Προσεγγίσεις στη μελέτη της έννοιας της ζωής που εδράζονται στη θεωρία

                                 

Του Charbel Nino El-Hani Federal University of Bahia, Brazil*

μετάφραση επιμέλεια: biology4u.gr

Σε αυτό το έγγραφο υποστηρίζω ότι ο χαρακτηρισμός της ζωής μέσω ενός καταλόγου ιδιοτήτων έχει πολλές αδυναμίες και ότι πρέπει να αντικατασταθεί από εδραζόμενα στη θεωρία δεδομένα που εξηγούν την συνύπαρξη μιας σειράς ιδιοτήτων στα έμβια όντα. Η έννοια της ζωής θα έπρεπε να αποκτήσει το νόημά της σε σχέση με άλλες έννοιες, στο εσωτερικό μιας θεωρίας. Παρουσιάζω την άποψη αυτή θέτοντας σε συζήτηση τους ορισμούς της ζωής σε διαφορετικές βιολογικές θεωρίες, όπως η συνθετική θεωρία της εξέλιξης, η αυτοποίηση, η Τεχνητή ζωή και η Βιοσημειωτική. Λέξεις κλειδιά: Ζωή, Ορισμοί, Θεωρία.

Εισαγωγή

Αν και δεν φαίνεται να υπάρχει ένας απλός ορισμός της ζωής, κάθε μαθητής γνωρίζει να διακρίνει τα έμβια από τα άβια όντα. Η δημοσίευση αυτή αποσκοπεί στην αντιμετώπιση της ανεπαρκούς προσέγγισης της ζωής που επικρατεί στον τομέα της επιστήμης και στα εγχειρίδια βιολογίας από το δημοτικό σχολείο, ως την ανώτερη εκπαίδευση και η οποία συναντάται μεταξύ των μαθητών όλων των βαθμίδων της σχολικής εκπαίδευσης. Πιο συγκεκριμένα η προσέγγιση αυτή συνίσταται : Στην παρουσίαση ενός καταλόγου ικανών και αναγκαίων συνθηκών που χαρακτηρίζουν τη ζωή. Η κύρια θέση είναι ότι αυτός ο κατάλογος πρέπει να αντικατασταθεί από θεωριοκεντρικές προσεγγίσεις της έννοιας της ζωής που μπορούν να παίξουν έναν ενοποιητικό ρόλο στη διδασκαλία της Βιολογίας. Θέτω επίσης υπό συζήτηση ορισμούς της ζωής που διατυπώνονται στο πλαίσιο τεσσάρων διαφορετικών βιολογικών θεωριών.

Υπάρχει ένας αριθμός εννοιών που παίζουν ενοποιητικό ρόλο στην επιστήμη , καθιστώντας δυνατή την οικοδόμηση μιας ολοκληρωμένης κατανόησης ενός πεδίου της γνώσης. Οι έννοιες αυτές μπορούν να παίξουν έναν παρόμοιο ρόλο στη διδασκαλία και τη μάθηση των επιστημών. Η «ζωή» είναι μια τέτοια έννοια στη βιολογική εκπαίδευση και της αξίζει περισσότερη προσοχή, από όση τυπικά της αποδίδεται (Caravita and Falchetti, 2005). Η έννοια αυτή ορίζει το αντικείμενο της βιολογίας ως ολότητας, παίζοντας θεμελιώδη ρόλο στην οικοδόμηση μιας ενοποιημένης κατανόησης γύρω από τους οργανισμούς. Οι ορισμοί της ζωής μπορούν να συνεισφέρουν στην οργάνωση και ενοποίηση των θεωριών και των μοντέλων μας για τα έμβια συστήματα και έτσι να έχουν μια επίδραση, που έχει υποτιμηθεί, στην εννοιολογική οργάνωση της διδασκαλίας της βιολογίας.

