Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

O účelnosti a stabilitě v živé přírodě

Publikováno: Vesmír 77, 385, 1998/7
Obor: Biologie

Vrány prohlašují, že jediná vrána by mohla rozbít nebesa.

To je nesporné, není to však důkazem proti nebesům,

neboť nebesa znamenají právě: nemožnost vran.

Franz Kafka: Aforismy

S účelností se v přírodě setkáváme tak často, že se nemůžeme ubránit pokušení nějak si ji vysvětlovat. Neubránil se tomu ani Charles Darwin a jeho vysvětlení (organizmy jsou účelně přizpůsobené svému prostředí, poněvadž ty neúčelně přizpůsobené neuspěly v konkurenci) je dnes většinou pokládáno za jediné vědecké, neboť nevyžaduje existenci nějakých „skrytých“ sil a vlivů (činnost stvořitele, zázraky atp.). Skryté síly jsou totiž z definice nedokazatelné a zároveň nevyvratitelné, proto – podle K. Poppera – do vědy nepatří. Darwinovské vysvětlení účelnosti má ovšem jen omezenou platnost – vztahuje se pouze na jevy, u nichž lze předpokládat konkurenci jedinců v rámci druhu, tedy aktuální soutěž různých variant uvnitř druhu. V praxi to znamená, že vysvětluje jen účelnost vlastností těch organizmů, které mohou být (a předpokládáme, že byly) vnitrodruhově variabilní. Existují však jevy, které se zdají účelné, přestože evidentně vznikly nějakým jiným způsobem, například jako důsledek evolučních omezení nebo tzv. náhodou. Takovým jevem je účelnost, kterou pozorujeme i na jiné než čistě organizmální úrovni, tedy třeba účelné uspořádání organizmů ve společenstvu, kde každý organizmus poskytuje určité služby jiným organizmům. Můžeme darwinovské vysvětlení rozšířit i na tyto jevy? Domnívám se, že v určitém smyslu ano. Přirozený výběr pak ovšem musíme chápat nikoli jako soutěž o to, co převládne, ale o to, co se vůbec zachová.

Otázkou je, zda takové rozšíření vůbec je legitimní – klasičtí darwinisté budou tvrdit, že přirozený výběr se může týkat jen jednotlivých organizmů, poněvadž jen ty mohou soupeřit o svůj genetický vklad do dalších generací. Můžeme se na to ale zkusit podívat i obráceně: jen u individuálních organizmů může mít přirozený výběr formu soupeření o genetický vklad do dalších generací, poněvadž zatímco samy individuální organizmy se dlouhodobě nezachovávají, zachovává se genetický vklad těch konkurenčně nejúspěšnějších. Přirozený výběr na úrovni individuálních organizmů je jen speciálním případem obecnějšího principu, který by bylo možno vyjádřit sloganem „co má schopnost se zachovat, to se zachová“, přičemž jednotlivé varianty si nemusí (nemusely) vůbec aktuálně konkurovat.

Je výběr z nerealizovaných možností také přirozený výběr?
Lze mluvit o přirozeném výběru i v případě výběru pouze z potenciálních, nikdy neaktualizovaných možností? K odpovědi by nás mohl dovést příklad strategií, jimiž organizmus čelí svým predátorům. Tyto strategie jsou rozmanité a málokdo bude pochybovat o jejich účelnosti – jejich smyslem je udržet integritu jedince anebo alespoň potomstva. Mnohé z nich jistě vznikly soutěží nositelů různých variant (chování, struktur ad.), nikdy to však nevíme s jistotou a někdy dokonce tušíme, že vznikly jinak. Strategie některých organizmů spočívá v tom, že se setkání s predátory prostě vyhýbají. Tučňáci, hnízdící na zemi (často na pevnině), mají velmi dokonalou strategii proti polárním liškám, vlkům a ledním medvědům – žijí totiž na opačné polokouli. Takovéto pojetí antipredační strategie vypadá na první pohled absurdně, poněvadž procesy odpovědné za odlišné geografické rozšíření zcela určitě nesouvisejí s potravním vztahem lední medvěd-tučňák. Na druhou stranu asi nebude náhoda, že na severní polokouli (tj. v oblasti, kde mají kontinenty bezprostřední kontakt s polárním ledovcem a živočichové tam mohou migrovat) nežijí žádní nelétaví či špatně létaví ptáci, kteří by hnízdili pospolitě na zemi – ti by tam asi zkrátka nepřežili. Jde tedy o přirozený výběr, ovšem na úplně jiné úrovni. Neobvyklá antipredační strategie tučňáků vznikla přirozeným výběrem, poněvadž potenciální varianta „tučňáci na severní polokouli“ (by) se nezachovala.

