Bionika I biocybernetyka

Omówiliśmy zarówno dynamikę przekazu informacyjnego, jak i technikę jego zapisu dziedzicznego (tę ostatnią w prologu Hodowli informacji). Łącznie stanowią one metodę, z pomocą której ewolucja jednoczy maksymalną stabilizację genotypów z ich niezbędną plastycznością. Embriogeneza polega nie tyle na uruchamianiu określonych programów wzrostu mechanicznego, ile na rozruchu obdarzonych wielką autonomią regulatorów zaopatrzonych tylko „ramowymi dyrektywami”. Nie jest więc rozwój płodowy po prostu „wyścigiem” startujących w zapłodnieniu reakcji biochemicznych, lecz ich nieustannym współdziałaniem i współkształtowaniem, jako całości.

Także w dojrzałym organizmie toczy się nieustająca gra między hierarchiami regulatorów, z których jest on zbudowany. Konsekwentnym przedłużeniem zasady „niechaj sobie radzą, jak mogą” przy dostarczaniu wariantów reagowania, ale bez ich sztywnego zaprogramowania, jest nadanie organizmowi autonomii osobniczej najwyższego rzędu, dzięki skonstruowaniu „regulatora drugiego stopnia”, systemu nerwowego.

Organizm jest więc „multistatem”, układem o tak wielkiej ilości możliwych stanów równowagi, że w życiu osobniczym realizować się może zapewne tylko ich część. Zasada ta jednakowo dotyczy stanów fizjologicznych, jak i patologicznych. I one są swoistymi stanami równowagi, mimo anormalnej wartości, jaką wówczas przybierają niektóre parametry. Organizm „radzi sobie, jak może”, także wtedy, gdy zaczynają się w nim powtarzać reakcje szkodliwe, i ta skłonność do wchodzenia w błędny krąg regulacyjny jest jedną z konsekwencji funkcjonowania wielostabilnej, wysoce złożonej piramidy homeostatów, jaką jest każdy wielokomórkowiec.

Ze stanu takiego nie może go wtedy wytrącić antagonizm skutecznego w normie, nadrzędnego sterowania, opartego najczęściej na jednowymiarowej skali oscylowania między dwiema wartościami (hamowanie—pobudza—nie, zwyżka lub obniżenie ciśnienia krwi, wzrost lub spadek jej kwasowości, przyspieszenie lub zwolnienie tętna, perystaltyki jelitowej, oddechu, wydzielania gruczołowego itd.). Istnieje regulacja całkowicie lokalna, na granicy zasięgu nadzorczego mózgu (gojenie się ran), która w starości słabnie („anarchia peryferii organizmu”: degeneratywne zmiany lokalne, dające się łatwo obserwować np. na skórze osobników w podeszłym wieku), regulacja narządowa, systemowa i wreszcie całościowa. W hierarchii tej przeplatają się dwie metody przekazywania informacji sterującej i zwrotnej: metoda przekazu sygnałami nieciągłymi (dyskretna) i sygnałami ciągłymi (analogowa). Pierwszą stosuje raczej układ nerwowy, drugą — raczej układ gruczołów dokrewnych, ale i to nie jest rozgraniczenie jednoznaczne, ponieważ sygnały mogą być adresowane przewodowe (jak przy połączeniu telefonicznym) lub iść wszystkimi kanałami informacyjnymi z tym, że tylko właściwy adresat na nie reaguje (jak przy wysyłaniu sygnałów radiowych, które wprawdzie może odebrać każdy, ale które dotyczą tylko jakiegoś jednego okrętu na morzu). Gdy „sprawa jest ważna”, organizm uruchamia przekaz informacji dublowany: zagrożenie powoduje równocześnie wzmożenie gotowości tkanek i narządów drogami nerwowymi, a zarazem zostaje wyrzucony do krwi hormon „analogowego działania”, adrenalina. Ta wielość informacyjnych kanałów zapewnia działanie nawet,, gdy niektóre sygnały nie dochodzą.

