JAGTEN PÅ EN VACCINE FORTSÆTTER

Forskning: Ny medicin i kampen mod HIV redder måske de få, men spørgsmålet er om det er den rigtige vej. Weekendavisen har talt med een af videnskabsmændene bag den nye medicin. Interview med Alan Perelson om den nye AIDS medicin.

af Frederik Stjernfelt og Robin Engelhardt

Emner indenfor 'anvendt matematik', 'biofysik' og 'teoretisk biologi' har længe været forholdsvis eksotiske nicher blandt de naturvidenskabelige forskningsdiscipliner som "ægte" genetikere og biologer kun har ladet hånt om når de hørte om dem, men i de senere år er sådanne emner blevet mere og mere indflydelsesrige, og har i høj grad fremmet forståelsen af de mere komplekse og dynamiske sammenhænge i biologiske organismer. Sådan forholder det sig også med AIDS-forskningen, hvor forskerhold med blandede kundskaber i den modelbaserede matematik, virologi og immunologisk dynamik har haft succes med at teste en ny blanding af terapeutisk medicin, som øjensynligt hæmmer HIV i at udvikle sig i kroppen.

Een af forskerne bag de opsigtsvækkende resultater er Alan Perelson som, i et samarbejde med en gruppe af kliniske forskere, hvor der blandt andre også er en svensk student, Paulina Essunger, har forsøgt at udvikle et sæt af kvantitative modeller til analyse af gruppens kliniske data. Alan Perelsom har allerede siden 1974, hvor han kom til en gruppe i Los Alamos ledet af fysikeren George Bell, prøvet at udvikle modeller af immunsystemet når det vekselvirker med sygdomsfremkaldende stoffer og hvordan immunsystemet regulerer sig selv. Som del i de overvejelser han gjorde sig med hensyn til immunsystemet, opstod der et umiddelbart spørgsmål om hvilke redskaber man har indenfor de matematiske modeller til at få indsigt i typiske sundhedsproblemer. Da han omkring 1986-87 begyndte at tænke over HIV og over, hvordan det vekselvirker med immunsystemet, udviklede han nogle ret simple skitseagtige dynamiske modeller, som kun forsøgte at belyse de kvantitative aspekter af HIV-smitten.

Alan Perelsons forskergruppe er ledet af virologen David Ho, fra Aaron Diamond AIDS Research Center i New York, en mand som har slået store bølger i både fagkredse og medierne med sin fremlægning af resultaterne på AIDS-konferencen i Vancouver for to måneder siden.


- Alan Perelson, i den senere tid har der været meget tale om nye midler, de såkaldte protease-hæmmere, som man har haft forholdsvis gode resultater med i kampen mod HIV. Det har også givet anledning til myter om helbredelse ...
"Der har været en vis frygt for overfortolkninger af de resultater man har opnået. Det materiale jeg har talt om på mødet her i København, blev præsenteret af David Ho på mødet i Vancouver for omkring to måneder siden. De andre kliniske forsøg med kombinationsbehandling, hvor man blander tre af protease-hæmmerne, og som gav meget optimistiske resultater, blev også lavet af det samme forskerhold. De satte en gruppe af meget nylig HIV-smittede patienter på kombinationsbehandlingen, og man så, at mængden af virus i kroppen meget hurtigt faldt til et niveau, hvor det ikke længere kunne måles, hvilket selvfølgelig igen førte til en diskussion om, hvorvidt man kunne kontrollere eller endda fjerne viruset fra kroppen. Vi ved det ikke. Alt hvad vi ved er, at de patienter, som har været på kombinationsbehandlingen, fjerner viruset i deres blod ned til et niveau, som den nuværende teknik ikke længere kan måle. Det betyder ikke at det ikke er der".


- Viruset kunne altså stadig eksistere i fx. lymfeknuderne og det centrale nervesystem?
"Ja, absolut. Man ved stadig ikke hvad der foregår disse steder, og det er noget man skal se på meget nøje. Viruset kunne som sagt også stadig være tilstede i blodet, uden at vi kan måle det. Men grunden til at nogle af os er optimistiske, er de dynamiske undersøgelser, som pegeri retningen af, at antallet af viruspartikler falder monotont under behandlingen, hvilket er noget andet og bedre end tilfældige svingninger i løbet af forsøgsperioden".


- Måler man stadig immunsstemets reaktion på en HIV-infektion, eller kan man nu måle viruset direkte?
"Nu måler teknikkerne viruset direkte ved hjælp af nogle genetiske målinger baseret på den gængse PCR-teknik, hvilket er en meget sensitiv måde at formere nogle genetiske sekvenser på. Det man kigger efter er nogle nukleinsyrer i et RNA-molekyle, hvilket er en enstrenget version af den kendte DNA dobbeltspiral, som har den genetiske sekvens af viruset. De mest sensitive prøver kan i dag måle ned til tyve kopier af virusets RNA".


- Hvad er så disse protease-hæmmere?
"En protease-hæmmer er noget medicin, som hæmmer dannelsen af et enzym kaldt protease. Nu er der mange protease-enzymer, og disse hæmmere, som går under navne som nelfinavir og retonovir er specielt effektive mod den protease HIV danner. Virusets DNA danner RNA der koder for en mængde proteiner som viruset har brug for, og et af disse proteiner som viruset bruger for at formere sig er protease. Viruset danner først et meget langt kompleks af proteiner - et enkelt langt molekyle kaldt polyprotein - og nogle af de vigtigste proteiner i denne række er protease og et andet, kaldt reverse transkriptase, som er et enzym viruset bruger til at lave en DNA-kopi af sig selv - sit RNA. Et andet enzym, kaldt integrase, er i stand til at integrere sin DNA-kopi ind i værtscellens DNA, og dermed udnytte den til at lave flere kopier af sig selv. Alle disse proteiner, eller enzymer, syntetiseres ud fra dette polyprotein, hvor protease-enzymet klipper det i de nødvendige funktionelle enkeltdele. Så hvis protease-enzymet ikke virker som det skal, får man ingen aktive proteiner, der kan fuldføre virusets normale livscyklus. Derfor er protease et nøgle-enzym, og ud over det, er det et fint sted at angribe viruset ud fra, fordi det er et anderledes enzym end dem mennesker har".

"Man har fundet frem til den tredimensionelle krystalstruktur af protease-enzymet for et par år siden, og medicinalindustrien har derudfra forsøgt at syntetisere molekyler, som sætter sig i de aktive dele af enzymet for at blokere dens virke, og hvis enzymet blokeres fuldstændigt, vil det i princippet deaktiveres".


- I Deres forelæsning brugte De en ganske simpel ide om hvordan HIV dannes og fjernes i kroppen med billedet af en håndvask, hvor der ud af vandhanen bestandigt drypper nye viruspartikler som fylder vasken, og hvor immunsystemet ligesom et afløb også fjerner virus, dog ikke hurtigt nok. Ved at stoppe tilførslen af nye vira kan I så måle den hastighed hvormed kroppen selv fjerner virus, og også beregne antallet af nydannede viruspartikler. Indtræder AIDS når "vasken" flyder over, så at sige?
"Den letteste måde hvorpå man kan karakterisere den fase, smittede patienter er i, er antallet af T-celler i deres blod. Raske, usmittede mennesker har normalt et T-celletal på ettusind per mikroliter blodplasma. En margen fra 600 til 1400 T-celler per mikroliter er dog ikke unormalt. Den nuværende diagnose siger, at en HIV-smittet patient udvikler AIDS når T-celletallet kommer under 200 per mikroliter. Det er et forholdsvis sent tidspunkt i det gradvise fald af sunde T-celler, og de patienter vi har kigget på, havde et T-celletal på under 500, men andre undersøgelser brugte patienter med et T-celletal ned til ti, altså en virkelig fremskreden AIDS-udvikling. Modellerne fortæller, at der sker en gennemsnitlig produktion af virus på ti milliarder vira om dagen i hele kroppen, og dette er kun et nedre estimat som i virkeligheden kan vise sig at være lidt større. Men immunsystemet kan fjerne de fleste af dem, og derfor er antallet af viruspartikler stort set i balance".


- Betyder det ikke, at patienter med et virkelig stærkt immunsystem kan fjerne alle vira fra kroppen?
"Nej, og det er den anden overraskende egenskab. Nu har vi kun lavet meget få undersøgelser, men de patienter, som var de mest syge, det vil sige patienter med et T-celletal på ti til femten per mikroliter, klarede sig lige så godt som de andre patienter med et T-celletal på 500.Vi ved endnu ikke hvilke mekanismer der er ansvarlige for fjernelsen af virus".

"Hvis man kun bruger een protease-hæmmer som medicin, vil patienten uundgåeligt på et eller andet tidspunkt udvikle resistens. Det er kun et spørgsmål om tid. Men med kombinationsbehandlingen har jeg endnu ikke hørt om patienter, som har udviklet resistens. For eksempel vil patienter, som kun er behandlet med AZT, udvikle resistens efter cirka to år. Men i kombination med 3TC (som begge hæmmer reverse transkriptase-enzymet) er det meget svært for viruset af mutere til en resistent form".

"De forsøg der er blevet lavet indtil nu er stadig for små og idealiseret til at garantere en behandlig som permanent vil sænke mængden af virus. Man må tage i betragtning, at patienter i en kombinationsbehandling skal tage op til 20-30 piller om dagen, og at meget afhænger af deres føjelighed overfor lægerne. Hvis patienterne glemmer at tage pillerne eller, som nogle stofmisbrugere i New York har gjort, sælger pillerne på gaden for at få narko, bliver det selvfølgelig svært at fortolke resultaterne ordentligt".


- Hvor meget koster en behandling?
"Kombinationsbehandlingen med protease- og reverse transkriptase-hæmmere beløber sig i USA til omkring ti til tyvetusind dollars om året per patient. Selvfølgelig afhænger det af hvilken kombination man får. Med de lægemidler vi har, kan der laves mange tusind forskellige kombinationer, og hvert medicinalfirma har forskellige priser..."


- For nogle mennesker er det ikke kun ubetaleligt, men ligefrem moralsk anstødeligt. Hvordan ser De det? Er kapitalismen moralsk bankerot med hensyn til AIDS-behandlingen?
"Det er et kompliceret emne. Selvfølgelig har man moralske bekymringer med hensyn til prisen, men hvis man ser på hvordan firmaer finder og udvikler medicinen, kan man også forstå omkostningerne. Jeg ved at firmaet, som lavede den første protease-hæmmer, retonovir, undersøgte 1800 forskellige kemiske forbindelser for muligheden af at hæmme protease. Så testede man forbindelserne med hensyn til biologiske effekter, lavede dyreforsøg, undersøgte kemikaliernes livstid, bivirkninger og så videre, og de gennemsnitlige omkostninger for firmaer, der udvikler denne medicin, er omkring 300 millioner dollars, og de vil selvfølgelig gerne få udgifterne dækket. Den medicin man har udviklet i dag er ikke nødvendigvis den bedste man kan få, og for at man kan udvikle nye medikamenter, hvis de gamle viser sig at være utilstrækkelige, er det vigtigt ikke at hæmme medicinalindustrien. Medicinalindustrien mister incitamentet til at udvikle nye stoffer hvis de bare bliver givet væk og hvis omkostningerne ikke bliver dækket. Så længe staten ikke blander sig og betaler, forbliver det en vanskelig situation".


