Model symbiózy

By daimonion , 17 apríl 2024

Veľkú oblasť biologických javov nedokážeme popísať výkladovým rámcom fyziológie, prírodným výberom, či molekulárnou biológiu. Ide o oblasť vzťahov medzi organizmami, najmä symbiotických. Výkladový rámec musí byť iný, vzťahový, relačný. Pre vysvetlenie hlavných vývojových trendov v symbiotickom vzťahu medzi sapientami a svetom mémbiontov potrebujeme vychádzať z teoretického modelu symbiózy, ktorý bude schopný popísať javy dvoch svetov — organického a mémového — jednotným spôsobom. K tomuto účelu naviažem na  učenie estónskeho (východopruského) biológa Jakoba von Uexküll o vzťahu organizmu ku svojmu prostrediu [1].

Model organizmu

Uexküll chápe každý organizmus vo vzťahu k jeho prostrediu ako do toho prostredia včlenený cez znaky, ktoré majú preň životný význam. Všetky znaky prostredia, ktoré majú pre organizmus nejaký význam tvoria dokopy jeho Umwelt. Všetky významy zasa jeho Innenwelt. Každý organizmus o svojom prostredí vie iba to, čo je súčasťou jeho Umweltu, zároveň však cez svoj Umwelt spoluvytvára svoje prostredie.

Nevymyslím lepší príklad ako sám Uexküll. Kliešť, ktorý striehne v tráve na hostiteľa zacíti pach kyseliny maslovej, ktorý vylučujú na pokožke všetci cicavci. Molekuly tohoto pachu sú pre kliešťa znakom jeho Umweltu, ktorého význam v Innenwelte je: blízko je vhodná potrava. Nič viac o koristi nepotrebuje vedieť. Ako je veľká, akú má minulosť, farbu, osrstenie, atď. Kyselina maslová plne reprezentuje význam koristi. Ak sa podarí kliešťovi dostať na pokožku hľadá na nej najteplejšie miesto, znak jeho Umweltu, pretože pod teplejším miestom býva krvná cieva s potravou pre kliešťa, čo je význam v jeho Innenwelte: zabodni sosák do tohoto znaku a saj.

Základný model Umwelt-Innenwelt
Obrázok 1. Umwelt-Innenweltový model organizmu v prostredí

Obrázok 1 reprezentuje model organizmu v jeho prostredí v zmysle Uexküllovho učenia. Šedý amorfný útvar je fyzický organizmus, farebne vyznačené útvary sú funkčné prvky modelu. Organiuzmus vystupuje ako subjekt a entity prostredia voči nemu ako objekty, repezentované svojimi znakmi (fialová hviezdička a modrý päťuholník). Organkizmus je funkčne tvorený Innenweltom oddelným od prostredia Umweltom. Znaky Umweltu sú v princípe dvoch typov:

  • Merkmal — je znak, ktorý rozpoznáva organizmus na objekte. Tento znak  má v Innenwelte organizmu nejaký význam. Napríklad spomínaná kyselina maslová. Všetky Merkmaly spolu tvoria časť Umweltu, ktorú Uexküll nazval Merkwelt (svet znakov). Na obrázku je vyznačený žltou farbou. Merkmal organizmus rozpoznáva pomocou Rezeptora, ktorý je na obrázku znázornený ako žlté kliešte, ktoré presne zapadajú na tvar fialovej hviezdy reprezentujúcej znak objektu. Recptorom v prípade kliešťa bude nejaký zmyslový orgán posiaty bunkami, ktoré majú na povrchu molekulu presne obklopujúcu nejakú časť molekuly kyseliny maslovej.
  • Wirkmal — je znak objektu, na ktorý organizmus pôsobí. Napríklad pokožka cicavca. Všetky Wirkmaly spolu tvoria časť Umweltu ktorej hovoríme Wirkungswelt (svet pôsobenia). Na obrázku je vyznačený modrou farbou. Na Wirkmal objektu organzmus pôsobí nejakým Effektorom, ktorý je presne tvarovaný a prispôsobený na svoj účel daný významom v Innenwelte. Effektor je na obrázku vyznačený ako modré kliešte, ktoré presne uchopujú tvar znaku objektu znázornený ako modrý päťuholník. V našom príklade to môže byť sosák, ktorý je tvarovo a funkčne dokonale uspôsobený na prerazenie pokožky a satie krvi z kapiláry.
Situáciu, kedy organizmus rozpozná Merkmal v prostredí svojím Rezeptorom, nájde vo svojom Innenwelte patričný význam a následne pomocou Effektora zapôsobí na objekt Uexküll nazval Funktionskreis, funkčný kruh, alebo funkčný okruh. Ak to čitateľovi pripomína Pavlovov reflexný oblúk, tak je na správnej ceste, pretože celý nervový systém je na tom založený. Vzťah organizmu k jeho prostrediu sa dá charakterizovať ako sada všetkých jeho Funktionskreisov. Cez Funktionskreisy tvoria všetky organizmy spolu s neorganickou prírodou jeden vzájomne previazaný ekosystém.

Význam Uexküllovho učenia je v tom, že umožňuje podobný výkladový rámec tých biologických javov, ktoré Darwinov model evolúcie prostredníctvom prírodného výberu vysvetliť nevie, obzvlášť javy symbiotické [2].