Mówiliśmy już o bionice, nauce zajmującej się wcielaniem w technikę rozwiązań podpatrzonych w państwie ustrojów żywych; szczególnie wiele rezultatów dały badania narządów zmysłowych, którym czujniki technologa przeważnie ustępują znacznie pod względem czułości. Bionika jest działalnością biotechnologa–praktyka, zainteresowanego w rezultatach doraźnych. Natomiast bliskie bionice modelowanie układów żywych (zwłaszcza systemu nerwowego, jego części i narządów zmysłowych), nie mające na celu doraźności technicznej, ale raczej poznanie funkcji i struktury organizmów, należy do biocybernetyki. Zresztą granice między tymi nowymi gałęziami są płynne. Biocybernetyka wkroczyła już szerokim frontem w medycynę. Obejmuje ona protetykę organów i funkcji (sztuczne serce, serce—płuca, sztuczna nerka, wszczepiane pod skórę aparaty bodźcotwórcze dla serca, protezy elektronowe kończyn, aparaty do czytania i do orientacji dla ślepych — opracowuje się nawet metody pozagałkowego wprowadzania impulsów w nie uszkodzony nerw wzrokowy niewidomych, co ma związek z postulowaną przez nas fantomatyką), dalej — diagnostykę, jako wprowadzenie „elektronowych pomocników” lekarza, zarówno w formie maszyn diagnostycznych, istniejących już w dwu wersjach (maszyna „diagnosta ogólny” i maszyna „specjalistyczna”), jak i maszyn bezpośrednio wydobywających niezbędną informację z organizmu chorego (aparatura, samoczynnie rejestrująca np. elektrokar—diogram, elektroencefalogram, która dokonuje automatycznej preselekcji, odsiewając informację nieistotną i podając gotowe rezultaty mające diagnostyczną wartość); osobną dziedzinę stanowią „elektronowe przystawki sterujące”: należą tu samoczynny narkotyzator, który jednocześnie bada wartość szeregu parametrów organizmu, więc np. bioprądów mózgowych, ciśnienia krwi, stopnia jej utlenienia itd., w razie potrzeby zwiększając dopływ środka narkotyzującego lub trzeźwiącego albo podnoszącego ciśnienie w razie jego spadku, jak również projektowane aparaty mające już w stały sposób opiekować się pewnymi parametrami organizmu chorego, jak urządzenie, które chory nosi z sobą stale, a które u hipertonika systematycznym dozowaniem odpowiedniego środka utrzymuje jego ciśnienie krwi w normie. Jest to przegląd tyleż lapidarny, co niezupełny. Zauważmy, że tradycyjne środki medycyny, leki, należą do grupy „informatorów analogowych”, ponieważ z reguły podaje się je „ogólnikowo”, wprowadzając je do jam ciała, dotrzewiowo lub do koryta krwi, przy czym lek taki ma już „sam” znaleźć swojego „adresata” układowego bądź narządowego. Natomiast akupunkturę można uważać raczej za metodę wprowadzania informacji „dyskretnej”, przez drażnienie pni nerwowych, gdy więc farmakopea jest działaniem zmieniającym stan wewnętrzny homeostatu bezpośrednio, akupunktura jest działaniem na tego homeostatu „wejścia”.

Ewolucja, jak każdy konstruktor, nie może liczyć na osiągnięcie dowolnego rezultatu. Doskonały jest np. mechanizm „odwracalnej śmierci”, w jaką popadają rozmaite spory, glony, przetrwalniki, a nawet małe organizmy wielokomórkowe. Z drugiej strony, bardzo cenna jest stałocieplność ssaków. Połączenie tych cech byłoby rozwiązaniem wszechstronnym, ale nie jest ono możliwe. Co prawda zbliża się do niego zimowy sen pewnych zwierząt, nie jest on jednak prawdziwą „śmiercią odwracalną”. Funkcje życiowe, krążenie krwi, oddychanie, przemiana materii ulegają spowolnieniu, ale nie ustają. Poza tym stan taki przekracza regulacyjne zakresy mechanizmów fizjologicznych fenotypu. Możliwość jego wystąpienia musi być zaprogramowana dziedzicznie. Stan ten jest wszakże szczególnie cenny — zwłaszcza w erze kosmonautyki, i to najbardziej w postaci, w jakiej występuje u nietoperzy.

Przed ich ukształtowaniem się wszystkie nisze ekologiczne były z pozoru wypełnione. A więc, ptaki owadożerne wypełniały porę dnia i nocy (sowa), nie było też jak gdyby miejsca schronienia dla nowego gatunku na ziemi czy na drzewach. Otóż Ewolucja wprowadziła nietoperze w „niszę” zmierzchu, gdy ptaki dzienne już zasypiają, a nocne jeszcze nie wylatują na łowy. Zmienne i kiepskie warunki oświetlenia czynią wtedy oko bezsilnym. Rozwinęła więc „radar” naddźwiękowy nietoperzy. Nareszcie, za schronienie służą im często stropy jaskiń — również pusta dotąd nisza ekologiczna. Ale najdoskonalszy jest mechanizm hibernacyjny tych latających ssaków. Temperatura ich ciała może opadać do zera. Przemiana tkankowa praktycznie wówczas ustaje. Zwierzę wygląda nie jakby spało, lecz jakby było martwe. Przebudzenie rozpoczyna się od wzrostu przemiany w mięśniach. Po kilku minutach krążenie krwi i oddychanie są już żywe, i nietoperz staje się sprawny do lotu.