- Er det sandt at viruset - ultimativt - kun vil kunne udslettes med en vaccine?
"Det er hvad de fleste mennesker tror, og det er der flere grunde til: selv hvis de terapeutiske medikamenter vi har, i princippet var effektive, vil der altid forblive det praktiske problem med priserne, med tilgængeligheden, med tolerancen - for ikke alle patienter kan tåle medicinen - nogle er allergiske og andre udvikler uacceptable bivirkninger. Der er også problemer med føjeligheden, for ikke alle patienter er veluddannede og velinformeret; mange forstår slet ikke betydningen af at tage medicinen ordentligt. Fordelen med en vaccine - hvis den er ideel - er, at en eller to indsprøjtninger vil føre til en langvarig beskyttelse mod smitten".

"Men man skal være forsigtig, fordi den traditionelle vaccine gives før smitten indtræder, sådan at immunsystemet er forberedt til at forebygge etableringen af sygdommen når kroppen kommer i kontakt med den. Der findes ingen vaccine som helbreder mennesker, der allerede er blevet smittet. Vi er i en situation, hvor over 20 millioner mennesker er smittet af HIV, og derfor spørges hvordan disse mennesker kan hjælpes. I øjeblikket er det mere sandsynligt, at disse mennesker kan hjælpes med medicin, og ikke med en vaccine, og håbet med en vaccine er at forebygge fremtidige infektioner".


- Man kan vel også sige at - ok, de rige og veluddannede mennesker i vores del af verden kan behandles med disse medikamenter - men samtidig vil diffusionen af smitten fra den tredje verden aldrig fjerne viruset nogensinde - heller ikke i vores del af verden.
"Ja, kombination ville være godt, og der er også forskning på dette område, men det er et meget vanskeligt problem - både teknologisk og immunologisk. Nogle af problemerne med en vaccine er, at viruset muterer meget hurtigt, og derfor må en beskyttelse ikke kun omfatte en enkel organisme men et helt spektrum af beslægtede organismer. Ud over det findes der mange varianter af HIV-virus i de forskellige verdensdele, og det er ikke afgjort hvorvidt een enkel vaccine kan dække dem alle".


- Det Internationale AIDS Vaccine Initiativ - IAVI - siger at der ikke er nok forskning i vacciner, hvilket også reflekteres af det for nylig afholdte møde i Vancouver, hvor "big science", den store videnskab i terapeutiske medikamenter, var separeret fra vaccineforskerne, som måtte nøjes med mere ydmyge lokaliteter til deres foredrag. For eksempel brugte Rockefellerfondet i New York kun 8% af sin bevilling på at udvikle vacciner, og kun 5% ud af de 8% var beregnet til de fattige lande, fordi der jo er forskellige varianter af HIV-virus i de forskellige verdensdele. Er medicinalindustrien begyndt at negligere den tredje verden?
"Jeg er ikke nogen ekspert på det område. Jeg følger ikke med i vaccineforskningen eller dens økonomi, så det er svært for mig at kommentere dette. Jeg ved at udviklingen af vacciner er vanskeligt, teknologisk set er det svært, og vi har end ikke nogen lovende strategier".


- Man skal vel starte med forskningen, og når man ikke engang har pengene til det, vil man heller ikke kunne få lovende resultater...
"Ja, måske har du ret. Det er et enormt foretagende, og jeg er enig med dig, at det vi sandsynligvis leder efter - ultimativt - er vacciner. Men samtidigt skal man passe på ikke at forhaste sig. Nogle firmaer i USA har udviklet nogle mulige kandidater til en vaccine, og de er selvfølgelig interesseret i at foretage kliniske forsøg, men der har været bekymring for at disse tidlige forsøg ikke vil have den fornødne effektivitet, samtidig med at det kræver enormt mange penge og meget lang tid at teste titusinder af mennesker..."


- Kan det tænkes at AIDS-lobbyismen ligefrem har medvirket til at mindsket videnskabsmændenes incitament til at forske i vacciner, fordi udviklingen af vacciner er så langvarig og omkostningsfuld en proces, og fordi man presser på for at få hurtige resultater?
"Jeg tror ikke den har ført til et formindsket incitamentet. Den har haft indflydelse på beslutningerne, og især i USA har den bidraget til at øge bevillingerne for både vaccine- og medicinudviklingen. Derfor tror jeg snarere at den på det punkt har haft en positiv indflydelse".


- Men tallene fortæller noget andet. Så få penge til vaccineudviklingen i de fattige lande, dér hvor de store AIDS-offre er, og resten til terapeutisk medicin, som muligvis måtte rede nogle få. Har forskningsprocessen på det punkt ikke udviklet sig en smule skævt?
"Jeg ved det ikke, men som med enhver anden type af forskning vil man kunne iagttage, at når en bestemt retning tegner lovende, springer alle på vognen for at følge den til vejs ende. Derfor, tror jeg, vil vi komme til at se, at medicinudviklingen mod HIV-virus langsomt udspiller sin rolle for til gengæld at blive overtaget af nye strategier, blandt andet vacciner - men også nye behandlinger som genterapi, DNA-vacciner og så videre, hver enkel understøttet med en tilsvarende lille sum penge, indtil een af de nye tilgange viser sig at være lovende. Så vil ressourcerne sikkert bevæge sig i den retning".

Livets spontane orden






Tværvidenskab. Hele livets udvikling må forstås både ud fra indre principper og ud fra historisk udvikling. Denne påstand medfører en ny biologi, hævder biologerne Brian Goodwin (venstre) og Stuart Kauffman (højre), der har besøgt Danmark.


Af Robin Engelhardt og Frederik Stjernfelt

Den centrale akse på seminaret "The Spontaneous Order of Life", der netop er blevet afholdt på Niels Bohr Instituttet med deltagelse af mange internationale kapaciterer, gik nok mellem de to teoretiske biologer Brian Goodwin og Stuart Kauffman. Allerede deres mærkelige titel antyder karakteren af deres synspunkter: de er teoretiske biologer. Teoretisk fysik har længe været en selvfølgelighed - men indenfor biologien har en konsekvens af neodarwinismen været, at der ingen teoretiske opgaver har syntes at være, alt kunne reduceres til en experimentel udforskning af, hvilke gener, der syntetiserede hvilke proteiner. Men hvordan organiserer disse proteiner sig i anden omgang til højtkomplicerede organismer? - det kan siges at være det spørgsmål, som britisk-canadieren Goodwin og amerikaneren Kauffman hver på sin måde insisterer på.


- Der er mange fællestræk i jeres videnskabelige synspunkter: I hævder begge, at der er blevet lagt alt for stor vægt på den naturlige udvælgelse i biologien på bekostning af den organiserede karakter ved levende væsener. Hvordan ville I karakterisere jeres repsektive bidrag til denne nye biologi?
Kauffman: "Vær nu først forsigtig. Der er ingen der véd, hvordan livet begyndte, og selv om vi kunne genskabe det i et reagensglas er det ikke sikkert, at det ville være den samme begyndelse. Men vi vender os mod den dominerende opfattelse af livets begyndelse, nemlig at det bestod i et enkelt RNA-molekyle, en enkelstrenget komplementær version af den kendte DNA-dobbelthelix, der kunne reproducere sig selv. Det er man gået ud fra i mange år, men alle forsøgene på at sandsynliggøre det er mislykkedes. Den næste idé var "RNA-verdenen", baseret på ideen om at RNA-molekylerne kan fungere både som replikator og katalysator. På den måde har Jack Szostak forsøgt at anvende en molekylær evolutionsteknik til at udvikle et RNA- molekyle, som kan virke som polymerase, og bevæge sig langs sekvensen på den enkeltstrengede RNA for at tilføje de nukleotiderne, der er byggestenene for RNA og DNA, på de rette steder. Selv om han får held med sig, så er det usandsynligt, at livet ville være startet med et så specialiseret molekyle. Muterende kopier af den ville klare sig dårligere og det ville ende med det jeg kalder en fejlkatastrofe, kopierne ville hurtigt fjerne sig fra det levedygtige.


Selv har jeg i årevis stået for den holdning, at den første spire til liv er det jeg kalder en autokatalytisk mængde af proteiner, dvs. en mængde af organiske kemikalier, der er i stand til at syntetisere sig selv. Ideen kommer først fra N. Calvins Chemical Evolution og er, at et molekyle kan være i stand til at katalysere mindre molekyler til en udgave af sig selv. Min ide er at i en ursuppe af DNA, RNA, proteiner og så videre kan det forekomme, at molekylerne katalyserer skabelsen af hinanden. Der er et ganske nyligt experiment af David Lee og andre, offentliggjort i Nature den 8. august i år, der understøtter denne ide: den første sammensætning af aminosyrer, kaldt peptid, som accelererer syntesen af sig selv."


Goodwin: "Ja, det er den mest afgørende opdagelse i biologien siden Crick og Watsons dobbeltspiral."


Kauffman: "Måske er det det eneste peptid med den egenskab, og så er vi lige vidt - ellerogså er det bare eet i en stor mængde, og så står vi over for noget afgørende nyt. Mulighederne for det sidste er sandsynligvis meget stor i en sådan suppe af polymerer, som jeg skitserede. Matematisk har jeg forsøgt at sandsynliggøre denne hypotese med perkolationsteori og faseovergange i komplekse systemer, der synes at pege på, at ved en vis koncentration af reaktioner kan et sådant system pludselig begynde at hænge sammen. Jeg håber at vi i de næste 3-4 år kan etablere de spontant opståede autokatalytiske mængder som en universel klasse af systemer. Hvis vi kunne vise, at de er forventelige ud fra vort univers og dets indretning, så ville det være en storslået ting."

At den slående grad af orden, form og struktur, vi møder hos levende væsener, skulle kunne reduceres til den naturlige udvælgelse blandt tilfældige mutationer, er således den darwinistiske reduktionisme de begge argumenterer imod. De her hver for sig gennem mange år ført en ensom kamp som kættere mod den herskende darwinisme og har for nylig fået vind i sejlene med oprettelsen af Santa Fe centret for studier i komplexitet, hvor Kauffman er ansat - iøvrigt sammen med fysikere, computervidenskabsmænd, økonomer, lingvister, antropologer og andet godt. For Goodwin var det på et tidligt tidspunkt et spørgsmål om at oprette en strukturalistisk biologi, at indse, at darwinismen forsøger at reducere biologien til en rent historisk videnskab. Men biologien som udviklingshistorie må operere, lyder hans argument, på en ganske særlig klasse af stabile genstande, der formår at udvikle sig og danne form. Synsvinklen må således udvides fra gen-niveauet til organisme-niveauet: generene regulerer naturligvis organismens udvikling, men de skaber den ikke - de regulerer noget, der i sig selv evner at antage og forandre form. Spørgsmålet om formdannelse, om morfogenese, bliver derfor centralt, og biologien bliver derfor forbundet med form- og mønsterdannelse, som den foregår også på andre områder, således allerede i makrofysikken. Goodwin udgav i 1991 Development og i 1994 How the Leopard Changed its Spots og arbejder for tiden på et programskrift med titlen Towards a New Biology.