Φιλοσοφία ή Επιστήμη

Κάποτε ο ορισμός ή η  ερμηνεία της ζωής ήταν αρμοδιότητα των φιλοσόφων και διανοητών, όπως ο Αριστοτέλης και ο Καντ που είχαν καταβάλλει σημαντικές προσπάθειες  για την κατανόηση της ζωής. Ωστόσο, οι περισσότεροι φιλόσοφοι έχουν αφήσει αυτό το θέμα στην άκρη μια και αντιμετωπίζεται ως «υπερβολικά επιστημονικό», ενώ την ίδια στιγμή οι βιολόγοι το έχουν παραμελήσει, επί μακρόν, ίσως διότι φαίνεται «υπερβολικά φιλοσοφικό» (Bedau, 1996).

Συμπερασματικά, στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα, το ερώτημα «τι είναι η ζωή» κατέστη ένα σχεδόν ξεχασμένο ερώτημα, μια έρημη χώρα μεταξύ επιστήμης και φιλοσοφίας , παρά τις προγενέστερες απόπειρες όπως στο δοκίμιο του Schrodinger, Τι είναι η ζωή. Ευτυχώς το ερώτημα άρχισε να προσελκύει περισσότερο την προσοχή, από τη δεκαετία του 1990 και πέρα, οπότε αναπτύχθηκε η Τεχνητή Ζωή, με την τολμηρή πρόβλεψή της ότι πραγματικά έμβια όντα θα μπορούσαν να δημιουργηθούν σε εικονικά περιβάλλοντα, προσομοιώσεων υπολογιστή  (Εmmeche, 1994; Bedau, 1996).

Στις επιστημονικές εργασίες μπορεί να βρει  κανείς τους πιο διαφορετικούς καταλόγους κριτηρίων για τη ζωή. Ο Monod (1971) ανέφερε την τελεονομική ή σκοπιμοθηρική συμπεριφορά, την αυτόνομη μορφογένεση και την αναπαραγωγική αμεταβλητότητα. Ο Mayr (1982) συνέταξε ένα κατάλογο ιδιοτήτων προκειμένου να εκφράσει αυτό που αντιλαμβανόταν ως διαφορές μεταξύ έμβιων και άβιων διαδικασιών, όπως : πολυπλοκότητα και οργάνωση, χημική μοναδικότητα, ποιότητα, μοναδικότητα και ποικιλομορφία, κατοχή ενός γενετικού προγράμματος, ιστορική φύση, φυσική επιλογή και αβεβαιότητα. Προσφάτως ο Koshland Jr (2002) συνεισέφερε  με έναν ακόμη κατάλογο από «7 πυλώνες της ζωής», τους οποίους θεωρούσε ως σημαντικές ή θεμελιώδεις θερμοδυναμικές και κινητικές αρχές με τις οποίες τα έμβια συστήματα λειτουργούν, όπως: πρόγραμμα, αυτοσχεδιασμός, διαμερισματοποίηση, ενέργεια, αναγέννηση, προσαρμοστικότητα και ατομικότητα.

Αυτή η προσέγγιση δεν βρίσκεται μόνο στις επιστημονικές εργασίες, αλλά επικρατεί και στα εγχειρίδια βιολογίας της πρωτοβάθμιας, δευτεροβάθμιας και τριτοβάθμιας εκπαίδευσης (Kawasaki & El-Hani, 2002; Meyer et al., 2007). Επιπλέον, οι μαθητές στις διάφορες εκπαιδευτικές βαθμίδες υιοθετούν την ίδια στρατηγική όταν προσπαθούν να εξηγήσουν τι είναι η ζωή (e.g. Piaget, 1969; Brumby, 1982). Αυτή η γενική στάση προς τους ορισμούς της ζωής μπορεί να ενισχυθεί με μια θετική ανατροφοδότηση ανάμεσα στην γενική τάση της επηρεασμένης από την Ελλάδα δυτικής σκέψης μας, να ορίζει τις έννοιες με ένα ουσιοκρατικό τρόπο, και την προσέγγιση της απαρίθμησης των ιδιοτήτων προκειμένου να συλληφθεί η φύση της ζωής, με τις οποίες έχουμε εξοικειωθεί από τα πρώτα χρόνια που διδασκόμαστε την επιστήμη.