W bardzo podobny stan głębokiej hibernacji można wprowadzić człowieka — odpowiednią techniką farmakologiczną i zabiegami ochładzającymi. Jest to niezmiernie interesujące. Znamy wypadki, kiedy wrodzone choroby, będące rezultatem mutacji, a polegające na niewytwarzaniu przez organizm życiowo ważnych ciał, można kompensować, wprowadzając takie ciało do tkanek lub do krwi. Ale w ten sposób przywracamy tylko — czasowo — normę fizjologiczną. Natomiast zabiegi hibernacyjne wykraczają poza tę normę, poza możliwości ustrojowych reakcji, zaprogramowanych genotypowo. Okazuje się, że potencje regulacyjne są wprawdzie ograniczane przez dziedziczność, ale można je odpowiednimi zabiegami poszerzyć. Wracamy tu do sprawy „genetycznego zaśmiecenia” ludzkości, wywołanego, pośrednio, wstrzymaniem przez cywilizację działania doboru naturalnego, i bezpośrednio, skutkami cywilizacji, zwiększającymi mutabilność (promieniowania jonizujące, czynniki chemiczne itp. j. Okazuje się możliwe przeciwdziałanie lecznicze wywołanym dziedzicznością schorzeniom i niedomogom, bez zmiany zdefektowanych genotypów, ponieważ leczniczo wpływa się nie na plazmę rozrodczą, lecz na dojrzewający bądź dorosły organizm. Co prawda leczenie to ma swoją granicę. Defekty, wywołane wczesną manifestacją uszkodzeń genotypu, jak np. kalectwa thalidomidowe, najoczywiściej byłyby nieuleczalne. Zresztą, działanie leczniczo–farmakologiczne wydaje się nam dzisiaj najbardziej niejako naturalne, bo leży w tradycjach medycyny. Być może jednak, że usuwanie „lapsusów” kodu dziedzicznego okaże się zabiegiem prostszym (choć bynajmniej nie aż niewinnym), jak i, oczywiście, radykalniejszym w skutkach od późnej terapii zdefektowanych ustrojów.

Perspektywy tej „antymutacyjno–normalizującej” autoewolucji trudno przecenić: przekształceniami kodu dziedzicznego wpierw zredukowałoby się a potem sprowadziło do zera powstawanie wrodzonych defektów somatycznych i psychicznych, dzięki czemu znikną rzesze nieszczęsnych istot kalekich, których liczba sięga dzisiaj wielu milionów i będzie dalej rosła. Tak więc terapia genotypów, a właściwie ich bioinżynieria, okazałaby się w skutkach zbawienna. Ilekroć okaże się jednak, że nie wystarczy gen zmutowany usunąć, ale że trzeba go zastąpić innym, problem „komponowania cech” stanie przed nami w całej swej groźnej okazałości. Jeden z laureatów Nobla, który właśnie za badanie dziedziczności otrzymał nagrodę, a więc bezpośrednio jakby zainteresowany w sukcesach podobnych, oświadczył, że nie chciałby dożyć czasu ich realizacji, a to ze względu na przeraźliwą odpowiedzialność, jaką człowiek wówczas podejmie.

Chociaż twórcom nauki należy się największy szacunek, zdaje mi się, że ten punkt widzenia nie jest godny uczonego. Nie można równocześnie dokonywać odkryć i wymawiać się od ponoszenia odpowiedzialności za ich konsekwencje. Skutki takiego postępowania, choć w innych, niebiologicznych dziedzinach, znamy. Są one żałosne. Uczony próżno stara się zawęzić swą pracę tak, by miała charakter zdobywania informacji, murami chronionego przed problematyką jej użytkowania. Ewolucja, jakeśmy to już explicite i implicite ukazywali, działa bezwzględnie. Człowiek, poznając stopniowo jej czynności konstruktorskie, nie może udawać, że gromadzi wiedzę wyłącznie teoretyczną. Ten, kto poznaje skutki decyzji, kto zyskuje moc ich pobierania, będzie niósł ciężar odpowiedzialności, z którym Ewolucja, jako konstruktor bezosobowy, tak łatwo sobie radziła, bo dla niej nie istniał.