Pokud alternativy, které jsou předmětem přirozeného výběru, nebudeme omezovat na (někdy v minulosti) aktualizované vlastnosti, jimiž se liší jednotliví jedinci v rámci druhu, budeme moci uvažovat i o účelnosti jiných úrovní organizace života. Ostatně to není zas tak nová myšlenka – v biologii se už řadu let uvažuje o „druhovém výběru“, což je proces, díky němuž se během evoluce prosazují ty taxonomické skupiny, v rámci nichž dochází k nejrychlejšímu vznikání nových druhů a k jejich nejpomalejšímu vymírání. Otázkou zůstává, zda můžeme naznačenou modifikaci darwinovského pojetí vztáhnout i na celá společenstva. Předem odpovídám, že můžeme, pokud za účelnost budeme považovat stabilitu.

Jak souvisí účelnost se stabilitou?
Účelnost a stabilita spolu souvisejí mnohem úžeji, než by se na první pohled zdálo. Za „účelné“ v přírodě vždy považujeme to, co slouží zachování statu quo – všechny evidentní adaptace slouží buď větší pravděpodobnosti přežití, či alespoň účinnější reprodukci, což je opět zachování statu quo, tentokráte v genetickém slova smyslu. Dokonce i účelné struktury, které evidentně slouží k tomu, aby byly zničeny – například plody rostlin sloužící k tomu, aby je někdo pozřel – slouží k témuž účelu, tedy k reprodukci. Vzhledem k tomu, že stabilita (čehokoli) je definována jako schopnost zachovávat daný stav, je to vlastně totéž co účelnost. Nedopustím se tedy žádného prohřešku, budu-li stabilitu ekologických společenstev považovat za účelnost.

Stabilita ekologických společenstev byla a je občas považována za málem zázračnou vlastnost. Ve skutečnosti to nic zázračného není – společenstva zkrátka buď jsou (z různých důvodů) stabilní, nebo se mění tak, že postupně dospějí do víceméně stabilního stavu (tzv. klimaxu), anebo se mění neustále, pak je ale vůbec nepovažujeme za společenstva. U klimaxových stadií rostlinných společenstev existuje mechanizmus, díky němuž do těchto společenstev málokdy proniknou „vetřelci“: intenzivní déšť semen místních druhů, jemuž semena osamocených vetřelců nejsou schopna konkurovat. Vypadá to velmi účelně, ale na druhou stranu kdyby v klimaxových společenstvech nějaký podobný mechanizmus nefungoval, neustále by do nich pronikaly nové druhy a těžko bychom to pak považovali za klimaxové společenstvo. Společenstva se zkrátka neustále mění, dokud spontánně nevznikne nějaký stabilizační mechanizmus, který vede přinejmenším k takovému zpomalení změn, že už to jsme ochotni považovat za stabilní stav. Z našeho hlediska ještě zajímavější případ však představují společenstva, která se nemění jen proto, že žijí ve velmi stabilním prostředí.

Jsou tropické pralesy stabilní?

Dlouho byly tropické pralesy považovány za nejstabilnější přírodní celky. Později se ukázalo, že v dobách ledových vždy téměř vymizely, zůstala jim jen malá útočiště (refugia) v okolí řek. Dnes se navíc ví, že nejsou zvlášť odolné proti vnějším zásahům – jakmile se vykácí dostatečně velká plocha, téměř není šance, že se prales za rozumnou dobu sám od sebe obnoví. Na druhou stranu jakousi stálost tropické pralesy vykazují – zdá se, že přinejmenším během posledních 10 000 let se skutečně moc neměnily, a hlavně že i během svého přetrvávání v útočištích svou „pralesovitost“ neztrácely. Organizmy v tropickém pralese jsou totiž na sobě úzce závislé a tyto jejich vztahy jsou podle všech příznaků pozoruhodně staré (v každém případě miliony let). Ačkoli tedy tropické pralesy nemají žádné zvláštní stabilizační mechanizmy, existují v poměrně stálé podobě po velice dlouhou dobu.