Πολλοί βιολόγοι είναι επιφυλακτικοί αναφορικά με την προοπτική εύρεσης ενός ικανοποιητικού ορισμού της ζωής, θεωρώντας ότι ίσως είναι αδύνατον να οριστεί ένα τόσο πολύπλοκο και πολύμορφο φαινόμενο. Ωστόσο, αυτή η αδυναμία δεν αφορά την ίδια τη φύση της ζωής, όσο την ουσιοκρατική προσέγγιση του ορισμού της. Κάτω από μια τέτοια ουσιοκρατική άποψη ένα αντικείμενο είναι έμβιο, αν και μόνο αν, μοιράζεται ένα σταθερό σύνολο ουσιωδών ιδιοτήτων με άλλα αντικείμενα που αποτελούν μέλη της τάξης των εμβίων όντων. Αυτή η άποψη της ζωής είναι εκπληκτικά διαδεδομένη μεταξύ των βιολόγων, παρά τη μη ουσιοκρατική τάση που επικρατεί στην επιστήμη μας. Αυτή η στρατηγική έχει διάφορες αδυναμίες: Πώς μπορούμε να ξέρουμε ότι δεν έχουμε παραλείψει μια ουσιώδη ή ότι έχουμε συμπεριλάβει μια μη ουσιώδη ιδιότητα; Από την άποψη του πλήθους και της ποικιλίας του καταλόγου των κοινών ιδιοτήτων, πώς θα επιλέξουμε μια από αυτές; Από ουσιοκρατικής άποψεως δεν υπάρχει ένας σαφής και ικανοποιητικός τρόπος να απαντήσουμε στα ερωτήματα αυτά.

Μια προσέγγιση που βασίζεται στη θεωρία

Επιπροσθέτως, η απαρίθμηση κοινών ιδιοτήτων δεν είναι το ίδιο πράγμα με τον ορισμό μιας έννοιας. Προκειμένου να ορίσουμε τη ζωή πρέπει να είμαστε σε θέση να παράσχουμε μια ερμηνεία για τη συνύπαρξη ενός συνόλου κοινών ιδιοτήτων στα έμβια (Bedau, 1996). Ένα σύνολο ιδιοτήτων είναι παρόμοιο με ένα ιατρικό σύνδρομο. Είναι μια συλλογή των συμπτωμάτων της ζωής. Όταν ένα σύνδρομο ανακαλύπτεται, κάποιος πρέπει να ανακαλύψει τις υποκείμενες αιτίες, τους μηχανισμούς που οδηγούν στην παραγωγή αυτού του συνόλου των ιδιοτήτων. Μια ικανοποιητική κατάληξη θα ήταν η εύρεση μιας ερμηνείας για το σύνολο των ιδιοτήτων που έχουν προταθεί. Το ίδιο ισχύει και για το σύνολο των κοινών ιδιοτήτων της ζωής. Μπορούμε να οικοδομήσουμε έναν ορισμό της ζωής με ερμηνευτική σημασία, εντός ενός πλαισίου εννοιών μιας συγκεκριμένης θεωρίας. Έτσι, η έννοια της ζωής δεν αποκτά νόημα μέσω μιας υποτιθέμενης σχέσης με τις «ουσιώδεις» ιδιότητες που έχουν τα έμβια όντα, αλλά από τις σχέσεις με άλλες έννοιες στο πλαίσιο μιας θεωρίας.

Επίσης, υπό αυτό το πρίσμα, ο ορισμός μιας έννοιας δεν είναι το ίδιο με την σύνταξη μιας σύντομης πρότασης που καθορίζει το νόημά της. Είναι μια ευρύτερη δραστηριότητα που δεν χαρακτηρίζεται εύστοχα ως «ορισμός». Είναι περισσότερο η περίπτωση της ερμηνείας ή της αποσαφήνισης του νοήματος της «ζωής» μέσω της ενσωμάτωσής της σε μια καθορισμένη θεωρία.

