Ze wszystkich możliwych obserwacji, nie mają sobie równych te, które dotyczą otaczającej nas przyrody. To najpotężniejsze źródło fascynujących faktów i zjawisk. Poniżej, w oczekiwaniu na wiosenne słońce, lekki, prawie wakacyjny wpis. Mam nadzieję odrobinę ciekawy i refleksyjny.
Kudu, czyli czego dowiedzieliśmy się dzięki antylopom.
Historia ta wydarzyła się w latach 80. ubiegłego wieku na południu Afryki. Na jednym z łowieckich rancz niespodziewanie i z nieznanych przyczyn zmarło około 3000 południowoafrykańskich antylop kudu. O zbadanie zagadki hodowcy poprosili naukowców z Uniwersytetu w Pretorii. Rozwiązanie zaskoczyło wszystkich. Antylopy, podobnie jak żyrafy, odżywiały się liśćmi akacji. O ile żyrafy miały okazję przemieszczać się po ogromnym terytorium i różnicować swoje pożywienie, antylopy, żerując na ograniczonym obszarze, miały do dyspozycji drzewa tylko jednego gatunku akacji.
I to właśnie te rośliny, chroniąc się przed utratą wszystkich liści, zwiększyły wydalanie taniny, która w tej ilości stała się toksyczną substancją powodującą śmierć antylop. Zdolność roślin do obrony przed zwierzętami była nowością, ale przy okazji dokonano innego, o wiele bardziej zaskakującego odkrycia. Badania wykazały, że okoliczne drzewa, które nie były jeszcze narażone na utratę liści, także rozpoczęły nadprodukcję śmiertelnej substancji. Wniosek mógł być tylko jeden – informacja o zagrożeniu została przekazana kolejnym roślinom. Jak to możliwe, że drzewa kontaktowały się ze sobą? Tajemniczym przekazicielem informacji okazał się dobrze nam znany gaz – etylen. Wytwarzany przez drzewo równolegle z taniną i niesiony wiatrem, stanowił rozpoznawany przez inne drzewa sygnał alarmowy. W promieniu 50 metrów uruchamiał się łańcuch informacyjny aktywujący proces obronny kolejnych drzew.
Południowoafrykańska historia miała ciąg dalszy. W 1997 roku ekolog lasu, profesor Suzanne Simard z Kanady, opublikowała wyniki badań podziemnych sieci mikoryzowych, które mówiły o możliwej komunikacji między drzewami całych zespołów leśnych. Ta historia jest już na tyle niesamowita i przełomowa, że wrócę do niej w dalszej części postu.
Motyl z dyplomem z fizyki
W lasach równikowych żyje motyl z gatunku rusałkowatych (Morpho Menelaus). Jego skrzydła mają piękną błękitną barwę z lekko metaliczną poświatą. Co w tym zaskakującego? W ciemnozielonej dżungli niebieski kolor okazuje się najbardziej kontrastową i pożądaną barwą tam, gdzie chodzi o bycie widocznym z daleka. Dla tego gatunku ma to znaczenie. Sęk w tym, że skrzydła naszego motyla wcale nie są niebieskie! Jednak ilekroć będziemy przyglądać się jego skrzydłom, zawsze zobaczymy ów piękny, błękitny odcień.
O co tu chodzi? W świecie zwierząt wytworzenie niebieskiego barwnika jest ekstremalnie trudne i mówiąc ludzkim językiem, drogie. Co zatem zrobiła natura? Zamieniła chemię na fizykę. Wyposażyła skrzydła motyla w specyficzną konstrukcję chitynową, której architektura sprawia, że fale świetlne o długościach odpowiadających barwie czerwonej, żółtej i zielonej wzajemnie się wygaszają. Chitynowe rusztowanie preferuje fale niebieskie, które nakładając się na siebie zgodnie z zasadami mechaniki klasycznej, ulegają wzmocnieniu. Skutek? Motyl tworzy pożądany kolor skrzydeł, wykorzystując nie pigment, a złożone prawa fizyki. Obserwator ulega złudzeniu – takie przyrodnicze czary-mary.
