydning for naturvidenskabelig tænkning, men flere kan naturligvis inkluderes.

I forlængelse af temaet om atomistisk tænkning kan lovbegrebet med fordel inkluderes i denne forelæsning, hvor bl.a. Richard Boyds bud på love som ”Homeostatiske Sandsynligheds Felter” (”Homeostatic Property Clusters”) (i: Boyd, RN., "How to Be a Moral Realist" in Essays on Moral Realism (ed. Geoffrey Sayre-McCord, Ithaca: Cornell University Press, 1988), pp. 181-228) og den amerikanske filosof C. S. Peirce’s vanebegreb vil være relevant. Denne del vil i så fald være udenfor de studerendes pensum, men være fint som perspektiverende eksempler på en anderledes opfattelse af love end den ”newtoniske”, som blev behandlet i forrige tema. 

Introduktion til de forskellige analyser af lovbegrebet, samt gode biologiske eksempler på forskellige årsagsforklaringer, kan findes i: Klee, R. (1997) Introduction to the philosophy of science. Oxford University Press. s 104-128. 

De biologiske eksempler kan med fordel blandes med eksempler fra fysikken for ikke at gøre fremstillingen for fagligt ensidig. Dette og generel baggrund samt inspiration, kan bl.a. findes i indledningen til E. Sosa & M. Tooley (eds.) Causation. Oxford University Press, Oxford. 1993

Den biologi-specifikke forelæsning: Arv og udvikling i biologien 
En vigtig pointe er her at sprogbruget i feltet i høj grad indvirker på de underliggende forudsætninger omkring faktorernes ontologiske roller, hvilket Lenny Moss pointerer på en pædagogisk og konstruktiv måde. 

Inspiration kan udover de allerede nævnte tekster hentes fra:

Emmeche C. ”Mine molekyler vil frikende mig” s. 15-52 i: Ingvar Cronhammer, Jane Havshøj, Poul Ingemann & Anita Jørgensen (red.): LfToR (Laboratorium for Tid og Rum). Kunsthallen Brandts Klædefabrik, Odense, 1997 (findes på http://www.nbi.dk/~emmeche/mol/frikend.html),

Mayr E. (1988). Toward a new philosophy of Biology. Observations of an Evolutionist. Cambridge, MA. Harvard University Press. (s24-37)
 
samt: 

Mia Krause “Arv eller Miljø”, Aktuel Naturvidenskab 6 December 2003	

De vægtigste kritikpunkter mod DST bør også præsenteres og diskuteres og kan bl.a. findes i:

Kitcher, P. Battling the undead: How (and how not) to resist 
genetic determinism. (2001)(pp. 396-414), in R. Singh & K. Krimbas & D. Paul & J. Beatty (Eds.), Thinking about Evolution: Historical, Philosophical and Political Perspectives (Festchrifft for Richard Lewontin) Cambridge: Cambridge University Press.

Samt de sidste kapitler i Oyama, S.; Gray, R.; Griffiths, P. (Eds) Cycles of Contingency: Developmental Systems and Evolution, Cambridge MA, MIT Press. 2001.

De studerende skal gerne stifte bekendtskab med denne kritik, samt hvilke modreaktioner der har været, for selv at kunne tage stilling og danne sig et overblik over de foretrukne (og ofte implicitte) kausale forklaringsmodeller indenfor deres eget og andres videnskabelige områder. 

Casen om Sydney Brenners videnskabelige metode
Ved hjælp af de i forelæsningerne introducerede diskussioner af kausale sammenhænge kan Brenners implicitte antagelser af, hvordan biologiske systemer fungerer, nu forsøges afdækket og diskuteret eksplicit. 

Casen skal bruges til at eksplicitere den overordnede genetiske metode, hvor generne forstås som primære kausale faktorer i systemet. Dette eksemplificeres bl.a. med sprogbruget, hvor verber som ”kontrollerer”, ”dirigerer” o.s.v. ofte sættes efter geners rolle. Det skal her illustreres, hvor langt man kan nå med denne generelle reduktionistiske tilgang, samt hvor den måske bliver problematisk – f.eks. i forklaringen af højere niveauer som adfærd eller bevidsthed. Det vigtigste i denne case er at få ekspliciteret de implicitte forudsætninger, som ligger i den tilgang til biologiske systemer S.B. repræsenterer, så de studerende derved evt. kan få øje på og diskuteret deres egne.

For yderligere diskussion af de foretrukne årsagsforklaringer i den traditionelle genetiske metode, samt analyse af foklaringsmåder indenfor de videnskabelige felter biologi og medicin, kan anbefales: 

Susan Oyama (1979) What does the phenocopy copy? Psychological Reports, 48, 571-81. 

Evelyn Fox Keller (1995). Refiguring Life. Columbia University Press. S. 3-42.

samt

Kenneth Schaffner (1993) Discovery and explanation in biology and medicine. The University of Chicago Press, specielt kap. 6 s. 261-324