Από την άποψη αυτή η ερμηνεία μιας έννοιας σημαίνει ότι είμαστε ικανοί να κατανοούμε αυτήν ακριβώς τη θεωρία , εντός της οποίας η συγκεκριμένη έννοια περιλαμβάνεται με ένα συστηματικό τρόπο. Από την οπτική αυτή οι ερμηνευτικές προσεγγίσεις της ζωής μπορούν να οικοδομηθούν στη βάση πολλών διαφορετικών βιολογικών θεωριών, όπως η συνθετική θεωρία της εξέλιξης (Maynard Smith, 1986; Emmeche, 1997), η αυτοποίηση(Maturana and Varela, 1980), η Τεχνητή Ζωή (Bedau,1996), η βιοσημειωτική (Emmeche, 1998) και σε άλλα επίσης επιστημονικά πεδία όπως η κυβερνητική (Korzeniewski, 2001). Μια προοπτική ορισμού της ζωής που βασίζεται στη θεωρία, αφήνει χώρο για πολλές διαφορετικές πιθανές ερμηνείες της ζωής, που ξεπερνούν τις δυσκολίες που ανακύπτουν από την ουσιοκρατική προσέγγιση. Αν αποδεχτούμε αυτήν την προοπτική, η αμφιβολία για τους ορισμούς της ζωής υποχωρεί, ενώ οι επιτυχείς προσεγγίσεις για την κατανόησή της, τόσο στην ίδια την επιστήμη, όσο και στην εκπαίδευση, διευρύνονται. Στις επόμενες παραγράφους θα παρουσιάσω συνοπτικά τις ιδέες γύρω από το φαινόμενο της ζωής, όπως αναδύονται από τις θεωρίες που προανέφερα  και επίσης θα θέσω προς συζήτηση τα πλεονεκτήματα μιας προσέγγισης ορισμού της ζωής που βασίζεται σε μια θεωρία.

Συνθετική θεωρία της εξέλιξης

Η συνθετική θεωρία της εξέλιξης προσφέρει μια επιστημονική ερμηνεία της ποικιλομορφίας των εμβίων όντων με πολύ μεγάλη επιρροή και διαδραματίζει έναν κεντρικό και ενοποιητικό ρόλο στη βιολογική σκέψη καθ’ όλη τη διάρκεια του 20ου αιώνα. Είναι δυνατόν κανείς να διατυπώσει έναν ορισμό της ζωής στο πλαίσιο αυτής της θεωρίας. Ο Emmeche (1997) εξέφρασε αυτό ως τη φυσική επιλογή των αντιγραφέων (replicators) που μπορούν να οριστούν ως εκείνες οι δομές, οι οποίες , στο κατάλληλο περιβάλλον, δρουν ως πρότυπα για την δική τους αντιγραφή. Η εξέλιξη δια της φυσικής επιλογής περιλαμβάνει επίσης «αλληλοεπιδραστές» (interactors), οντότητες που επιδρούν ως ολότητα με το περιβάλλον, με διαφορική επιτυχία, γεγονός που οδηγεί στη διαφορική διαιώνιση των αντιγραφέων.

Ο Maynard Smith (1986, p23) προσφέρει ένα άλλο παράδειγμα αυτής της προσέγγισης. Σύμφωνα με αυτόν, η ζωή μπορεί να οριστεί ως η κατοχή ιδιοτήτων που είναι αναγκαίες προκειμένου να διασφαλιστεί η εξέλιξη δια της φυσικής επιλογής, δηλαδή «οντότητες με την ιδιότητα του πολλαπλασιασμού, της ποικιλομορφίας και της κληρονομικότητας είναι έμβιες, εν αντιθέσει με οντότητες που στερούμενες μία ή περισσότερες από αυτές τις ιδιότητες δεν είναι έμβιες» Είναι προφανές ότι αν και αυτός αναφέρεται σε ιδιότητες των εμβίων συστημάτων, διαφοροποιείται από την παράθεση μιας απλής λίστας ιδιοτήτων, καθώς οι ιδιότητες αυτές έχουν επιλεγεί υπό το φως ενός σαφούς θεωρητικού πλαισίου, που εξηγεί γιατί είναι κοινές στα έμβια συστήματα. Επίσης, ακόμη και αν αυτός ο ορισμός εκφράζεται σε μια σύντομη πρόταση, μια ορθή κατανόησή του, προϋποθέτει την τοποθέτησή του στο πλαίσιο της συνθετικής θεωρίας.