Goodwin: "Det interessante er, at man har et selv-organiserende system, hvor intet er under kontrol. Ingen af komponenterne i en sådan suppe kan reproducere sig selv, men derimod koopererer de med hinanden på en sådan måde, at de opnår en lukket kreds af fordelagtige vekselvirkninger. Hovedideen i den nyere biologi, at livet styres af generne, må således opgives. Generne selv, ligesom DNA, afhænger af en lang række af reaktioner, og de kan ikke kopiere sig selv. De skaber ikke sig selv, de skaber celler. Denne kontekst er meget vigtig. Hvis du propper DNA ned i et reagensglas, vil det ikke lave mere DNA, men tværtimod blive mere og mere simpelt, hvorimod organismerne bliver mere og mere kompliceret. Der sker derfor et skift i fokus fra DNAet som kommandocentral til den udspredte aktivitet i en selvregulerende organisering, til dynamikken i hele organismen. Darwinismen mente, at man kan forstå biologisk form og opførsel ud fra tilfældig variation i generne plus naturlig udvælgelse. Ingen af os anfægter, at disse faktorer er vigtige, men de forklarer ikke hvorfor de biologiske former er mulige. Selvorganiseringen bliver fokus for en emergent transformation i biokemien."


Medens Goodwin angriber emnet så at sige "ovenfra", fra formdannelsens synspunkt, kan man sige, at Kauffman gør det "nedefra": hans ide er at undersøge hvilke mulige former forsamarbejde, der kan opstå i systemer, der består af netværker af mange samvirkende enheder. Det er jo fx. tilfældet med generene og deres regulering af organismens formdannelse.

 Det er en forlængst antaget ide, at ikke alle gener bare koder for et protein, men at der er en stor klasse af gener, der styrer, hvornår andre gener skal aktiveres, ligesom der er atter andre der styrer dem ... i et netværk af gensidige påvirkninger. Kan der siges noget generelt om et sådant netværks udseende. Kauffman kan foreslå, at man forbinder en række elektriske pærer med ledninger på kryds og tværs - kan man da sige noget om systemet i den måde de blinker på, når strømmen bliver sluttet? Der er naturligvis en langt mere end astronomisk mægnde af måder at forbinde pærerne på, hvis bare deres antal overstiger 100 (så er mængden af muligheder 2 i hundredte, langt mere end antallet af partikler i universet). Men hvis mængden af forbindelser til den enkelte pære i gennemsnit er 2, så viser det sig pludselig, at pærerne efter tilslutning ret hurtigt vil give sig til at blinke i eet af nogle ret få mønstre. Jo flere forbindelser, jo mere kaotisk opførsel får man.

 En sammenligning af nogle af de resultater, et autokatalytisk netværk som dette frembringer, med flere biologiske fænomener, fortæller, at organismers kompleksitet og fleksible stabilitet skyldes deres evne til at placere sig på kanten af denne simple orden og dette overvældende kaos. På den måde udnyttes begges kvaliteter: stabilitet og fornyelse. Kauffmans forslag er nu, at liv generelt er karakteriseret ved at organisere sig på denne grænse mellem orden og kaos. Hvis det er tilfældet, så bliver det pludselig forståeligt, hvorfor livet kan udvise så omfattende orden som tilfældet er, selv om tiden siden Big Bang slet ikke er lang nok til at den biologiske udvikling har haft tid til på tilfældig, darwinistisk vis at gennemprøve tilstrækkelig mange genkombinationer for at finde de få, der udviser orden.

Orden må derfor være meget udbredt i rummet af mulige genkombinationer, argumenterer Kauffman - og ligeledes må den organiserede orden give sig selv mulighed for i højeste potens at udvide sit eget "arbejdsområde" - sin niche - for at forøge sin egen autonomi. Det er nogle af de tanker, Kauffman har brugt mødet på Niels Bohr Instituttet til at udvikle.

Man kan sige, at den naturlige udvælgelse ikke selv udvælger de systemer der udviser kompliceret orden, men at de "finder deres vej" i et uendeligt rum af muligheder. Derfor skal den naturlige udvælgelse som evolutionær kraft suppleres med en anden og hidtil overset: selvorganiseringen i komplicerede systemer, som fører til det, Kauffman også kalder "den gratis orden".

Det er ikke nok, at man udsætter et system for naturlig udvælgelse, det skal være et ganske særligt system for at kunne udvikle sig - det skal som Kauffman siger have et "kuperet fitnesslandskab". Det vil sige, at det skal have mange konkurrerende genkombinationer, der hver for sig har høj tilpassethed, fitness, og som derfor er en slags tinder, hvis man tegner et landskab over tilpassetheden. Det går ikke med systemer, der kun har een tinde, for så er de ufleksible - og det går heller ikke med systemer, der er alt for kuperet og har alt for mange små tinder, konkurrerende versioner, for så er det ustabilt, så ændrer den pågældende organisme sig ved hvert lille skub.

Også her er den gyldne mellemvej mellem orden og kaos løseordet. Går man ind på disse teser, er livets opståen i universet ikke længere noget mærkeligt tilfælde, og vi står ikke længere existentialistisk på kanten af en uforståelig verden, sådan som den franske biolog Monod engang kunne foreslå. Vi er "hjemme i universet", som Kauffman med en vel farlig popularisering kan foreslå Kauffman udkastede disse teser i en omfattende artikelsamling med den Darwin-drillende titel The Origin of Order (1993), der blev fulgt af en mere populær og syntetiserende fremstilling i At Home in the Universe (1995).


- Står vi over for en ny biologi, som er mere stukturel end historisk?
Kauffman: "Den vil altid forblive historisk, men den vil blive mere og mere strukturel. Som jeg har sagt i mine forelæsninger, så vil det rum, hvori de mulige historiske hændelser udfolder sig altid være meget større end de faktiske.


Hvordan fungerer blandingen mellem selvorganisering og udvælgelse? D.Wolpert og B.McCrady har for nylig lanceret No Free Lunch teoremet, og det siger, at hvis man har givet to søgealgoritmer, der skal gennemsøge den samlede mængde af mulige genkombinationer for at finde de mest tilpassede, så er der ingen af dem der generelt vil fungere bedre end den anden. Og det vil sige, at evolutionen slet ikke kan nå at gennemsøge mængden af mulige gener indenfor kosmologisk tid, hvis den går helt tilfældigt frem.


Det er interessant, for nu er det sådan, at evolutionen, forstået ud fra den gængse evolutionsteori, bruger mutation, udvælgelse og rekombination, for at lede efter godt tilpassede organismer i et ellers tilfældigt fitnesslandskab. Men at klatre op ad en lokal bakke i fitnesslandskabet for at nå det højeste, mest tilpassede punkt dur ikke, hvis fitnesslandskabet er meget kuperet, så bliver man bare fanget på en lille bakke og når aldrig op i bjergene. Heller ikke de ukorrelerede landskaber dur, hvilket igen stiller spørgsmålet: hvor kommer de gode landskaber fra? Rekombination af gener - det vi kalder sex - kræver både glatte landskaber og den højtkomplicerede genetik, vi kender. Sex er et egnet søgeinstrument til at finde de bedst tilpassede kombinationer. Den er imidlertid ubrugelig i et tilfældigt landskab, hvor man ikke kan finde stabile typer - ergo kan landskabet ikke tage sig således ud. Tværtimod ser det ud til, at der i højt omfang foregår en samtidig emergens af nicher og organismer så at de fleste kan klare sig hele tiden."
"Livet er kun een manifestation blandt flere af universelle principper."    
Goodwin: "Vi må oprette en ny forening mellem funktionalisme og strukturalisme, ingen af dem er tilsrækkelige. Mange af en organismes dele samarbejder funktionelt - medens organismen strukturerer, opbygger sig selv. Den består ikke af præeksisterende dele som en maskine. Det betyder, at der er en afgørende forskel mellem organismen og en maskine, ligesom Kant har defineret det. Maskinen er ganske vist funktionel, men den hverken strukturerer eller reproducerer sig selv. Denne indsigt genindfører strukturen i biologien på det allermest basale niveau. Darwinismen som historisk videnskab opfatter evolutionen som fuldstændig tilfældig og blind. Heroverfor åbner selvorganisering døren til forståelighed. Darwinismen var god i begyndelsen, men er siden gået til ekstremer og må nu afbalanceres. Samtidig har den fjernet biologien fuldstændig fra fysikken - nu kan de to igen mødes og forenes, fordi liv er selvorganiserende fysiske systemer."


- Der er to nylige opdagelser, der har betydning for jeres forskning - det mulige liv på Mars og fundet af et selvreplicerende 32-leds protein ...
    Kauffman: "Det første at sige om påstanden om liv på Mars er: jeg reagerer ligesom alle mulige andre: det er spændende, men ikke bevist. Jeg mødte lederen af NASA Dan Golden tre dage efter nyheden - og han mener også selv det samme. Men fundet kan tolkes således, at sandsynligheden for liv på Mars er steget fra 1 ud af en milliard eller 1 ud af en million til ti-femten procent. Det vil vi finde ud af inden for de næste 10-15 år, når vi får sendt en ekspedition derop. Og så vil vi få afgjort, om det er opbygget ligesom livet på jorden eller om det er radikalt forskelligt fra det vi kender. Hvis det er opbygget på DNA og RNA, så vil alle slutte, at så har livet spredt sig fra een og samme kilde, fra Mars til Jorden eller omvendt. Jeg vil derimod sættebåde mine penge og mit humør ind på at det vil være baseret på andre biokemiske stoffer - på en anden autokatalytisk mængde. Naturligvis bliver vedligeholdelsen af en autokatalytisk mængde nemmere med DNA, der sikrer en stabil reproduktion - men et helt tilsvarende princip med sammenpasning af molekyler kan være realiseret med andre stoffer på Mars."


- Brian Goodwin, for Dem udgør biologisk form, morfologi, et selvstændig studieobjekt, uafhængig af det substrat, den organiserer. Hvilken status her disse morfologier? Er de uafhængige selv af tid og rum?
Goodwin: "Ja, de fordrer bare en indre dynamik, et modtageligt medium, der kan give anledning til formdannelse. Og modtagelige medier findes ikke kun i levende væsener. De findes også i kemien - og efter nye argumenter også i universets galakser. Dette er derfor en extrem indsigt: der findes universelle principper for formdannelse, livet er kun een manifestation blandt flere af universelle fysiske principper. Også livet viderefører centrale fysiske egenskaber, og dette viderefører derfor den såkaldt rationelle morfologi fra før Darwin - Goethe, Cuvier, Saint Hilaire og så videre - idet den nu skal baseres dynamisk og ikke længere statisk. Hele livets udvikling må nu forstås ud fra indre principper - så vel som ud fra historisk udvikling. Det bliver en overgribende forandring af biologien - en ny biologi."


Kauffman: "En anden måde at sige det på er: sæt, at vi kan skabe selvreproducerende autonome agenter - og det kan vi! - og antag at vi faktisk finder liv på Mars. Så kan vi begynde at studere hvordan dette hidtil ukendte liv danner økosystemer, og vi vil være på vej mod en generel biologi, frem for den hidtidige biologi, som har måttet lade sig nøje med det liv, der var for hånden. Findes der en generel biologi for sådanne autokatalytiske processer i hele universet? Vi vil komme til at lave selvreproducerende molekylære systemer, og det vil åbne et vidensområde, hvor fysikken vil rejse sig og favne biologien.