Variabilita znakov a významov

Variabilný model Umwelt-Innenwelt
Obrázok 2. Umwelt-Innenweltový model s variabilitou
Znaky organizmov a významy znakov podliehajú mutáciám, čím vzniká ich variabilita. Táto ťažko popierateľná skutočnosť vnáša do Uexküllovej predstavy evolučnú dynamiku. Napríklad mutácia Merkmalu jedného organizmu môže byť zrazu zrozumiteľná pre Rezeptor iného organizmu, čím sa vytvorí úplne iný vzťah v ekosystéme.

Túto situáciu zobrazuje obrázok 2. Rezeptor a Effektor subjektu na ňom predpokladajú na objekte nejaký tvar Merkmalu (hviezdička). Ten sa však môže odlišovať (dvojitá šípka), pričom aj tento tvar Merkmalu je Rezeptrorom rozpoznaný. Podobná situácia môžed nastať s Effektorom. Nemusí to značiť nič viac ako omyl, rovnako však môže vzniknúť nová skutočnosť pre subjekt aj objekt, napríklad symbióza.

Symbióza

Model mutuálnej symbiózy
Obrázok 3. Model mutuálnej symbiózy
Pomocou Uexküllovej predstavy si môžeme ukázať teoretický model symbiózy, napríklad mutuálnej na obrázku 3. Princíp je v tom, že oba symbionti sú si vzájomne objektami. Čo je Merkmalom jedného je významom pre druhého a naopak.

Ako príklad si môžeme uviesť mutuálnu symbiózu medzi včelou a kvetom. Merkmal molekúl nektáru, alebo fartby kvetných lupienkov pre včelu v jej Innenwelte značí potrava. V Innenwelte kvetu má Merkmal chĺpkov na tele včely význam opelenia. Nemusí nás mýliť, že kvet nemá oddelený Rezeptor a Effektor, ale oboje je lokalizované v peľových tyčinkách a Funktionskreis nastal v momente prenosu peľových zrniek na včelu.

Aby sa vytvorila symbióza nestačí iba variabilta v Umwelte organizmu, podstatné je, aby sa v jeho Innenwelte našiel zodpovedajúci význam. Kvet sa dokáže opeľovať aj pomocou vetra, ale ten kvet, ktorý produkuje Effektor nektáru má viac potomkov, takže tento Merkmal jeho Umweltu je pozitívne selektovaný prírodným výberom.

Symbiot

Symbiot
Obrázok 4. Symbiot
Vytvorením symbiózy vzájomným prepojením Innenweltov cez oddelené Umwelty vzniká spoločný Innenwelt, obsahujúci významy symbiózy. Oba symbionti súčasne pôsobia voči ostatnému prostrediu ako jeden systém, jeden celok. Ich spojenie vytvára pre okolie novú skutočnosť, nech už ide o mutuálnu, komensálnu, parazitickú alebo endo- symbiózu.

Napríklad krab pustovník, ktorý si na chrbte nosí pŕhlivú sasanku získal ochranu pred predátorom, ktorá nie je súčasťou jeho Innenweltu, ale vyplýva zo symbiózy. Sasanka ochraňuje kraba, čo tiež nevyplýva z jej Innenweltu. Tento význam ochrany je významom symbiózy kraba a sasanky, teda spoločného Innenweltu. S tým súvisí aj vytvorenie spoločného Umweltu, pretože krab získal Merkmal sasanky, pŕhlivosť, ktorý vystavuje svojim predátorom.

Ak má niečo svoj Umwelt a Innenwelt, tak to má charakter organizmu. Nazývam ho symbiot. Nevyvinul sa vertikálnou evolúciou z nejakého predka, ale horizontálnou spojením dvoch, alebo viac, organizmov, z ktorých každý je výslednicou svojej vlastnej vertikálnej evolúcie. Symbiot vystupuje voči selekčnému tlaku prírodného výberu svojimi znakmi rovnako, ako každý z jeho symbiontov a stáva sa pôsobiskom vlastnej vertikálnej evolúcie, čomu sa zvykne hovoriť symbiogenéza. Symbiot sa vzťahuje k prostrediu ako každý organizmus, má preto vlastnú intencionalitu.

Symbiot
Organizmus tvorený najmenej dvoma symbiontami, ktorý má vlastný Umwelt a Innenwelt.
  1. Bližšie o význame Uexkülla a jeho učení nájdeme v biosemiotickej literatúre, napríklad v zborníku Karel Kleisner, Uexküll, J. von, Kliková, A., Markoš, A., Kouba, P., Stella, M., Witzany, G., & Havlíček, J. (2006). Umwelt — zborník (Alice Kliková & K. Kleisner (eds.); Amfibios, Vol. 4). Pavel Mervart 2006.
  2. Podrobný rozbor otázky, prečo sa nedá prostredníctvom darwinistického princípu evolučnej súťaže vysvetliť spolupráca organizmov hlavne v podobe symbióz nájdeme napríklad v Gontier, N. (2007). Universal Symbiogenesis: A Genuine Alternative to Universal Selectionist Accounts. Symbiosis, 1(44), 167–181. https://philarchive.org/rec/GONUSA