Αυτοποίηση

Ένας ορισμός της ζωής έχει σαφώς διατυπωθεί στη θεωρία της αυτοποίησης των Maturana και Varela. Η λέξη «αυτοποίηση» (που κατά λέξη σημαίνει την αυτο-παραγωγή ή αυτο-δημιουργία) επινοήθηκε προκειμένου να καθοριστεί μια θεωρία της οργάνωσης των εμβίων συστημάτων που τα αντιμετωπίζει ως ενότητες οι οποίες είναι οργανωτικά κλειστές, αλλά δομικά (δηλαδή από την άποψη της ύλης και της ενέργειας) ανοικτές. Ένα αυτοποιητικό σύστημα είναι ένα δίκτυο συστατικών, τα οποία ενώ παράγουν το ίδιο το δίκτυο (και τα όρια του), παράγονται από αυτό. Αυτή η κυκλική οργάνωση είναι το κυρίαρχο χαρακτηριστικό των εμβίων όντων: Παράγουν τον εαυτό τους, σε αντίθεση με τα μη έμβια συστήματα, που δεν μπορούν να το κάνουν (Maturana and Varela, 1980).

Βιοσημειωτική

Η Βιοσημειωτική είναι μια πρόσφατη θεωρητική απόπειρα στη βιολογία, η οποία στοχεύει στην κατανόηση της ζωής ως φαινόμενο που βασίζεται στην επικοινωνία των «σημείων» στη φύση (Σημ. μεταφραστή: Για μια συνοπτική παρουσίαση της Βιοσημειωτικής, ο αναγνώστης μπορεί να μεταφερθεί σε σχετικό σύνδεσμο του Πανεπιστημίου του Αιγαίου, πατώντας εδώ, αλλά και στην σχετική σελίδα της Wikipedia πατώντας εδώ). Μπορεί να θεωρηθεί ως ένα ερευνητικό πρόγραμμα που αποσκοπεί στην ανασυγκρότηση της φυσικής ιστορίας των σημείων , αποπειρώμενο να ερμηνεύσει τη φυσική επιλογή των διαφορετικών σημείων, από τα γενετικά συστήματα ως τις ανθρώπινες γλώσσες. Από τη σημειωτική άποψη, τα διακριτικά χαρακτηριστικά των βιολογικών συστημάτων, οφείλονται στη δυνατότητα ερμηνείας σημείων στη φύση: Η ζωή είναι η «λειτουργική ερμηνεία των σημείων σε αυτο- οργανωμένου υλικού κώδικα- συστήματα που οικοδομούν τα δικά τους umwelts” (Emmeche, 1998). Η έννοια‘Umwelt’ (σημ. Μεταφραστή: Στα Γερμανικά σημαίνει περιβάλλον) είναι μια έννοια που εισήχθη από τον Jakob von Uexkόll προκειμένου να συλληφθεί η εκπληκτική πτυχή των μερών του περιβάλλοντος ,που ένας οργανισμός με τα εξειδικευμένα αισθητήρια όργανα του είδους του, επιλέγει, σύμφωνα με την οργάνωσή του και τις βιολογικές ανάγκες του.

Τεχνητή Ζωή

Η Τεχνητή Ζωή, αποπειράται να παραγάγει μια κατανόηση της ζωής «όπως θα μπορούσε να είναι» εν αντιθέσει με τη θεώρηση της ζωής «όπως τη γνωρίζουμε» που χαρακτηρίζει τις βιολογικές επιστήμες (Langton, 1989). Η ιδέα είναι να παραχθεί μια πραγματικά καθολική βιολογία μέσω της παραγωγής σύνθετων αντικειμένων από μια χωρίς περιορισμούς εξέλιξη σε τεχνητά περιβάλλοντα που έχουν υλοποιηθεί σε υπολογιστές ή σε πραγματικές συνθήκες (όπως στην εξελικτική ρομποτική). Τα αντικείμενα αυτά θα μπορούσαν να είναι ζώσες οντότητες που έχουν παραχθεί (και όχι μόνο προσομοιωθεί) με μια τέτοια εξελικτική διαδικασία. Στο πεδίο της Τεχνητής Ζωής βρίσκουμε την πρόταση του Bedau, ότι η ζωή μπορεί να οριστεί ως μια ιδιότητα οποιουδήποτε συστήματος να παρουσιάζει μια αυτόματη και χωρίς περιορισμούς δυνατότητα, να αποκρίνεται καταλλήλως σε απρόβλεπτες μεταβολές του περιβάλλοντός του, μέσω αυτού που αποκαλεί «ευέλικτη προσαρμογή» (Bedau, 1996).

Συμπερασματικές παρατηρήσεις

Όλες αυτές οι ερμηνείες αποκτούν ένα ακριβές νόημα όταν ενσωματωθούν σε ένα δίκτυο εννοιών εντός ενός θεωρητικού πλαισίου. Η μεταφορά τους στη σχολική γνώση ίσως οδηγήσει σε μια περισσότερο ολοκληρωμένη κατανόηση των θεωριών για τα έμβια όντα, σε μια δηλαδή από τις πιο σημαντικές συνέπειες της διδασκαλίας της βιολογίας. Αν δεχτούμε ότι αυτές οι σκέψεις μπορούν να παίξουν ένα σημαντικό ρόλο στη διδασκαλία της βιολογίας , είναι βεβαίως αναγκαίο να εξετάσουμε το πώς πρέπει να ανα-πλαισιωθούν ώστε να διδάσκονται και να μαθαίνονται στις διαφορετικές βαθμίδες του σχολικού συστήματος. Αν αυτό γίνει, τότε θα μπορέσουμε να ξεφύγουμε από την ισχυρή εξάρτηση του καταλόγου των ικανών και αναγκαίων συνθηκών για τον ορισμό του φαινομένου της ζωής, ώστε να μετακινηθούμε προς μια βασιζόμενη στη θεωρία προσέγγιση της έννοιας της ζωής, την οποία υποστήριξα σε αυτή τη δημοσίευση. Στη συνέχεια, το αγνοημένο ενοποιητικό δυναμικό της έννοιας της ζωής μπορεί να κατανοηθεί πλήρως κατά τη διδασκαλία της βιολογίας , με την θεώρησή του κάτω από την οπτική των βιολογικών θεωριών, που αφήνουν χώρο για μια ολοκληρωμένη και επεξηγηματική βαθειά κατανόηση του τι είναι η ζωή, σε όλη την έκταση της ποικιλομορφίας και μοναδικότητάς της.

Αναφορές

Bedau M (1996) The nature of life. In: The philosophy of artificial life, ed. M Boden pp332-357. Oxford, UK: Oxford University Press. Brumby M N 1982 Students’ perceptions of the concept of life.Science Education. 66, 613-622. Carnap, R (1950) On Explication. In: Logical foundations of probability pp. 1-18. Chicago: University of Chicago Press Caravita S and Falchetti E (2005) Are bones alive? Journal of Biological Education. 39, 163-170. Emmeche C (1994) The garden in the machine: the emerging science of Artificial Life. Princeton, NJ: Princeton University Press. Emmeche C (1997) Autopoietic systems, replicators, and the search for a meaningful biologic definition of life. Ultimate Reality and Meaning. 20, 244-264. Emmeche C (1998) Defining life as a semiotic phenomenon. Cybenetics and Human Knowing. 5, 3-17.

*Ο Charbel-Hani El Nino είναι ο καθηγητής, τόσο στο Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών στην Ιστορία, Φιλοσοφία και Διδασκαλία της Επιστήμης, στο Ομοσπονδιακό Πανεπιστήμιο της Bahia και στο Πανεπιστήμιο της Feira de Santana, όσο και στο Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών στην Πρόγραμμα Σπουδών στην Οικολογία και τη Βιοκαταγραφή στο Ομοσπονδιακό Πανεπιστήμιο της Bahia, Βραζιλία . Email: charbel@ufba.br, charbel.elhani @ pesquisador.cnpq.br