Een af glæderne ved at være her i København er at det giver mig mulighed for at udtrykke ideer, der er resultat af to et halvt års arbejde. Lad os sige, at en bakterie svømmer mod strømmen for at nå hen til en fødekilde, det gør den for sin egen skyld - men den er bare et fysisk system. Hvad skal det sige, at et fysisk system kan være en autonom agent, der handler på egne vegne? Det må dels være en autokatalytisk mængde, som vi har været inde på, dels må det besidde det jeg kalder termodynamiske arbejds-cyklusser. En af de afgørende ideer heri er følgende: lad os tage den fysiske definition af arbejde: kraft gange vej - men hvem bestemmer vejens retning? Hvad er en maskine andet end en "styret udløsning af energi" - men hvor kommer styringen fra? Hvad gør celler: de udfører arbejde, der former udløsningen af energi, der former deres arbejde ... Det er ægget og hønen om igen. Een arbejdsopgave muliggør en anden, der muliggør en tredje, der muliggør ... cellen indeholder en række af arbejdsopgaver, der lukker sig selv i en cyklus, og det er i og med dem, at cellen konstruerer sig selv væk fra ligevægt ved forbrug af energi fra omverdenen. Den lukker sig om et rum af autokatalytiske opgaver. Således har biosfæren konstrueret sig selv - jeg mener det ikke som en metafor, den har bogstavelig talt konstrueret sig selv. Spørgsmålet er, hvad der følger af denne ide om autonome agenter. I løbet af det næste tiår vil vi sikkert lave autonome agenter i konstruktionen af en generel biologi, og set bagud fra et tidspunkt om 40-50 år så vil samudviklingen af grupper af autonome agenter tage sig ud som lige så afgørende som computerrevolutionen."

Goodwin: "Begrebet om et kohærent lukket system fører til en ny type begrebslig enhed, en hel række af nye begreber, som vi indirekte kender allerede: et sådant system har fx. etverdensbillede. Vi må udvikle et sæt begreber, der er egnet til at dække det indre rum som en autonom agent har. Der er vel ingen af os, der vil kalde bakterier bevidste, men de har både intentionalitet og en vis frihed. Vi vil nu på en ny måde kunne klassificere organismer i naturlige arter, alt efter deres forskellige rationelle organiseringer. Stabilitet vil blive hovedproblemet på alle niveauer - fra gener og om til disse organismers Umwelt, deres omverden. Disse væsener vil også have et indre erfaringsrum. Vi bevæger os derfor henimod en teori der lige så meget er om subjekter som om objekter. Objektivitet er og har altid været intersubjektiv enighed og objektiviteten er således subjektivt afledt. Roger Penroses arbejde kan umiddelbart arbejde med i denne sammenhæng, der handler om qualia, om mulige bevidsthedskvaliteter. Er en sådan videnskab mulig? Det er en storslået opgave! Hvilken teori og metode vil være nødvendige? Dette rejser igen dybe etiske spørgsmål, og denne videnskab vil implicere en naturalistisk etik: hvis man kan forstå andre væsener, så må man også give dem ret til at udtrykke sig."


- Er der ikke et problem så direkte at aflede etiske domme fra videnskabelige indsigter?
Goodwin: "Nej, tværtimod bliver een af opgaverne at gå imod positivismens forestilling om et skarpt skel mellem fakta og værdi, som man kun kan overtræde ved den naturalistiske fejlslutning. Andrew Collier har netop udviklet en realistisk videnskabsfilosofi med bogen Critical Realism, der hævder at der må være en kontinuitet mellem videnskab og etik. Det følger den store tradition fra Sokrates og Spinoza - så budskabet er, at vi igen skal forene etik og videnskab."


- De nævner ofte den ide, at Deres biologiske synspunkter indebærer at man må anerkende intuitionen som en selvstændig og ikke-logisk tankemåde. Men ved at gøre det, geråder De da ikke i det Kant kaldte den "transcendentale illusion", at der gives intuitiv erkendelse uden begreber?
Goodwin: "Det var netop Kants position som Goethe gik videre fra: mennesker har intuitiv erkendelse og fænomenologisk indsigt. Det er ret problematisk, men jeg kan ikke se, hvorfor det ikke skulle være muligt intuitivt at gribe en helhed som en enhed. Min oplevelse af Goethes teorier ...


- De tænker på teorien om urplanten ...
" ... ja og farvelæren, de teorier er temmelig oplysende. Min tro på intuitionen er ikke nogen direkte følge af min biologiske teori, men den er heller ikke inkonsistent med den."


- Stuart Kauffman, når man læser Deres bøger, så møder man en lang række spændende spørgsmål, og det er overraskende at opdage, at de allesammen kan besvares med eet og samme middel: de såkaldte NK-Booleske netværker. Hvad er denne models status? Bevirker dens almengyldighed at den udgør en slags transcendental indsigt i selvorganiserende systemer?"


Goodwin: " - ja, en generisk indsigt i dem - "
  
Kauffman: "Nu er der altså to slags NK-modeller, der bare har samme navne. Det ene angår det man billedligt kan forestille sig netværker af forbundne lysende pærer der tænder og slukker hinanden - de udviser en karakteristisk overgang mellem orden og kaos og antyder noget tilsvarende for netværket af gener, der opretholder sig tæt på den faseovergang mellem orden og kaos som 1,6 milliard års udvikling har ført det hen til. Den anden angår modellerne af fitnesslandskaber og - endnu dybere - koevolution mellem flere forbunde arters fitnesslandskaber. Per Bak, Kim Sneppen og flere andre har har udviklet teorien om selvorganiserende kritikalitet, der bevirker, at sådanne systemer opretholder sig på grænsen mellem orden og kaos, hvor der bestandig foregår både mange små og få store ændringer. Min NKCS-model for arter, der udvikler sig sammen, viser, at arter, der indbyrdes kan afstemme deres plads i disse landskaber, går det bedre. Noget helt analogt kan gælde for den tekniske udvikling, hvor produkter også sam-udvikler sig på grænsen mellem orden og kaos - derfor er erhvervslivet stærkt interesseret i teorien ..."
  
- Vi har lagt mærke til at der trods Deres enighed er en stærk forskel i de metaforer De anvender. Brian Goodwin taler ofte om blidhed, hensyn, samarbejde, indlevelse mellem organismer, et næsten kommunitaristisk sæt af metaforer, medens Stuart Kauffman oftere taler i liberalistiske udtryk som Adam Smiths med den usynlige hånd, der resulterer af de mange egoistiske enkelthandlinger ..."
Kauffman: "Ja, det er der noget om, men den usynlige hånd handler altså også om samarbejde - plantearter, der handler med hinanden, så den ene får sukker og den anden kvælstof. Når først vi forstår mere om autonome agenter - som vi slet ikke ved nok om endnu - tror jeg biosfæren vil se langt mere samarbejdende (omend måske nok ikke "blid") ud end nu."
Goodwin: "Ja, Stuart siger altid til mig: livet er hårdt! det er en kamp! Men jeg synes det er en dans."

Langt ude

Selvom argumenterne for liv på Mars er ligeså mikroskopiske som de fund, de bygger på, er der alligevel god grund til for første gang at fæste lid til påstanden. Og så passer det det nedskæringstruede NASA fint.



Af Robin Engelhardt
  
"Alle vidnesbyrd peger på den mest simple forklaring: at det er rester af en tidlig livsform på Mars.", sagde David McKay, lederen for NASA's forskningsgruppe. Dermed var der i sidste uge sørget for vild begejstring blandt videnskabsmænd over hele kloden. "Don't panic" stod der hysterisk på forsiden af The Daily Mirror, og danske aviser var straks ærgerrige efter at citere fysikeren Jens Martin Knudsen: "Vort verdensbillede er totalt forandret".
  
Andre aviser var lidt mere tilbageholdende med at finde superlativerne frem. Godt nok troede man på, at nyheden om stenen fra Mars ikke kom i form af en grøn sommeragurk - det var der for mange opstemte forskere til, men man var ikke helt klar over, hvorvidt hele showet hang sammen med NASA's budgetunderskud og marsmissionernes finansielle fremtid.
  
For at starte ved begyndelsen, så er den forunderlige sten, hvori man har fundet disse "mikrofossile rester" en meteor ved navn ALH 84001. Oprindeligt skal den være blevet slynget ud af Mars tyngdefelt ved et nedslag af en asteroide cirka femten millioner år tilbage, og siden da have været på interplanetarisk rejse indtil den for tretten tusind år siden landede på Antarktis. Den blev fundet i et område kaldt Allan Hills (deraf navnet ALH) for cirka tolv år siden.
  
Forskerne havde et vanskeligt job. Forudsætningen for at lede efter spor af liv i en marsiansk stenklump kan kun ske på basis af, hvad man ved om livet på Jorden. Derfor vil enhver observation af nogle livsindikatorer fra Mars altid skulle ligne liv fra Jorden, for ellers ville man ikke kunne genkende dem.
  
Forskernes bevisførelse foregår i fire dele. Første del forklarer, at stenen har været en del af overfladen på Mars, i en tid hvor vores egen jordklode endnu knapt var dannet, men hvor der på Mars sandsynligvis allerede var vand og luft og alt det nødvendige til opretholdelsen af liv. Stenen fra Mars skulle være blevet dannet ved et vulkanudbrud for 4,5 milliarder år siden, ligget på marsoverfladen, hvor en sand asteroide-regn gav stenen en masse små revner. Efter et par milliarder år dannedes vand på planeten, og stenen blev skyllet af flydende vand og beboet af de postulerede bakterier.
  
Ud fra stenens isotopsammensætningen (isotoper er atomer, som vejer forskelligt alt efter hvor mange neutroner deres kerne indeholder) kan man fastlægge dens oprindelse, idet de forskellige områder i solsystemet har små fra hinanden afvigende blandinger af disse isotoper. Oxygen-atomet har ud fra analysen den for Mars karakteristiske isotopsammensætning.
  
Anden del af bevisførelsen fortæller, at ALH 84001 indeholder organiske forbindelser, hvormed kemikere mener komplekse carbonbaserede molekyler, som dog ikke nødvendigvis behøver at være et produkt af biologiske processer. Disse organiske stoffer har navnet polycykliske aromatiske hydrocarboner (pah'er), som typisk findes i kul, petroleum og grillmad, og så sandelig også - og her bliver bevisførelsen en smule vanskeligere - i andre meteoriter. Men heldigvis for forskerne er pah'erne i stenen fra Allan Hills ikke typiske for pah'erne på Jorden eller i meteoriterne, derimod er de typiske for bakterier, som langsomt fossileres i den proces hvormed sten dannes.
  
Tredje del forklarer, at der er små dele af jernoxid og jernsulfid, som også ser ud til at stamme fra biologiske processer. Jernoxidet kan være stablet på mange forskellige måder, men i stenen fra Mars har det formen af magnetit - en magnetisk krystalform, som bestemte bakterier, kendt som magnetosomer, udskiller for at kunne navigere i Jordens magnetfelt. Jernsulfidet er også et typisk produkt fra bakterier - nemlig dem som bruger svovl i stedet for oxygen til at respirere.
  
Den sidste og mest interessante indikator er at stenen indeholder små aflange karbonat-lommer, som kraftigt peger på en biologisk årsag, og lommerne indeholder muligvis rigtige fossiler. Nogle af karbonatlommerne er revnede, hvilket igen fortæller, at de umuligt kan være dannet efter at stenen faldt ned i Antarktis som meteorit. De må altså også stamme fra Mars. At mængden af pah'er, jernsulfid og magnetit tilmed er størst inde i og på overfladen af karbonatlommerne og ikke på ydersiderne af stenen, fjerner mistanken om en kontaminering af stenen med biologiske processer fra Jorden.
  