Tento paradox se tradičně vysvětluje skutečností, že tropické pralesy vždy rostly ve stabilním prostředí, proto u nich nikdy nevznikly zvláštní mechanizmy zajišťující odolnost proti vnějším změnám. Pokusme se ale podívat na problematiku jejich stability po příkladu výše zmíněných tučňáků a zkusme považovat za stabilizační mechanizmus právě skutečnost, že rostou ve stabilním prostředí. Ostatní, potenciální tropické pralesy nevznikly, poněvadž jinde tak stabilní prostředí nebylo. Třeba lze udělat ještě další krok a uvažovat i o stabilizačním mechanizmu proti lidským zásahům, který spočívá v tom, že pralesy rostou na neúrodných půdách, takže lidé až donedávna o jejich kácení neměli nijak zvlášť velký zájem. To, že to dnes už není pravda, nijak nevadí – žádný stabilizační mechanizmus není dokonalý.

Příroda tropických pralesů bývá označována za panenskou, což je výstižnější, než se na první pohled zdá. Panenství se snadno ztratí poměrně jednoduchým (i v případě pralesů dosti drastickým) zásahem, přesto však nějakou dobu trvá. Jeho stabilita totiž není zajištěna nějakým vnitřním stabilizačním mechanizmem, ale vyplývá z celkové logiky věci, k jeho ztrátě zkrátka hned tak nedojde (ostatně kdyby došlo, vůbec bychom panenství jako kategorii neuznávali). Proč bychom měli za stabilizační mechanizmy považovat jen to, co je obsaženo v systému? Ostatně co je ten systém a proč vůbec uvažovat o systémech?

To, co vidíme kolem sebe, je buď pomíjivé, a pak nás to moc nezajímá (anebo zajímá, ale neteoretizujeme o tom), anebo je to alespoň trochu stálé. Tato stálost je nějak zajištěna (třeba jen neexistencí vnějších zásahů), což máme tendenci vnímat jako účelnost. V přírodě vidíme účelnost právě proto, že to, co bylo neúčelné – nevedlo k zachování statu quo – zkrátka status quo nezachovalo. Takto pojímaná účelnost se pak týká nejen adaptací organizmů, ale i ekologických vztahů, společenstev a vůbec veškerého uspořádání živé přírody.

Přirozený výběr a sobecké geny
Chápeme-li pozorovanou účelnost v přírodě jako účinek přirozeného výběru, byť rozšířeného i na potenciální výběr mezi neuskutečněnými možnostmi uspořádání přírody, dawkinsovský pohled na evoluci (jako soutěž mezi sobeckými geny) bude v jistém smyslu přiléhavější než klasický pohled darwinistický. Darwinistický popis se týká soutěže mezi organizmy, které jsou ovšem samy pomíjivé, a tak mohou soutěžit jen o množství potomstva. Naproti tomu dawkinsovské chápání genu jako informace zachovávající identitu přes mnoho generací přesně odpovídá výše nastíněnému pojetí přirozeného výběru jako soutěže o to, co déle zachová status quo. Geny totiž z definice nemohou, na rozdíl od organizmů, soutěžit o to, kterých bude víc, poněvadž se jakožto čistá informace (viz Vesmír 77, 67, 1998/2) množit nemohou: gen zůstává stále tímtéž genem, i když existuje v mnoha kopiích. Jednotlivé varianty genů – alely – soutěží ve skutečnosti o to, která z nich se v populaci zafixuje, tj. bude existovat déle, bude stabilnější. Přesně řečeno, ony nesoutěží, pouze varianta, která vydrží déle než ostatní, je ta, jejíž účinky budeme pozorovat. Přirozený výběr není soutěž o nadvládu, je to soutěž o zachování statu quo, která v tomto konkrétním případě musí shodou okolností skončit nadvládou některých alel, protože potenciálních nositelů (jedinců) je omezený počet.