Gąsienice mądrale
Działania, które zwykliśmy postrzegać jako głęboko przemyślane czy inteligentne, w przyrodzie występują nagminnie. Gąsienice Tortricidae składające swe jaja na liściach drzew mają problem. Ich jaja bywają smakołykiem dla niektórych gatunków ptaków, co zagraża rzecz jasna przedłużeniu gatunku. Co może biedna gąsienica? Ano może lekko nadgryźć ogonek liścia, na którym składa swe jaja, wskutek czego ten zacznie usychać, zwijając się w rulon. To czyni jaja niewidocznymi dla ptaków.
Jednak skrzydlaci amatorzy jaj także potrafią zadbać o swój interes. Z czasem ptaki zauważyły, że prawdopodobieństwo znalezienia jaj jest wyższe właśnie w zwiniętych płatkach liści. Pojedynek przegrany? No niekoniecznie. Gąsienica ponownie wykazuje się niezłym sprytem. Nadgryza nie tylko liść, na którym złożyła jaja, ale także wiele innych dookoła. Mądrze zakłada, że głodny ptak, rozczarowany pustymi rulonami z liści, porzuci pomysł zbadania wszystkich. W ten oto sposób natura utrzymuje równowagę w przyrodzie. Do pytania, jakim sposobem gąsienica odkrywa opisany ochronny algorytm, podobnie jak do sformułowań typu „mądrze zakłada” także jeszcze wrócę.
Mrówki hodują grzyby
Mrówki darzymy sympatią i często podziwiamy je za pracowitość. Mają one jednak wiele więcej zadziwiających cech. Ludzie od wieków hodują zwierzęta, ale to mrówki były pierwsze. Gatunek zwany grzybiarkami hoduje sobie grzyby w celach konsumpcyjnych. Proceder trwa już tak długo, że grzyby kompletnie zatraciły umiejętność samodzielnego rozmnażania się. To mrówki wytwarzają ich „sadzonki” i przekazują je kolejnym mrówczym pokoleniom. Małe robotnice nie tylko karmią swoje grzyby, ale także je leczą, utrzymują optymalne warunki rozwoju i chronią. Może brzmi to banalnie, ale mamy do czynienia ze złożoną i idealnie prowadzoną hodowlą.
Wspomniałem o leczeniu – niektóre gatunki mrówek potrafią leczyć swoich rannych żołnierzy. Wytwarzają specjalną substancję o złożonym składzie, która nałożona na mrówcze rany, kilkukrotnie obniża wskaźnik śmiertelności.
Grzyby atakują mrówki
Niektóre gatunki grzybów prowadzą wobec mrówek działania jakby odwetowe. Także wykorzystują mrówki w procesie rozmnażania, lecz czynią to w przerażający sposób. Aby rozsiać swoje zarodniki, muszą wspiąć się na liście pewnej rośliny rosnącej kilkadziesiąt centymetrów nad ziemią. Grzyby nie umieją się wspinać, mrówki tak. Na swoje nieszczęście, bo grzyby z rodzaju Ophiocordyceps, wyznając zasadę „cel uświęca środki”, infekują mrówkę, przejmując niejako jej mózg. W efekcie mrówka przekształca się w rodzaj sterowanego przez grzyba zombie i wykonując jego polecenia, wspina się na rosnący wyżej liść. Następnie wgryza się w niego i dokonuje mrówczego żywota. A grzyb? Wydostaje się z mrówczej głowy i uwalniając zarodniki namnaża się, skazując tym samym kolejne mrówki na tragiczny koniec.
Inteligentne działanie, czy miliardy lat chemicznego dopasowania i fizyki przetrwania?
Maszyny nieredukowalne
Fascynują nas procesy w przyrodzie i chętnie widzimy w nich przejaw inteligentnych, celowych działań. O tym, jak trudno zaakceptować wyjaśnienia przyrodników, że to ani inteligencja, ani świadomy projekt – niech świadczy dyskusja, jaka nie tak dawno przetoczyła się przez świat nauki. Dotyczyła ona tak zwanych maszyn nieredukowalnych. Za przykład posłużyła budowa wici bakteryjnej. Dokładne badania wskazują, że mechanizm wprawiający w ruch wić, czyli jej silnik (dosłownie), pod kątem złożoności i zastosowanych rozwiązań bardzo przypomina współczesne napędowe systemy inżynieryjne. Kluczowym stwierdzeniem miała być teza, że owo rozwiązanie nie mogło powstać drogą ewolucji, bowiem całość działa wyłącznie przy założeniu, że mamy wszystkie elementy tworzące silnik tu i teraz. Usunięcie dowolnej składowej wyklucza działanie silnika. Nie da się więc zastosować inżynierii wstecznej i opisać poprzedzających stan obecny faz rozwoju napędu.
Natura tak nie działa, nie tworzy rozwiązań celowych, wniosek zatem nasuwa się sam: złożoność i nieredukowalność mechanizmu napędowego wici bakterii jest wynikiem projektu, nie ewolucji. Waga tego twierdzenia w przypadku udokumentowania jego prawdziwości byłaby niewyobrażalna. Kolejne badania wykazały jednak, iż założenia teorii były błędne i powinniśmy w pełni zaakceptować ewolucyjny proces powstania mechanizmów napędowych tego typu.
Podziemna giełda towarowa
Wróćmy jeszcze do królestwa grzybów. To ogromny i wciąż jeszcze mało zbadany ekosystem. A dlaczego warto poświęcić mu więcej uwagi? Wyobraźmy sobie… albo nie, to nie jest kwestia wyobraźni. Udajmy się do lasu, parku czy nawet na łąkę. Zdejmijmy pod naszymi stopami jakieś dwadzieścia pięć centymetrów gleby. Oto co możemy zobaczyć.
Podziemna, rozgałęziona niekiedy na dziesiątki i setki kilometrów kwadratowych sieć grzybni. Komunikująca się z roślinami, prowadząca nieustannie trwający transfer zasobów. To fakty naukowe, nie fikcja. Patrzymy na system, w którym towarem wymiennym są składniki chemiczne i odżywcze. Stosowane rozwiązania w żaden sposób nie odbiegają od transportowych sieci logistycznych stworzonych przez wspomaganego komputerem człowieka. Optymalizacja transportu, regulacje reagujące na ekspansję lub zagęszczanie się sieci. Rozmiar nie ma znaczenia, wydajność pozostaje ta sama.
W logistyce transportu u ludzi nazywa się to Service Level Agreement: umowa między dostawcą a klientem, określająca mierzalne standardy jakości, czasy reakcji i naprawy awarii. Grzybnia standardy ma identyczne przy znacznie wyższej złożoności sieci. System zarządzania zapasami, rozgałęzienia i fuzje, analiza potrzeb, zysków i kosztów. DHL, UPS, AMAZON robią dokładnie to samo. Powtórzę – niezależnie jak bardzo sieć się rozrośnie, wydajność systemu pozostaje bez znaczących odchyleń. Nie każdy czuje, jaki ciężar ma to zdanie.
To tu odnajdujemy finał badań Suzanne Simard. Rośliny, integrując swoje systemy korzenne z podziemnym światem grzybni, stworzyły system komunikacji i wsparcia wykraczający poza granice gatunku. Efekt? Ukryta pod naszymi stopami podziemna ogromna giełda towarowa. Bez centrali, menadżerów, cyfrowego wsparcia. Nic innego jak emergentna inteligencja, prawda? Jeżeli jakaś roślina w obszarze sieci ma więcej słońca i jest bogatsza np. w cukry, oddaje nadwyżkę do grzybni, która w zamian wynagradza ją większą ilością dostarczonego fosforu. Jeżeli w jakimś miejscu wystąpi niedobór określonego pierwiastka, grzyb nie odcina rośliny z łańcucha dostaw, ale przychodzi z pomocą. Wolny rynek i kooperacja, wymiana informacji. W niezłej skali, prawda?
Magia liczb
Skala to osobna kategoria w przyrodzie, a nasz problem. Uświadomienie sobie rozmiaru niektórych zjawisk – nie tylko tych kosmicznych – bywa wyzwaniem dla naszej wyobraźni, niekiedy wręcz niemożliwym do spełnienia. Miliard lat świetlnych, milionowa część milimetra, milion lat – tylko wydaje nam się, że wiemy o czym mówimy. Można prościej: Ile litrów krwi każdego dnia przepompowuje nasze ważące ok. 350 gramów serce? Jak napiszę, że przepływa przez nie 7000 litrów na dobę, to ile to jest? Ano 35 dwustulitrowych beczek. Pięć razy sprawdzałem, czy to prawda.
Każdy z nas nosi w sobie około 380 bilionów wirusów. Nie wiem, czy to dużo, czy mało.
71 procent powierzchni Ziemi to oceany i morza. Średnia głębokość oceanu to ponad trzy i pół kilometra. Sporo mamy tej wody, ale uświadamiamy sobie tę potęgę chyba dopiero na filmach o tematyce morskiej. Niewinne pytanie: czego jest więcej – cząsteczek wody w szklance wody czy szklanek wody we wszystkich morzach i oceanach? No właśnie. Gdy sam poznałem odpowiedź, poczułem się dziwnie, patrząc na filiżankę z wodą. Tam wewnątrz jest kosmos. Możecie na własną rękę sprawdzić obliczenia, w końcu mamy AI. Praktycznie nie ma też możliwości, by w waszej (i mojej też) szklance porannej herbaty nie było cząsteczek wody, którą kiedyś pił Cezar, Leonardo da Vinci czy sam Budda.
Ta wyliczanka to dla nas abstrakcja i między innymi dlatego, niektóre poparte nauką argumenty zdają się nie przemawiać do nas swoją rzeczywistą siłą.
To jest ta Inteligencja czy jej nie ma?
Im będziemy sięgać głębiej, tym większy będzie nasz podziw. I zawsze będzie pojawiać się pytanie: jak to możliwe, skąd tak inteligentne rozwiązania? Skąd u gąsienicy i innych zwierząt objawy celowego, mądrego działania niepoparte budową odpowiednio rozwiniętego układu nerwowego? Przecież to nie może być zwykły przypadek.
Ewolucjoniści versus kreacjoniści. Za pierwszymi stoi obecna nauka, z drugimi sceptycyzm, niedowierzanie i ludzka intuicja. Richard Dawkins i jego Ślepy zegarmistrz – świat bez projektanta, w którym ślepe mechanizmy dają złudzenie projektu, kontra Michael Behe, autor koncepcji „nieredukowalnej złożoności” i inni, którzy nie ustaną w poszukiwaniu dowodu inteligentnego projektu.
Warto pamiętać o dwóch aspektach. Miliony lat, miliony mutacyjnych pomyłek, miliony rozwiązań konkurujących skutecznością. I drugi aspekt: ludzka perspektywa i ocena wynikająca z własnych codziennych doświadczeń. Z pełnym metafor językiem, narzucającym określone i proste schematy myślenia.
Gąsienica nie przewiduje, a grzybnia nie zarządza całością, nie ma strategii, nie decyduje globalnie. Reaguje lokalnie na określone gradienty – stężenia, wilgotności, pH, temperatury. Szybciej tam, gdzie energia rośnie, wolniej tam, gdzie jest jej mniej. Ekonomia przetrwania, pojedyncza strzępka w przyjaznym środowisku rozgałęzia się, spotykając inną – łączy się z nią, prawo mechaniki płynów. To nie nadrzędna inteligencja, ale fizyka i chemia, która z upływem setek tysięcy i milionów lat tworzy tak perfekcyjne zależności, struktury i zjawiska. Nie ogarniamy tej skali i inaczej rozumiemy rachunek prawdopodobieństwa. To wszystko jest piękne, niesamowite i nieprawdopodobne. Ale prawdziwe.
Jednak po zagłębieniu się nieco w literaturę przedmiotu podziw wzbudzają także obecne dokonania naukowe i skala poznawcza procesów, jakimi zajmują się dziś biolodzy molekularni, genetycy, biotechnolodzy, mikrobiolodzy czy bliżsi nam zapewne botanicy i zoolodzy. Wnioski Darwina mają dziś zupełnie inne, o wiele dalej sięgające podstawy.
Oczywiście zawsze zostaje margines na to, czego jeszcze nie wiemy. Szanuję naukowców, którzy uważają, że warto o tym przypominać. Pokusa kreacjonizmu, pokusa widzenia inteligentnego projektanta, wciąż jest silna i na swój sposób przecież zrozumiała. Ostatecznie są w naturze prawa stanowiące fundament istnienia materii (i energii) wraz z relacjami, jakie w niej zachodzą.
Pytania będą powracać. Złożoność świata jest także jego fundamentalną cechą, a nasze rozumienie wciąż nie dość doskonałym. Na nasze szczęście, bo kim bylibyśmy bez wyzwań, bez genu ciekawości, który niczym igła magnesu nieustannie kieruje nas na naszą niezbadaną jeszcze północ.
Marek Kantar
Dodaj komentarz