Karbonatlommerne synes at være bygget op lag efter lag, og de kemiske detaljer samt den orden hvormed de er dannet peger efter alt at dømme på biologisk aktivitet. På overfladen mener forskerne at kunne se fossilerne af disse marsianske kreaturer - deres størrelse er blot en milliontedel af en millimeter i omfang, omtrent samme størrelse som de mindste bakterier vi kender på vores klode.
  
"Hver enkel af disse indikatorer taget for sig, ville også kunne forklares ved hjælp af ikke-biologiske fænomener", tilstår forskerne i deres artikel i fagbladet Science, men "betragter man dem samlet, bliver de et bevis på, at der har eksisteret primitivt liv på Mars i dens tidlige historie."
  
Det er, hvad der nu skal diskuteres. Enkelte kritiske røster har allerede nævnt, at der ikke er fundet nogen som helst spor af cellemembraner, og den engelske professor Colin Pillinger medgiver, at "man jo helst ville se noget mere specifikt, som f.eks. fedtsyrer eller aminosyrer - byggestenene for proteiner." Men NASA-forskerne er åbne for kritik og indbyder til diskussion.
  
I deres hi-tech pressekonference forrige onsdag havde NASA inviteret palæontologen William Schopf, som skulle fungere i rollen som videnskabelig kritiker. Foran de løbende kameraer citerede Schopf exobiologen Carl Sagan: "ekstraordinære påstande kræver ekstraordinære beviser", og fremførte flere konkrete kritikpunkter, som skulle undersøges nærmere. Blandt andet nævnte han karbonatlommerne, som efter visse undersøgelser blev dannet ved temperaturer op til 700 grader Celcius, altså ved temperaturer, som ikke tillader liv.
  
En vis forsigtighed er nemlig på sin plads. En smule historie kan belyse hvorfor: I 1960'erne blev en anden meteor, kendt som Orgueil nedslaget (1864 i Frankrig), meget berømt. I dens indre fandt man en stor mængde organiske molekyler, som man antog for at være mikroskopiske fossiler. Det var de ikke. Et af den var et brandbægerpollen og et andet simpel aske.
  
En anden meteor, som styrtede ned i den australske ørken i 1969, indeholdt mere end 50 forskellige aminosyrer (mennesket behøver 20), hvilket fik astronomer til at lytte efter organiske molekylers svingninger i rummet. Siden da har man forskellige steder i universet fundet både myresyre, alkohol og endda eddike.
  
Da rumskibet Viking landede på Mars i midten af 1970'erne for at undersøge overfladen for mulige livsformer, troede man også en kort overgang, at det myldrede med liv. Det gjorde der ikke. De gasser der udvikledes under eksperimenterne, viste sig vednærmere undersøgelse ikke at stamme fra biologiske processer, men fra den stærke ultraviolette stråling, som på den atmosfæreløse Marsoverflade kan katalysere næsten hvad som helst. Hele NASA's rumforskningsprogram fik en næse og blev stærkt nedprioriteret i det følgende.
  
Troen på en broderfolk på Mars har altid været et latent menneskeligt ønske. Allerede i forrige århundrede fremsattes flere teorier om marsmænd og højtudviklere civilisationer. En af årsagerne var den italienske astronom Giovanni Schiaparelli, som havde observeret nogle "canali" på overfladen. Oversættelsen til "kanaler" var nærliggende, hvilket fik folk til at tro, at disse "kanaler" var kunstigt skabt.

Teorier om marsiansk landbrug og krigeriske invasioner levede langt inde i vort århundrede, og selvom forskere forlængst havde vist, at overfladen på Mars var en kæmpe dybfryser, hvor de fleste luftarter havde forladt atmosfæren på grund af den lave gravitationskraft, forblev myten om marsmænd en hårdnakket bestanddel af folkefortællinger og skønlitteratur, hvoraf den vel nok mest kendte er H.G.Wells roman Klodernes kamp.

Men det er ikke kun den historiske erfaring, som påkalder sig en umiddelbar forsigtighed overfor nyhederne. Alene den omstændighed, at de ledende forskere bag opdagelsen kommer fra NASA - den institution, som af alle er særdeles prisgivet overfor folkelig interesse og politisk (og dermed økonomisk) opbakning - fremkalder visse forbehold.
  
Effekten udeblev i hvert fald ikke. Både republikaneren Newt Gingrich og vicepræsident Al Gore reagerede entusiastisk på nyheden, og lovede NASA's administrerende direktør Daniel Goldin flere bevillinger, og præsident Bill Clinton annoncerede et stort møde endnu i år, hvor de videnskabelige resultater samt hele USA's rumprogram vil blive diskuteret: "Jeg er fast besluttet på, at det amerikanske rumprogram vil lægge hele sin intellektuelle kraft og energi bag udforskningen af flere beviser for livet på Mars", sagde han.
  
Yderst kærkomment for NASA, som i de sidste par år har måttet opleve alvorlige budgetnedskæringer. For at fjerne underskuddet skulle rumprogrammets bevillinger efter planerne for næste år falde fra $2 milliarder til $1,8 milliarder, og nedgangen skulle have fortsat i endnu fem år.
  
Blandt forskere over hele kloden er der megen goodwill og håb på, at beviserne holder tæt denne gang. De amerikanske politikere håber selvfølgelig også på nye store opdagelser indenfor rumforskningen.
  
Resultatet af hele balladen omkring stenen ALH 84001 fra Mars vil sikkert ende med en økonomisk opbakning til marspojekterne, hvad enten der er liv i lommerne på karbonaterne, eller politikerne er i lommerne på NASA.

Men man kan være rimelig sikker på, at det hele ikke kun er en grøn agurk fra Mars. Der er ingen tvivl om, at forskerne fra NASA har kastet bolden op, og lavet et gedigent stykke videnskabeligt arbejde, som vitterlig giver stærke indikationer på, at der har eksisteret liv på Mars, men beviser eller ej - den eneste måde, hvorpå man virkelig kan be- eller afkræfte deres teori er, at sende et rumskib derop for at hente nogle prøver. Og det er lige hvad NASA ønsker.
  
Et flot videnskabeligt arbejde - et kunststykke.

Den usynlige (h)ånd

Levende organismer. En kosmisk sammensværgelse af døde atomer styret af en usynlig hånd - som nu er blevet synlig...



 Af Robin Engelhardt
______________________________
Stuart Kauffman: At Home in the Universe. The Search for the Laws of Self-Organization and Complexity. 321 s., Oxford University Press 1996.
______________________________

HVAD er den mest iøjnefaldende egenskab ved levende organismer? Er det deres evne til at reproducere sig? Er det det, at de alle består af kulstofkæder? Eller måske at de alle har nogle fælles gener, kaldet hox-gener?
  
Nej, det er alt sammen nogle, godt nok nødvendige, men alligevel sekundære karakteristika. De kan jo ikke engang ses. Det mest bemærkelsesværdige må være levende systemers grad af organisation. Trillioner af millioner af molekyler, som hver især adlyder fysikkens love, rotter sig sammen for at producere en orden, en kompleksitet og ikke mindst en stabilitet, som er forbløffende ud over alle grænser. En kosmisk sammensværgelse af døde atomer, som med en "usynlig hånd" formår at kommunikere over lange afstande og skabe noget så fascinerende som en levende organisation.
  
Og her kommer så de nye videnskaber som en åbenbaring: den "usynlige hånd" er ikke længere usynlig. Det er i hvert fald det budskab bogen At Home in the Universe vil formidle. Den er skrevet af Stuart Kauffman, som er medlem af Santa Fe Instituttet i USA, og en af de førende tænkere indenfor den nye tværvidenskabelige forskningsgren for deterministisk kaos, selvorganisation og teoretisk biologi.
  
Hvad er så "den usynlige hånd"? Ja, hvis man følger Kauffman, er den usynlige hånd blot nogle endnu ukendte "love", eller snarere organisationsprincipper, som helt automatisk dukker op, når mange molekyler vekselvirker med hinanden.

ET enkelt tankeeksperiment i bogen kan give os et lille vink, hvad der tales om: Man kan spørge sig selv hvad der ville ske, hvis man tog 100.000 gener, der ligesom elektriske pærer kunne tændes og slukkes, og byggede et mere eller mindre tilfældigt netværk af disse gener, som så kunne tænde og slukke hinanden, alt efter hvordan de nu tilfældigvis var forbundet med hinanden?
  
Mere præcist: forestil dig et kæmpe juletræ pyntet med blinkende pærer, hvor hver pære er forbundet med et tilfældigt antal andre pærer, som igen på en tilfældig måde kan bestemme, om den pære, de er forbundet med, er tændt eller slukket. Forestil dig ud over det, at juletræet har blinket med en million blink i sekundet siden universets begyndelse for atten milliarder år siden. Det antal muligheder, hvorpå juletræet kunne blinke er enormt stort. Når man regner efter, vil et juletræ med hundrede pærer i princippet kunne blinke på 2100 (hvilket er cirka et ettal med tredive nuller) forskellige måder. Men da universet kun er cirka 260 (et ettal med atten nuller) sekunder gammelt, vil vores juletræ stadig skulle bruge en million gange så lang tid som det allerede har gjort, for at få blinket alle mulighederne igennem.
  
Men det gør det bare ikke! Fordi juletræet er forbundet i et absolut tilfældigt spaghettivrimmel af elektriske pærer,som kan tænde og slukker hinanden, er hele systemet tiltrukket afen tilstand af ekskvisit orden. Typisk vil det kun blinke på cirka 10 (ti!) forskellige måder, hvorefter det starter forfra.
  
Den kendsgerning håber Kauffman at få blæst sine læseres sokker af med. Hans egne sokker blev fuldstændigt ødelagt, siger han, og mine er godt på vej til Mars. Kauffman forklarer yderligere: hvis man så ville starte juletræet på en anden måde, med andre tilfældige forbindelser, og andre tilfældige regler for, hvornår en pære lyser eller er slukket, så ville hele juletræet igen blot blinke med ti-tyve forskellige konfigurationer, dog nogle helt andre, men alligevel få.


PUDLENS kerne i alt dette her er, at der opstår en spontan (og som Kauffman siger: gratis) orden, som er givet ved nogle lovmæssigheder man endnu ikke kender til fulde. Kun computeren kan vise os resultatet. En gammeldags gennemregning med blyant ville kræve mindst lige så mange stykker papir som der er muligheder for at blinke, og det kan de finske skove ikke klare (fysikere har problemer nok med bare at løse trepartikel-problemet for den kvantemekaniske bevægelsesligning, glem alt om 100 partikler). Faktisk er den eneste repræsentation af sådanne selvorganiserende systemer systemet selv. Det er det, man med et frækt ord kalder irreducibelt.
  

Er den kosmiske sammensværgelse af døde molekyler til en stabil orden af pulserende liv altså blot et fysisk fænomen - ligesom søvn i øjnene og ørevoks? Er livet blot en bundfældning af tilfældigheder i en stor gordisk spaghetti-knude? Det ser ud til at være tilfældet - men man kan da glæde sig over én ting: der er aldrig nogen eller noget, som kan beregne sig til, hvordan vores liv er, for det ville kræve, at man startede det hele forfra, og selv hvis man gjorde dét, ville det hele blive til noget andet alligevel. Det ville være en anden gordisk knude, som heller ikke kunne løses, og derfor også være en livsform.
  
Kauffmans budskab er, at det meste af biologien er på den måde. Evolutionens veje er begrænset af indbyrdes afhængigheder, ligesom de forbundne ledninger på juletræet. Ligesom flodernes vej ned af et bjerg, er evolutionen begrænset af topologiske restriktioner i rummet, eller snarere faserummet. Molekylerne, cellerne, organismerne og civilisationerne bygger deres egne veje og deres eget faserum udfra de dynamiske principper om selvorganisation og kompleksitet.
  
Kauffman synger sin sang meget højt, dog i et sprog, der mange gange er for skinger, med romantiske udfald og mange religiøse billeder.
  
Men på trods af Kauffmans foretrukne brug af religiøse metaforer til at forklare os disse fænomener, skal man lige udrydde en misforståelse, som endda florerer langt inde i de naturvidenskabelige kredse: alt dette er ikke vitalisme.


HER er det nødvendigt kort at opridse noget af naturvidenskabens filosofitime: Der eksisterer en ældgammel diskussion mellem reduktionister og vitalister. De første anser komplekse systemer for at være et tilfældigt overlap af mange komponenter, en simpel opstabling af de elementære enheder. På den måde bliver "kompleksitet" til en skinbarlig "kom-pli-ce-ret-hed", hvormed det gamle lineære verdensbillede, som Newton og Laplace grundlagde, stadig er entydigt gældende. Den videnskabelige analyse kan stadig udføres udelukkende ved at isolere komponenterne fra en given sammenhæng, for derefter at finde helheden gennem summen af dens dele.
  
Nu er levende systemer ikke lineære, og ethvert forsøg på at forklare levende systemer som helheder gennem en analyse af enkeltkomponenterne er dømt til at mislykkes. I dag kender man selv døde fysiske og kemiske systemer som solitoner, turbulens og kemiske oscillationer, som ikke kan beskrives tilfredsstillende ved hjælp af den lineære analyse.
  
Men i hvert fald: svaret på en sådan blind reduktionisme var en endnu mere blind vitalisme: at antage, at der findes nogle hypotetiske "vitale kræfter", som er utilgængelige for fysikken. Det interessante er her, at vitalisterne på den måde ubevidst anerkendte reduktionisternes lineære analyse som fyldestgørende for fysikken, og derfor hellere forkastede hele fysikken. De glemte helt, at man jo også bare kunne tvivle på, om vi allerede kender alle "love" i fysikken. Ogdet gør vi ikke, ser det ud til, når det kommer til vekselvirkningen mellem de mange partikler.
  
Den nye videnskab om selvorganisation og kompleksitet opløser måske den gamle modstilling mellem reduktionisme og vitalisme ved hjælp af en mere præcis betragtning af problemet, fordi det mest tvingende argument mod vitalismen er, at der eksisterer selvorganiserende systemer selv i de ikke-biologiske videnskaber.
  
Et af nøglebegreberne i den sammenhæng er emergens, hvilket vil sige, at der på hvert trin af kompleksitet i hierarkiet af fysiske systemer opstår nye egenskaber, som hverken er til stede eller har mening på de lavere trin.
  
For eksempel: betydningen "elektrisk modstand" kan ikke anvendes på de individuelle atomer, men har en veldefineret mening i elektricitetslæren. Der findes endda en lov om den - Ohms lov - som nogen måske svagt kan huske fra gymnasietiden. På den måde bliver helheden mere end summen af dets dele, uden at man har kastet sig i favnen på vitalismen.


STUART Kauffman har skrevet en modig bog. Den har et bestemt åndeligt ærinde, ikke i religiøs forstand, men bare med spørgsmålet: "hvorfor er vi her?". Man må aldrig glemme at stille sådanne basale spørgsmål, og når det kombineres med en ny videnskabelig tilgang, bliver resultatet dynamit.
  
Derfor er det en modig bog. Som en anden videnskabsmand, Ian Stewart, udtrykte sig efter at have læst bogen: "Jeg garanterer, at enhver læser, hvis forestillingsevne har overlevet en akademisk uddannelse, eller aldrig været udsat for en, vil lære en masse, og ændres for evigt."    

Tror du ikke på Darwin, din abe?

Modstanden mod udviklingsteorien er aldrig ophørt, selv om ingen for alvor har kunnet udfordre den. I en ny bog slås modstanderne nådesløs ned.



Af Robin Engelhardt

Der findes et ordsprog som siger, at en ny videnskabelig teori altid bliver modtaget på følgende måde: først bliver den forkastet som værende forkert; så bliver den karakteriseret som værende mod religionen; og til sidst siger man, at det skam er noget man altid har vidst.
  
Sådan er det vel også med Darwins teori om arternes udvikling. Dog er der en pudsig ting at lægge mærke til: på grund at Darwins enorme indflydelse, ikke kun på naturvidenskabens verdensbillede, men også på filosofien, samfundet, ja faktisk alle menneskelige forestillinger om livets og verdens udvikling, er modtagelsen af Darwins teori en meget langsom proces, som ligefrem synes at være opdelt i varierende hastigheder, alt efter de forskellige miljøers grad af viden og tilpasning.

I de videnskabelige miljøer anses den evindelige argumentation for Darwins evolutionsteori (eller rettere neo-darwinismen, som groft sagt er en sammenkobling af Darwin og genetikken) og mod vitalismen (som er den hovedsaglige modstrømning mod evolutionsteorien, idet vitalister og de såkaldte kreationister typisk antager en eller andet ydre kraft som værende nødvendig for livets udvikling) - som vitterlig ørkesløs og for længst overstået. I andre miljøer er kampen mod evolutionsteorien - ofte fordi den anses for værende mod religionen - slet ikke overstået.
  
En af de mest kendte populærvidenskabsmænd som findes, biologen Richard Dawkins, har påtaget sig den ubarmhjertige opgave fortsat at besynge Darwins teori om udviklingen, netop fordi der stadig er mange mennesker, som tvivler på den. Han har endda fået en hel universitetsstilling til det formål. Den har titlen "For the Public Understanding of Science", ligger i Oxford, og må ses som et decideret reklamebureau for naturvidenskabens verdensbillede.
  
Nu er Dawkins igen kommet med en ny bog Climbing Mount Improbable, der ligesom de forrige (The Selfish Gene, The Blind Watchmaker og The River Out of Eden) beskæftiger sig, med livets oprindelse og udvikling ud fra den darwinistiske teori om naturlig udvælgelse, tilpasning og variation gennem mutationer.

Vi lærer om den evige kamp for at overleve, for at reproducere os og lave afkom, hvilket skaber et enormt evolutionært kapløb, som helt automatisk tvinger levende væsner til specifikation og større tilpasning i forhold til omverdenen. De mange økologiske nicher afspejler bredden i arternes variation, og hvert lille trick og hver lille forbedring, for eksempel udviklingen af komplicerede sanseorganer, om det så er øjne, vinger eller parabolantenner, kan forøge overlevelsesmulighederne overfor konkurrenterne.
  
I sin nye bog argumenterer Dawkins overbevisende for den trinvise fremkomst af vinger; minutiøst leder han os igennem evolutionen af øjet, edderkoppens komplicerede silkevæv og figenfrugtens indre have. Den røde tråd gennem bogen er den naturlige udvælgelse, og frem for alt DNA, som med dets informationskode er ansvarlig for både livet og livets skæbne.
  
Nu er Dawkins ikke udelukkende en alfaderlig bamse, som forsøger på at gøre Darwins teorier spiselige for alle. Han har også sine kritikere, specielt indenfor egnerækker, og det med rette.
  
For eksempel præsenterede Dawkins med sin første bog Det selviske gen et ganske radikalt evolutionært perspektiv, da han argumenterede for, at levende organismer ikke er meget andet end kropslige vehikler for de altbestemmende "selviske gener", som kun vil kopiere og formere sig selv. Gammel og dårlig vin på nye flasker kunne man hævde, idet forfatteren Samuel Butler allerede for hundrede år siden krænkede hønen ved at anskue den som en måde et æg laver et andet æg på - og ikke andet! (hvad med: fuglen er den måde en fuglerede laver en ny fuglerede på. Eller: Mennesker er den måde en krig laver en ny krig på...) I hvert fald: Dawkins formåede ikke kun at krænke Butlers høne, men faktisk alle levende væsner - inklusive Homo sapiens sapiens. Hans ideer viste sig alligevel at have en overraskende stor indflydelse, og bogen Det selviske gen blev efterhånden en bestseller, måske fordi sådanne aggressive provokationer fornøjer det store publikum, eller måske fordi de tværtimod bekræfter de værste fordomme om videnskabelig tænkning.
  
De meget nøgterne og kvalitative betragtninger om noget så helligt som livets opståen har siden Darwin frembragt megen harme og kritik. Nu om dage baserer de hyppigste indvendinger sig oftest omkring den enorme "kompleksitet" af visse strukturer og organer - som f.eks. det menneskelige øje - som umuligt kan være fremkommet gennem en gradvis akkumulation af små variationer. Enten har man et øje som er i stand til at se, eller man har ikke noget øje. Halve øjne er umulige.
  
En anden meget hyppig indvending overfor darwinismen er hullerne i de geologiske fund af fossiler. "The Missing Link" er et trylleord som forebygger enhver videre diskussion, selvom der i dag findes gode forklaringer for disse manglende leds ikke-eksistens - ja endda matematiske modeller for deres nødvendighed.
  
Egentlig er den automatiske tilbagevisning af de darwinistiske tanker umiddelbart forståelig. De krænker de menneskelige følelser, og man får en meget beklemmende følelse af at anse sig selv som et tilfældigt "adaptions-selektions-uhyre". På den måde bliver hvert væsen til et monster - et særdeles perfektioneret monster, hvis eksistens ene og alene skyldes dets større monstrøsitet overfor de andre - uddødede arter; vi må anse os selv som en optimeret afskyelighed, som med et vidt åbent og grinende gab flænser alle mindre afskyeligheder som ikke måtte være gemene nok. Det krænker de sarte følelser og gør dem hule, og på den måde ligger tanken nær, at resultatet af os selv er djævlen, og vores gudfrygtighed vejen derhen.

"Hvis du møder nogen, som ikke tror på evolutionen, så kan du med god samvittighed hævde, at den person enten er ignorant, dum eller fra forstanden (eller ondskabsfuld, men det vil jeg helst ikke antage)" - siger Richard Dawkins, og på den måde formår han med sikker hånd at pirre til mange menneskers idiosynkrasier. Han er erklæret ateist, og kalder alle religioner for "tanke-vira". Af ydre er han nærmest en karikatur af en Oxford don - uhyre belæst, og med et tørt og kuriøs tonefald, der tenderer til det komiske. Da en biologistuderende havde læst hans bog, brød hun i gråd over, at hun ikke længere kunne tro på nogen gud, fordi Han nu var blevet logisk modbevist. Prisværdigt eller ej, Dawkins selv har i hvert fald altid været glad for anekdoten.
  
Når Dawkins diskuterer er det ikke nogen leg. Der fremføres knaldhårde argumenter om naturvidenskabernes sandhedsstilling, ofte ene og alene ud fra argumentet om at de virker, og på den måde fremprovokeres (og måske formeres) det allerede store ressentiment overfor naturvidenskaberne. Han ved at han har ret, og han ved at han har det videnskabelige establishment bag sig. Her kan man så spørge sig selv: æder oplysningen sine egne børn, fordi den koger suppe på sine egne resultater, og beskuer sin egen magt? Eller man kan spørge omvendt: gør naturvidenskaben sig selv en tjeneste ved at popularisere nogle af de mest fundamentale erkendelser, som samtidig er nogle af de mindst accepterede?
  
Det er vel kun tiden, der kan afgøre det, men hvis man er i stand til at overvinde den bedrevidende tone, og give sig i kast med selve hans bøger, viser det sig hurtigt, at der bag den isnende overflade af neo-darwinistisk kanon gemmer sig en lidenskabelig stræben efter at udforske livets ejendommeligheder, i øvrigt fortalt med et formidabelt billedsprog.
  
Den stigende kritik af Dawkins skyldes hans forholdsvis unuancerede insisteren på darwinistisk katekismus: den naturlig udvælgelse. Grunden hertil er, at den naturlige udvælgelse af nogle organismer frem for nogle andre jo ikke forklarer levende organismers opståen og stabilitet som sådan. Ud fra den viden man har i dag, viser det sig, at den naturlige udvælgelse blot er en beskrivelse af hvordan stabiliteten ser ud, og hvorfor nogle bliver ædt og andre ikke. Den naturlige udvælgelse er et destruktivt princip, som ikke kan forklare de konstruktive mekanismer i naturen, den fremkomst af orden og kompleksitet man tydeligt kan se.
  
Den slags spørgsmål er for eksempel hvad en konkurrent til Dawkins, Stuart Kauffman, skriver om i sine bøger. En anmeldelse af ham vil WEEKENDAVISEN vende tilbage til.
  
Så, selvom Richard Dawkins problemstillinger kan forekomme gammeldags for nogen, må man tage hatten af for hans utrættelige kamp mod vitalismens bastioner og hans insisteren på, at der intet er på denne klode, som er designet til at leve, selvom levende organismers øjensynligt perfekte design måtte få os til at formode noget andet.

Med eller uden gen-etik?

Anmeldelse af bogen 20 år med genteknologi af Ole Terney.


af  Robin Engelhardt

Foreningen af Bioteknologiske Industrier i Danmark har med forfatteren Ole Terney skrevet en bog om genteknologiens vej og udvikling fra sin fødsel for tyve år siden frem til nu. Bogen er primært et kompendium i de genteknologiske fakta, resultater og muligheder, som måtte være relevante for en bred offentlighed, der interesserer sig for denne nye forskningsgrens indvirkninger på samfundet. Den er tænkt som et debatoplæg til offentligheden, sådan at debatten, som det står skrevet i forordet, "føres på det bedst mulige videngrundlag."

Det er et initiativ, der selvfølgelig kun kan bifaldes. Bogen er en udmærket indføring i de opnåede teknikker, skrevet kort og koncist, med en skolebogsagtig opdeling af teksten i separate afsnit med stikord som overskrift, eksempler, opsumeringer og konklusioner i begyndelsen af hvert kapitel, samt et fyldigt stikordsregister. Hvis man vil vide, hvad man ved, og hvad man kan med genteknologien i dag, så er den bog bare sagen.

Det er jo meget godt alt sammen, og præcis derfor burde man stoppe op, og gå det hele efter i sømmene - en ekstra gang. For der er to ting, der springer i øjnene: Først det simple faktum, at det er en bog, som giver læseren det han aller mest har brug for - nemlig fakta. Derefter lægger man mærke til at bogen med sin overskuelighed og enkle argumentationsform i høj grad er prædisponeret til brug i skoler og gymnasier - hvilket for det andet fortæller, at dette er en bog, der sandsynligvis vil blive kanoniseret af undervisningssystemet som det alment accepterede og rigtige perspektiv.

I sådan et tilfælde er det betryggende at vide, om bogen nu også er den objektive og retfærdige dommer, som fløjter ved ethvert uhæderligt argument, eller om den tager parti for det hold med de store muskler og de mange penge.

Et første indtryk fortæller om de mange positive resultater genteknologien har medført - for lægevidenskaben, for vores fødevarer, landbrug og fiskeri, men også for en masse tekniske anvendelser og så sandelig også miljøet. Genteknologien er kommet for at blive, det er klart, og den indeholder endda rigtig visionære muligheder: genteknologien kan gå hen og blive den eneste måde, hvorpå man kan brødføde en verdensbefolkning på over 6 milliarder mennesker.

Når det kommer til en diskussion om de mere ømtålelige emner, viser et andet indtryk at det ofte kniber med en i hvert fald følelsesmæsssig forståelse af de skeptiske synspunkter. De bliver hæderligt nok nævnt, men drukner som regel i positive modeksempler. Et eksempel: "Mange mennesker er umiddelbart modstandere af, at man indfører gener i dyr. Dels ud fra en opfattelse af naturens orden, dels fordi man mener, at det kan nedsætte dyrets livskvalitet. Husdyr danner dog naturligt proteiner i mælken, og det vil ikke have nogen som helst betydning for dyrene, hvis de skulle danne lidt mere protein og et andet protein end normalt, hvis dette protein udelukkende udskilles i mælken ved at være koblet til mælkeproteindannelsen."(under overskriften "Diskussion om brugen af transgene dyr", s.35)

Problemstillingen bagatelliseres med en teknisk detalje, og vurderes positivt. Det sker ofte. Andre generelle metoder, som tages i brug til at pacificere kritiske synspunkter, er oftest en modstilling med ligeså eller mere problematiske fremgangsmåder i den traditionelle produktion, eller det er en overdådig optælling af de vidunderskabende muligheder, som genteknologien står foran. Man overtalestil at se teknologien som positiv. På siden før kan man dog blive klogere, idet der her står: "Man har også frembragt mus, der har for højt blodtryk. [hvilket bestemt ikke højner livskvaliteten] Derved er det blevet muligt at afprøve lægemidler mod denne tilstand.", hvilket igen fremhæver det behagelige perspektiv. Men ud over det belyser disse to små sætninger et mere fundamentalt forhold; nemlig at man hellere vil leve med en mus, der har for højt blodtryk, end at man vil have mennesker med for højt blodtryk. Ærligt nok. Men kun ad omveje, idet det styrker mistanken om at etiske fundamenter ofte kun er bundet op af prioriteringer, som i sidste instans er stærkt farvet af diverse egeninteresser. Ikke kun med hensyn til økonomiske egeninteresser, hvilket jo egentlig burde være irrelevant i forhold til debatten (selvom disse ofte er den drivende kraft), men mere med hensyn den generelle naturvidenskabelige forsknings nyttemoral, som går ud på at skaffe det størst mulige antal mennesker den størst mulige nytte. Spørgsmålet er, at blot fordi der er nogen, der vil have noget, er det ikke sikkert, at det er rigtigt at give dem det. Men den slags spørgsmål, endsige tvivl, tør bogen på intet tidspunkt stille. Det er selvfølgelig også lettere blot nøgternt at opremse de tekniske muligheder og opnåede resultater, i stedet for at komme med en måske kun halvt igennemtænkt formulering af forsvarlighed/uforsvarlighed af genteknologien som sådan.

Enhver ny teknologi har sin lyse solside, men også sin skyggeside, fordi det altid er sådan. Her får vi præsenteret den lyseste sommerdag uden en sky på himlen.

Genteknologi handler om alt fra simpel oprensning og produktion af enzymer, over tilladelse af transgene dyr og planter, til højeksplosive emner som præimplantationsdiagnostikken hos mennesker. Sidst nævnte emne handler om en forskningstilladelse til at undersøge (og forebygge) alvorlige arvelige sygdomme eller væsentlige kromosomabnormiteter hos fostre ved at undersøge kønsceller og befrugtede menneskelige æg på et meget tidligt stadie. Koblet sammen med loven om kunstig befrugtning har dette lige været til førstebehandling i folketinget, men ikke til synderlig debat i offentligheden. Her viser der sig den eklatante mangel på forudgående diskussion som man burde undgå.

Lovfæstelsen af de genteknologiske fremskridt viderefører den gængse metode til at gennemføre nye tekniske muligheder, hvor bevisførelsen for farligheden af den nye teknik føres over på modtageren, uden at denne har haft mulighed for at sige fra i første instans. For en teknik som genteknologien, som så fundamentalt berører menneskelige forhold, ville den omvendte praksis - dvs. en offentlig debat forud for en folketingsbehandling - være at foretrække, for så ville det måske også vise sig, at megen af den irrationelle og forbeholdende angst overfor nye teknologier forsvinder langt hurtigere, end når man "ovenfra" pånøder befolkningen dunkle teknologier med dunkle muligheder. Beslutningsprocesserne behøvede ikke at gå langsommere - tværtimod kunne de væsentligste kritikpunkter og dermed den største forhindring på vejen, nemlig det manglende videnskabelige oplysningsarbejde, forsvinde.

På dette sidste punkt har Ole Terneys bog i det mindste gjort et stykke arbejde, selvom bogen styrer udenom de farligste rev, ofte forveksler det at overbevise med det at overtale, og farver argumenter og konklusioner i den farve, som reflekterer udgiverens egeninteresser: Foreningen af Bioteknologiske Industrier i Danmark.

DNA & $

Den gigantiske kortlægning af menneskets gener er nu nået til anden fase. Resultaterne minder foreløbigt mest om forjættelser, hvilket ikke er mærkeligt, da medicinalindustri og forskning her er vokset fuldstændigt sammen.


Af Robin Engelhardt

En lav, grå bygning på kun fireogtredive etager. Over hovedindgangen ordene: The Human Genome Organization, og på et skilt deres mål: Det fuldstændige kendskab til de menneskelige gener og deres betydning for menneskeheden.

Jagten på de menneskelige gener blev sat ind for cirka seks år siden. Præsidenten for The Human Genome Organization (HUGO), Grant Sutherland, kunne til en konference, som for nylig blev afholdt i Heidelberg, forkynde, at kortlægningen af de menneskelige gener muligvis allerede vil blive færdiggjort før den planlagte frist i år 2005.     "Vi skal jo være så euforiske", sagde en kollega lidt mindre højtråbende, "for at vi kan få forskningspengene."

Et kæmpe projekt. Milliarderne flyder. De lærde er euforiske og lægfolk er bange. Hvad vil den nye viden bringe os? Vil kemi og gener styre os indtil de mindste enkeltheder, børn blive født og dyrket på flasker, hjerner trimmet og karakterer omformet efter en altbeherskende stats behov? Vil de udstødte og 'afvigere' blive endnu mere marginaliseret? Havde Aldous Huxley ret?

At dømme efter


Muslingeskallers matematiske skønhed

    
Hvorfor har muslingeskaller så flotte mønstre? Ny videnskab fortæller om simple dynamiske processer, der er ansvarlige for tilblivelsen af de mest komplicerede strukturer.


af Robin Engelhardt


"Hvis der er noget om dengang i vil vide, kan jeg ikke fortælle jer ret meget. Form havde jeg ikke, det vil sige, jeg vidste ikke, at jeg havde nogen, eller jeg vidste ikke, at man kunne have en. Jeg voksede lidt på alle leder, som de nu faldt sig; hvis det er det I kalder radiær symmetri, vil det sige, at jeg havde radiær symmetri, men sandt at sige har jeg aldrig lagt mærke til det."
 
Sådan begynder den lille fortælling spiralen fra novellesamlingen Kosmokomiske af den italienske forfatter Italo Calvino. Det er en fremstilling af muslingeskallers livshistorie, fortalt ud fra en enkel ensom muslings perspektiv; dens lyst til at leve og lyst til at finde på nyt, som for eksempel at lave sig en muslingeskal: " Jeg ville lave noget, der kunne markere min tilstedeværelse på en sådan måde, at ingen forvekslinger var mulige, som forsvarede denne min individuelle tilstedeværelse mod den udifferentierede flygtighed i alt det øvrige. Nu er det unødvendigt, at jeg med en bunke ord prøver at forklare det nye i det, jeg havde i sinde; allerede det første ord, jeg har sagt, er mere end nok: lave, jeg ville lave, og når man tænker på, at jeg aldrig havde lavet noget eller tænkt på, at man kunne lave noget, var det allerede en stor begivenhed. Jeg begyndte altså at lave det første, jeg kom på, og det var at lave en skal."


Muslingeskaller har en fascinerende mængde af forskelligartede mønstre og former. Ikke kun forfattere har undret sig over deres skønhed, også videnskabsmænd har forsøgt sig med forskellige hypoteser, og den tyske biolog Hans Meinhardt fra Max Planck Instituttet for udviklingsbiologi i Tùbingen har nu, i en ny bog med titlen "The Algorithmic Beauty of Sea Shells", forsøgt at forklare, hvordan muslingeskaller kan udvikle så uendelig mange mønstre ud fra en simpel lille "metode", som tillader en spontan fremkomst af de mest komplicerede figurer og ornamenter. Ved hjælp af matematiske modeller og computersimuleringer har han og andre videnskabsmænd beskrevet nogle dynamiske processer, der ser ud til at være afgørende for vækst og udvikling af mønstre, vel at mærke uden at organismen selv behøver at skulle kode for hver eneste detalje, og uden at den behøver at holde kontrol med mønstrets rette anordning.
 
Videnskaben vi her går ind i, handler om ikke-lineære dynamiske systemer. Det er en relativ ny videnskabsgren som først for alvor har fundet bredere anvendelse med udviklingen af computeren, der med sin voksende regnekraft kan løse og reproducere komplicerede processer som i deres princip er baseret på gentagelse og simulation. Komplekse makroskopiske fænomener såsom vejret, havstrømme, populationsdynamik og også æltning af kagedeje (og meget mere) lader sig kun meget svært reducere til simple kausale sammenhænge som man f.eks.kender fra den klassiske naturvidenskabs bevægelsesmekanik. Her, i landet hvor kaos, fraktaler og turbulens regerer, er der tale om et helt netværk af kausalkæder, som binder alt til alt; det er et nærmest uigennemtrængeligt garnnøgle af årsagssammenhænge, sådan at forsøget på at trække trådene ud med håndkraft på forhånd er dømt til at mislykkes ynkeligt. Man kan faktisk stadig skrive en formel ned for disse fænomener, men man er ikke særlig meget hjulpet med det. Først udviklingen af formlen i tid og rum tillader en klassifikation af resultatet. Derved bliver de resulterende fænomener irreducible i deres væsen, og måske derfor så tiltalende og anvendelige som metaforer for liv og kunst som man har set blive gjort i masser af sammenhænge.

Det er faktisk et lidt kompliceret emne, men det har til gengæld et hav af anvendelsesområder. Mønsterdannelsesmekanismen i muslingeskaller er blot et lille illustrativt eksempel, og Hans Meinhardt har med sin bog "The Algorithmic Beauty of Sea Shells" gjort det, der egentlig ikke kan lade sig gøre, nemlig at forene appellerende enkelthed og flotte billeder med nogle af de mest uvejsomme og uæstetiske matematiske ligninger der findes: de såkaldte ikke-lineære partielle differentialligninger. Hvad det er for nogen kan vi vende tilbage til, men resultatet er muligvis en forklaringsmodel for ikke kun muslingeskallers mønstre, men lige såvel for andre biologiske mønsterdannelsesprocesser som mønstrene på pattedyrs skind eller på fisk, fostres udviklingsmekanismer, vind-sand systemer som danner sandbanker, også spredningen af epidemier samt celledeling.
  
Bogen er ud over smukke billeder også en fagbog, der prøver at forklare hvordan en model, formuleret i noget matematik og simuleret på en computer, kan fungere som forklaringen for disse mønstre. Ideen, som ligger bag modellerne, og som er det egentligt geniale ved det hele, stammer helt tilbage til 1952, hvor det var Alan Turing, den engelske matematiker, der fremsatte en teori om spontan rumlig mønsterdannelse ud fra vekselvirkningen mellem kemiske reaktioner og almindelig diffusion.
  
Hvis det lyder for abstrakt, så skal man forestille sig to kemiske stoffer som kommer i berøring med hinanden og reagerer på en sådan måde, at et af stofferne dannes igen (og faktisk mere end der var fra start - det er det man kalder autokatalyse), og et andet stof, som forbruges normalt. Dette er en selvforstærkende effekt som ville eskalere hvis der ikke var en hæmmende faktor. Eksplosionen af dynamit er et godt eksempel, idet det her er ilt der forbruges og varme der dannes, men da nye forsyninger af ilt umiddelbart er tilgængelige fra luften, kan reaktionen fortsætte, og løbe løbsk hvis der ikke var noget der hæmmede den. Den hæmmende faktor kan altså være mangel på nye stoffer (med hensyn til dynamitten er det dynamitten selv), men den kan også i tilfælde af mindre reaktive kemikalier (som f.eks. skallers pigmenter) være simpel diffusion. Diffusion er den proces, som for eksempel får en dråbe blod til at fordele sig ligeligt i et badekar med vand. Kravene er altså selvforstærkende reaktioner, diffusion, og hvis der tilmed altid kommer friske forsyninger af stoffer - dem muslingeskallerne udskiller ustandseligt - kan resultatet blive et ret stabilt mønster af pigmenter med hver sin koncentration og position. Hvis mønstret dannes kun i en retning, som fra top til bund i en skal, fremkommer der som regel striber, men der kan også dannes "vandrende bølger", krydsninger, pletter, svingninger, trekanter o.s.v. Alt dette har Hans Meinhardt fået frem på en computer, og det ligner godt (se figuren). I matematikkens sprog er modellerne altså "partielle ikke-lineære differentialligninger", og mønstrene kaldesTuringstrukturer.

Disse strukturer opstår spontant og er selvorganiserende. Der er ikke brug for nogen gener, som koder for de enkelte dele af strukturen, tværtimod er hele systemet, hele opsætningen, en betingelse for skabelsen af mønstre, og omvendt er mønstrene en nødvendig følge af helt basale fysisk-kemiske vekselvirkninger, og derfor kan man tale om en emergens af helt nye kvaliteter. Der er ingen og intet som har designet muslingeskallerne. De er ud fra vores nuværende viden lavet uden nogen besynderlig åbenlys grund, uden noget synligt formål, andet end måske at glæde det menneskelige øje. Skallerne tilbringer alligevel det meste af deres liv på havbunden, gemt i mudder, og mange er dækket af et yderligere mørkt og uigennemsigtigt lag, det såkaldte periostracum.


Muslingeskaller vokser ikke ligesom når man puster en ballon op, men snarere som en én-dimensional proces, fra top til bund, med det ene lag efter det andet. Kun ved kanten af skallen kan nye elementer af mønstrets pigmenter dannes, og derfor henviser ethvert punkt på skallen til et bestemt tidspunkt i dens tilblivelse. Skallen er derfor et størknet historisk aftryk af den dynamiske mekanisme, som har dannet den i første instans.

  
For flertallet af alle de bløddyr vi kender, hvoraf muslingeskaller er en underafdeling, har den synlige form af organerne ikke så stor betydning for deres liv. De er med hensyn til deres ydre form og farve ikke udsat for så stort et evolutionært tryk som andre dyr, som med deres øjne har en meget tydeligere iagttagelsesevne af de andre individer og omverdenen. Den omstændighed styrker selvfølgelig teorien i sin forklaringskraft: jo færre ydre påvirkninger et system oplever, jo nemmere kan den udfolde sine egne indre mekanismer uden yderligere modifikationer og kontrol. Naturen giver formerne og farverne frit spil. Derfor er disse Turingstrukturer en kandidat for et generelt mønsterdannende princip. De er selvfølgelig kun en kandidat blandt flere, men ingen andre mønsterdannelsesmekanismer har formået at forklare så forskellige mønstre på for eksempel muslingeskaller med en så (trods alt) simpel metode som denne.
  
Som en anden vigtig pointe, lægges der i bogen stor vægt på at fortælle, at små forskelle i begyndelsesbetingelserne har store afvigelser til følge, og derfor er der ingen skaller, som ser ens ud. Undersøgelsen af kaotiske systemer - man kunne tænke på vejret - har fremhævet det faktum, at der eksisterer processer, som ifølge deres natur er uforudsigelige i det lange løb, selvom hvert enkelt trin i deres udvikling utvetydigt er determineret ud fra den tidligere situation. Ganske små forskelle kan være ansvarlige for udvælgelsen af helt andre udviklingsbaner. Set ud fra de matematiske modeller er det derfor kun muligt at belyse de kvalitative aspekter, det vil sige fænomenernes meget generelle karaktértræk, men det er for det meste ikke muligt at forudsige det helt præcise udfald, som vil fremkomme på et senere tidspunkt. Man kan kun lave forudsigelser for den meget nære fremtid.

Med bogen følger der en lille diskette, som man kan lægge i sin hjemmecomputer og bruge til at genskabe nogle af billederne fra bogen. Disketten indeholder et program med de nødvendige algoritmer til at beregne resultaterne. Man kan selv ændre nogle af tallene som indgår i ligningerne, og se hvordan små forskelle kan bevirke store udsving i mønstrets form og udvikling.

"Med regelmæssige mellemrum blev kalkstoffet, som jeg udskilte, farvet,og på den måde dannedes der mange smukke striber....og alle andre muslinger var i færd med også at lave sig skaller og konkylier, der alle sammen var ens, hvis det ikke havde været for det faktum, at man sagtens kan sige, at alle disse konkylier er ens, men hvis man så giver sig til at se på dem, opdager man en masse små forskelligheder, der i det følgende kunne blive meget store.", skriver Italo Calvino.

    Videnskaben om ikke-lineære dynamiske systemer er en af den slags videnskaber, som ikke er baseret på en én-til-én korrespondance mellem en bestemt fysisk størrelse og den resulterende egenskab. Tager man derfor på den ene side de dynamiske systemers vigtighed for naturbeskrivelsen i betragtning, og på den anden side deres fatum, nemlig problemet i at forstå dem, synes det anbefalelsesværdigt at studere så relativt simple modelsystemer, som for eksempel mønsterdannelsen på muslingeskaller, for i det mindste at få en svag fornemmelse af, hvad det er der foregår i sådanne ikke-lineære dynamiske systemer. Meget tyder på, at modellerne i dette tilfælde rammer de faktiske forhold ganske godt.



(En samling af komplicerede skalmønstre. Dannelsen af disse mønstre følger en simpel dynamisk proces, som kun behøver få kemiske reaktioner mellem nogle kemikaler og deres indbyrdes diffusion. Mønstrene dannes ved opbygning af et lag efter det andet, hvor hvert lag er arrangeret sådan, at det indeholder elementer fra det tidligere lag udover også at indeholde nye arrangementer. På den måde vil hver muslingeskal være forskellig fra alle de andre, fordi dannelsen af skallernes mønstre er meget sensibel over for begyndelsesbetingelserne og over for ydre påvirkninger.)

(Forklaring på de andre billeder: På baggrunden bag muslingeskallen ses mønstrets udvikling simuleret på en computer. Simple matematiske ligninger regnes igennem og resultatet er anordning af mønstre som til forveksling ligner de mønstre man finder på rigtige muslingeskaller og konkylier.)
There was an error in this gadget