Zdálo by se možná, že v textu je rozpor – na jedné straně tvrdím, že přirozený výběr se v jistém smyslu týká všech úrovní organizace života, na druhé straně zde obhajuji teorii sobeckého genu, která je známá právě tím, že přirozený výběr redukuje jen na tu jednu úroveň. Rozpor je však jen zdánlivý. Přirozený výběr se skutečně týká všech úrovní, všechno „soutěží“ o to, co zachová nejdéle identitu. Potíž je v tom, že my sami tu identitu rozlišujem víceméně na základě vnější podobnosti. Poměrně snadno můžeme hovořit o zachování identity některých jedinců u živočichů (poněvadž exemplárním případem jsme my, pokud netrpíme schizofrenií), horší je to už s různými klonálními organizmy, jako jsou některé rostliny či houby, a ještě horší je to v případě ekologických společenstev, která sice mohou z vnějšku vypadat pořád stejně, jejich složení však může být proměnlivé a my často nejsme schopni určit, zda jde stále o totéž společenstvo. V delším časovém horizontu pochopitelně nezachovávají identitu ani jednotlivé dobře definované organizmy (umírají) a u pohlavně se množících organizmů ani jejich genomy, které se rozpadají, různé geny se rozcházejí k různým potomkům. To, co zachovává identitu, jsou tedy geny, protože je tak definujeme. Pokud by geny identitu nezachovávaly, nepovažovali bychom je za geny.

Je to klasický úkrok stranou – nedokážeme objektivně stanovit jednotlivá jsoucna, takže je raději definujeme tak, abychom se nikdy nemohli mýlit. Takový úkrok stranou je ovšem ve vědě velmi častý: vysvětlujeme známé jevy pomocí něčeho, co je z podstaty neznámé, ale chová se to podle našich předpokladů. Ve fyzice je tuším takovým „neznámým“ pojmem třeba pole. A podobně jako v případě fyzikální teorie pole je dawkinsovský pohled na evoluci čistě formálním, co nejúspornějším popisem evoluce – geny ve skutečnosti nejsou sobecké, nic nechtějí a po ničem netouží. My pouze jejich prostřednictvím vysvětlujeme, že organizmy mají určité vlastnosti proto, že geny (vlohy) pro tyto vlastnosti se zachovaly.

Organizmy se snaží co nejdéle zachovávat svou identitu (tělesnou nebo alespoň genetickou), poněvadž ty, které se nesnažily, už tu nejsou. Podobně i jiné struktury a jevy, které vídáme kolem sebe, vídáme (pozor na vid) proto, že je nějak zajištěno jejich trvání nebo alespoň opakovatelnost v prostoru či v čase (což je jen jiné chápání identity). Úroveň individuálního organizmu z tohoto hlediska není nijak privilegovaná, stejně jako žádná jiná úroveň organizace živého světa, kromě úrovně genu, která je privilegovaná z definice. Gen je to, co zachovává identitu, i když organizmy hynou.

Co z toho plyne?
Pohybujeme se v kruhu – přirozený výběr vede ke vzniku účelnosti, poněvadž účelné je to, co má schopnost zachovat status quo, a tedy projít sítem přirozeného výběru. Účelnost tedy (jak tvrdil Darwin) nepředstavuje žádnou záhadu, a to ani u jiných úrovní organizace živého světa (což Darwin netvrdil). Darwinizmus v užším slova smyslu je jen speciální případ obecnějšího principu, omezený na situace, kdy si jednotlivé varianty aktuálně konkurují a kdy se tedy zachová to, co převládne.

Pokud tuto představu přijmeme za svou, přestane být zajímavá účelnost jako taková a mnohem zajímavějším se stane to, jakým způsobem vůbec jednotlivé úrovně organizace života vznikají, jak vzniká organizmus vzájemným působením individuálních genů, jak vznikají společenstva vzájemným působením jednotlivých organizmů, jak vzniká rozmanitost. Pokud žádná úroveň není privilegovaná, není důvod si představovat, že naše vlastní psychika vzniká jinak než ostatní jevy a struktury – tedy na základě interakce mnoha jsoucen. Pokud ale naše duše a naše vědomí jsou něco, co se nerozumí samo sebou, co není dáno od počátku, ale vzniká podobným způsobem jako vše ostatní, nemůžeme vyloučit, že něco jako duše vzniká nejen u jiných organizmů, ale i na jiných hierarchických úrovních organizace života. Že by stará představa „duše světa“ měla své racionální opodstatnění?

Obrázky

Je v přírodě účel?

Ano i ne, odpověděla na tuto otázku po necelých čtyřech dnech rokování (22.

Soubory

Článek ve formátu PDF: 1998_V385-387.pdf (364 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky