B/467: I.Stewart, J.Cohen - Wytwory rzeczywistości. Ewolucja umysłu ciekawego







Wstecz / Spis
Treści / Dalej
ROZDZIAŁ 6
SIEDLISKA NEURONÓW
Jeden z epizodów serialu telewizyjnego Trials of Life (Utrapienia życia) wiązał się ze sfilmowaniem godnego uwagi zachowania pewnej błonkówki z rodziny nastecznikowatych. Samica znajduje pająka ptasznika, żądli go w celu sparaliżowania i zaciąga do swej jamki. Potem składa w jego ciele jaja, żeby wylęgnięte z nich larwy miały własne, pewne źródło pożywienia. A przynajmniej tak się twierdzi we wszystkich podręcznikach. Pierwsza próba sfilmowania takiej sekwencji zdarzeń udała się znakomicie
poza tym, że pod sam koniec samica zapomniała o złożeniu jaj. Następna próba rozwijała się bardzo pomyślnie, póki nie nadleciał ptak, który zjadł błonkówkę. Przy trzeciej próbie nastecznik nie zdołał znaleźć pająka... itd., w sumie tuzin czy więcej prób. Żadna z filmowanych samic nie zdołała ukończyć tej sekwencji zgodnie z podręcznikowym opisem. Mimo to ostatecznie nakręcono świetny film: zmontowano zdjęcia kilku różnych nasteczników, by dokładnie odtworzyć podręcznikową opowieść. Powinno się jednak wybaczyć komuś, kto wyciągnął stąd wniosek, że prawdziwe błonkówki nie czytają podręczników.
W poprzednim rozdziale wprowadziliśmy ważne rozróżnienie cech uniwersalnych i parafialnych w ewolucji i mimochodem przekonywaliśmy, że inteligencja jest uniwersalną strategią ewolucyjną, na którą z dużym prawdopodobieństwem można trafić wszędzie tam, gdzie życie wystarczająco się zakorzeniło. W tym rozdziale potraktujemy ten temat subtelniej, badając ewolucję inteligencji na naszej własnej Ziemi. Ortodoksyjna wersja tej historii ma charakter redukcjonistyczny. Zaczyna się od szczątkowych narządów zmysłów, przechodzi do komórek nerwowych łączących się w sieci i coraz sprytniejszych, a osiąga kulminację w szczególnie sprytnej sieci komórek nerwowych, zwanej mózgiem Alberta Einsteina. Będziemy to nazywać teorią "sprytnej komórki nerwowej". Jest to opowieść fascynująca i ma tylko jedną wadę
pomija większość spraw związanych z ewolucją inteligencji. Dopóty stworzenia nie mogą się stać inteligentne, dopóki nie ma czegoś, wobec czego można być inteligentnym. Zatem musimy się zająć niektórymi pytaniami postawionymi na początku Wytworów, dotyczącymi związku między ludzką inteligencją i ludzką kulturą. Będziemy przekonywać, że jest to para połączona przez współudział, współewoluująca, karmiąca się sobą nawzajem, wspólnie modyfikująca się na każdym etapie.
Mimo wszystko trudno nie zacząć od mózgu, więc tak właśnie zrobimy. Opowieść o mózgu jest nierozerwalnie spleciona z opowieścią o komórkach nerwowych, ponieważ sieci komórek nerwowych stanowią zarówno "maszynerię", jak i "moc obliczeniową", konieczne do działania mózgu. Jest ona też nierozerwalnie połączona z rozwojem zmysłów, gdyż początkowo głównym powodem posiadania komórek nerwowych było interpretowanie sygnałów odbieranych przez narządy zmysłów i reagowanie na te sygnały. Komórki nerwowe są również zamieszane w sprawy ruchu, a więc wszystkie aspekty istot żywych
zmysły, ruch, mózg i inteligencja
tworzą jedną całość. Zwykle opowiada się tę historię tak, że najpierw omawia się zmysły, potem komórki nerwowe, a wreszcie mózg, i do pewnego stopnia pójdziemy tym samym tropem. Będziemy jednak twierdzić, że ani zmysły, ani mózg nie mogą się rozwinąć osobno: zmysły nie mogą wyjść poza dość szczątkowy stan bez mózgu, który je interpretuje, kontroluje, dostraja
i na nie reaguje; mózg nie powstałby, gdyby nie miał czegoś, co by go mogło zająć, toteż zmysły wydają się możliwością dość oczywistą. Zatem zmysły i mózg rozwijały się we wzajemnym oddziaływaniu.
Nasze mózgi są adaptowalnymi maszynami powszechnego użytku. Zamiast reagować w wyspecjalizowany "mechanicznie", odruchowy sposób, mózgi mogą się przystosowywać, uczyć i zmieniać. Opowieść o mózgu to historia rezonansu Murphy'ego: przypadkiem mieszkamy w takim rodzaju wszechświata, w którym istnieją wszystkie składniki potrzebne do utworzenia mózgu, mózgi zaś są tak pożytecznymi wynalazkami, że w takim wszechświecie pojawią się nieuchronnie. Istnieją powody, dla których ewolucja mogła faworyzować adaptowalne układy nerwowe powszechnego użytku
a czego ewolucja zapragnie i co może dostać, to faktycznie dostanie. Nawet najbardziej przewidywalne potrzeby zwierząt nie są najlepiej zaspokajane przez układ nerwowy, który przypomina tandetną zabawkę elektroniczną, zaprogramowaną do wykonywania jedynie kilku rutynowych funkcji. Na przykład pomyślcie o stworzeniu równie "prostym" jak filtrujący wodę zjadacz planktonu. Mimo że jego pokarm może zawsze mieć ten sam kształt, rozmiar
i naturę, to w określonych warunkach jego rozkład przestrzenny nie zawsze jest równomierny. W takiej sytuacji zwierzę potrafiące połączyć swój rutynowy program zdobywania pokarmu z bardziej elastycznym programem poruszania się, który może je skierować w miejsca bardziej obfitujące w pożywienie, zdobędzie przewagę. Będzie miało liczniejsze potomstwo niż jego osiadli krewniacy, którzy tylko siedzą w miejscu i czekają, by pożywienie samo wpadło im do gęby, a ich potomstwo również będzie sprawniejsze w zdobywaniu pokarmu... i tak kolejny cykl rekurencyjny zrywa dotychczasowe zależności i zaczyna żyć własnym życiem. Istnieje wiele innych sposobów modyfikacji programu zdobywania pokarmu
na przykład zatrzymywanie pobierania pokarmu w sytuacjach, gdy nie ma żadnego pożywienia. Żeby takie ulepszenia były możliwe, zwierzę musi w jakiś sposób wykrywać, co się dzieje w jego otoczeniu, a to z kolei oznacza rozwój prostych narządów zmysłowych.
Te narządy zmysłów nie muszą być bardzo wrażliwe na bodźce, aby dawać przewagę nad pozbawionymi ich zwierzętami; grupa komórek, które reagują na jakiś związek chemiczny występujący w pożywieniu, zwiększa o parę procent ilość pobieranego przez zwierzę pokarmu; to wystarcza do niewielkiej zmiany wyniku "gry w rozmnażanie" na korzyść tego zwierzęcia. Ta maleńka przewaga, wzmocniona przez kolejne pokolenia, doprowadzi w końcu do dużej wygranej. Dlaczego tak się dzieje, dowiemy się, wykonując krótkie obliczenia w ramach
przyznajemy
bardzo uproszczonego modelu. Przypuśćmy, że zasoby pożywienia w konkretnym rejonie wystarczają na utrzymanie przy życiu dokładnie miliona zwierząt, które występują w dwóch odmianach
nazwijmy je połykaczami i zbieraczami. Obie odmiany rozmnażają się bezpłciowo, powiedzmy, że przez podział na dwa osobniki. Połykacze są osiadłe i czekają na zjawienie się pożywienia; zbieracze aktywnie polują, wykorzystując na tyle skuteczną grupę chemicznie wrażliwych komórek, że prowadzi to do powstania jednoprocentowej przewagi reprodukcyjnej nad połykaczami. Ponury Siewca zaczyna cały proces, dostarczając miliona organizmów w proporcji pół na pół: pół miliona zbieraczy i pół milion połykaczy. Ponury Kosiarz cicho zbiera żniwo, a następne pokolenie zawiera 502 488 zbieraczy i 497 512 połykaczy. (Te dwie liczby wyznaczamy dzięki regule, że obie w sumie muszą dawać milion, a ich wzajemny stosunek wynosi 1,01, co odzwierciedla jednoprocentową przewagę). Zasiano i zebrano następne pokolenie: zawiera ono teraz 504 975 zbieraczy i 495 025 połykaczy, a zatem przewaga procentowa tych pierwszych wzrosła. Po stu pokoleniach mamy 730 081 zbieraczy i tylko 269 919 połykaczy; po pięciuset
jest 993 140 zbieraczy i tylko 6860 połykaczy. W tysięcznym pokoleniu zostało jedynie 48 połykaczy, którzy stali się bardzo zagrożonym gatunkiem... Zanim pojawi się pokolenie numer 1400, znajdujemy 999 999 zbieraczy i tylko jednego, samotnego połykacza i to już jest koniec gry. W tempie jednego pokolenia rocznie zbieracze wykorzystali swą jednoprocentową przewagę i przez niecałe 1400 lat całkowicie zlikwidowali wszystkich połykaczy.
W ewolucyjnej skali czasu jest to śmierć gwałtowna.
Powodem tego szybkiego wymierania tylko nieznacznie mniej skutecznych połykaczy oraz równoczesnego wzrostu liczby zbieraczy jest to, że skumulowany skutek owej maleńkiej przewagi rośnie wykładniczo, w każdym następnym pokoleniu jest mnożony przez współczynnik 1,01. Dopóki współczynnik, przez który mnożymy, jest większy od jedności, dopóty wzrost wykładniczy prowadzi w szybkim tempie do naprawdę bardzo dużych liczb. W tym prościutklm modelu można zacząć od jednego zbieracza l 999 999 połykaczy, dając zbieraczowi przewagę równą zaledwie jednej setnej procenta
a on mimo to wygra. (Pamiętajcie, że oba gatunki rozmnażają się bezpłciowo). Prawdziwy świat jest, rzecz jasna, znacznie bardziej złożony, a więc ten typ argumentacji należy traktować jedynie jako bardzo ogólną wskazówkę, służącą do wyrobienia sobie intuicyjnego wyczucia skumulowanych skutków maleńkiej przewagi.
Oczywiście, prawdziwe organizmy nie czekają, aby ewolucjonista je policzył: każdy z nich jest, powiedzmy, w dziesięciu procentach genetycznie inny od reszty przedstawicieli swego gatunku, a wiele innowacji testuje się równolegle. W takim razie, ustanowiwszy w ciągu 1400 lat nową, wyczuwającą pożywienie grupę komórek, zbieracze nie będą stać w miejscu. Jeśli przez przypadek jeden z nich rozwinie grupę ulepszoną, dającą kolejny jeden procent przewagi, to ta sama historia powtórzy się w sposób rekurencyjny, a po 2800 latach ulepszenie posiądą wszystkie zwierzęta... i tak się to kręci. Można sobie wyobrazić, że po mniej więcej milionie lat aparat zmysłowy staje się zupełnie niezły
a milion lat to nadal niemal mgnienie oka w ewolucyjnej skali czasu. Minęło kilka miliardów lat, zanim autotroficzne bakterie wytworzyły dość tlenu i zmieniły obowiązujące wszystkich reguły; po 2,5 miliarda lat pojawiły się złożone stwory, takie jak my. A wiele zmian może nastąpić, i istotnie następuje, równolegle: można rozwijać uszy w tym samym czasie co oczy i nie trzeba czekać, aż jedne i drugie osiągną doskonałość, żeby tworzyć wymyślne zastawki serca czy sprytnie zbudowane płuca.
W dalszym ciągu tego rozdziału wrócimy jeszcze do ewolucji zmysłów. Najpierw jednak chcemy spojrzeć na kilka różnych ludzkich zmysłów, żeby stało się jasne, jak bardzo są złożone i zindywidualizowane i by dać jakieś pojęcie o tym, co musi wyjaśniać teoria ewolucyjna. Postanowiliśmy omówić oko, ucho i nos. Większość z was zna standardowe, okłamujące dzieci historyjki na temat oka i ucha, a jeśli ktoś ich nie zna, to za chwilę je tu przytoczymy, dodając do nich to i owo. Z kilku powodów nos jest bardziej tajemniczy. Obecnie dysponujemy technologiami naśladującymi pewne funkcje oka i ucha, mianowicie są to kamera i mikrofon, ale w użytku domowym nie ma żadnego sztucznego nosa (chociaż obecnie, na Wydziale Inżynierii i Chemii Uniwersytetu Warwick, takie urządzenie jest opracowywane). Co więcej, nauka badająca wzrok i słuch jest znacznie bardziej rozwinięta niż ta dotycząca powonienia. Tymczasem powonienie to fascynujący temat, a niedawne prawdopodobne osiągnięcie dotyczące zmysłu powonienia wzbogaca kilka istotnych wątków Wytworów. Z tego powodu omówimy po kolei wszystkie trzy zmysły. Pozostałe zmysły, odbierające bodźce smakowe (mocno powiązane z powonieniem), dotykowe, temperaturę, zmiany położenia ciała (tak, tak, wszystkich jest więcej niż pięć), są równie interesujące, ale tutaj wystarczą nam trzy.
Na początek: oko
Oko mimo złożonej budowy jest dość prostą konstrukcją: przypomina kamerę. Dokładniej mówiąc, to kamera przypomina oko, ponieważ oko było pierwsze. Mamy tu do czynienia z okłamującą dzieci historią. Oko to coś znacznie więcej niż kamera, jego kameropodobne właściwości zaś należą do cech najmniej interesujących. W królestwie zwierząt istnieje wiele różnych typów oka, a dziwne, wiełofasetkowe, złożone oczy muchy stanowią jego najlepiej znaną odmianę. My skupimy się na jednym typie oka
oku ludzkim. Zawiera ono powierzchnię światłoczułą (siatkówkę), soczewkę skupiającą światło na tej powierzchni, źrenicę regulującą poziom oświetlenia oraz rogówkę, która między innymi działa jako dodatkowa soczewka. Pomijając płyn wypełniający gałkę oczną, wszystko to wygląda bardzo podobnie do kamery: mamy nawet osłonę soczewki, chociaż damskie kamery na ogół nie ozdabiają swoich osłon cieniami do powiek. Na tym jednak całe podobieństwo się kończy. Ludzki układ wzrokowy nie służy jedynie do utrwalania obrazu na papierze fotograficznym: on przekazuje ten obraz do mózgu, gdzie obraz zostaje przetworzony na żywą, barwną, wyraźnie trójwymiarową reprezentację zewnętrznego świata, w której najważniejsze cechy zostają w jakiś sposób "oznakowane" odpowiednimi skojarzeniami: "To jest krowa, krowy dają mleko, a niektóre z nich zapadają na chorobę szalonych krów; to zielone coś to pole, a naprawdę to jest masa trawy; och, popatrz na te czerwone plamki
to muszą być maki!". Filozofowie nadają tym żywym wrażeniom nazwę qualia, czyli jakości; odgrywają one główną rolę w pytaniach dotyczących świadomości. Wrócimy do nich w następnym rozdziale, a teraz skupmy się na mechanice widzenia. Nasze oczy skaczą w tę i tamtą stronę, rzadko wpatrują się w coś przez czas dłuższy od ułamka sekundy i jedynie ta część scenerii, która znajduje się w osi oka, gdzie najlepiej można rozróżnić drobne szczegóły, jest widziana wyraźnie. (Skoncentrujcie się przez chwilę na widzeniu peryferyjnym: wszystko jest rozmyte, prawie zupełnie pozbawione rzeczywistych szczegółów). A przecież otrzymujemy silne, subiektywne złudzenie gładko połączonej, szczegółowej otaczającej nas rzeczywistości (filozofowie nazywają to problemem związania). Najwyraźniej mózg musi się nieźle napracować nad uzyskaniem tego złudzenia
i nie tylko mózg. Siatkówka poddaje strumień danych wzrokowych "obróbce wstępnej", jeszcze zanim mózg się do nich dobierze.
Szczególnie interesujące jest widzenie barw. Rozróżnianie kolorów zawdzięczamy trzem różnym rodzajom komórek światłoczułych, znanym jako czopki, które selektywnie reagują na światło w różnych zakresach długości (w przybliżeniu: czerwone, zielone i niebieskie). Posunęlibyśmy się jednak zbyt daleko w dosłowności opisu, gdybyśmy uznali nasze rozróżnianie barw za detektor długości fali. Oko nie analizuje padającego światła, nie "odczytuje" jego długości i nie zagląda do tablic, by stwierdzić, że dane światło jest czerwone. Dzieje się zupełnie co innego: światło o tej długości działa na czopki "czerwone" silniej niż na dwa pozostałe typy, a nasz mózg jest tak nastawiony, że wtedy "widzi" czerwień. Długość fali to cecha rzeczywistości, a przynajmniej fizyczne pojęcie rzeczywistości, czerwień zaś to wytwór rzeczywistości.
Chociaż oko pod wieloma względami przypomina kamerę, w istocie jest czymś zupełnie innym. Bez mózgu interpretującego jego sygnały nie powstają żadne obrazy. Istotnie, zanim zwierzę będzie zdolne do prawidłowego widzenia, w czasie rozwoju jego układ oko-mózg musi zostać dostrojony. Doświadczenia wykazały, że jeśli w odpowiednio wczesnym etapie rozwoju kocięta nie zostaną poddane działaniu linii poziomych, to wyrosną na dorosłe osobniki niezdolne do "widzenia" linii poziomych. Zatem oko może odbierać sygnały wejściowe, ale układ oko-mózg może nie wiedzieć, jak należy je interpretować: układ ten nie potrafi stworzyć odpowiednich wytworów z własnych percepcji rzeczywistości, ponieważ nigdy nie odebrał stosownego przeszkolenia.
Teraz uszy.
W standardowej okłamującej dzieci opowieści ucho przypomina mikrofon. Zbiera fale dźwiękowe, wibracje powietrza i przesyła je w dół, do czegoś w rodzaju tuby. Ów zabawny twór, na którym opieramy tylne części naszych okularów, jest pofałdowany dlatego, że właśnie taki jego kształt pozwala uchu sprawnie zbierać dźwięki. Tuba kieruje fale dźwiękowe do błony bębenkowej usznej, wywołując w nim drgania odpowiadające oryginalnym dźwiękom. Te na razie mechaniczne drgania są przekazywane do ucha wewnętrznego za pośrednictwem przemyślnego układu malutkich kosteczek. Tam wchodzą do ślimaka błędnika, spiralnej struktury, wzdłuż której znajduje się błona podstawna. Błona jest pokryta komórkami z wypustkami, połączonymi z komórkami nerwowymi. Różne obszary ślimaka reagują na dźwięki o różnej częstości; wypustki przechwytują drgania, a komórki nerwowe przekazują ten fakt do mózgu, który zbiera wszystkie dochodzące informacje, tworząc percepcję dźwięku. Reakcje ucha są reakcjami typu logarytmicznego: to, co wydaje się nam ustalonym przyrostem poziomu hałasu, w rzeczywistości jest podwojeniem energii fali dźwiękowej. Umożliwia to nam wykrywanie dźwięków o bardzo małej energii, jak szelest zeschłych liści, a zarazem nie doprowadza do zupełnego zniszczenia uszu pod wpływem odgłosu padającego drzewa. Opis ten przypomina działanie mikrofonu podłączonego do magnetofonu, który odgrywa rolę podobną do mózgu.
Teraz jednak okłamująca dzieci opowiastka staje się nieprawdopodobna, ponieważ
inaczej niż mikrofon
ucho potrafi się przystosować. Istnieje więcej połączeń nerwowych prowadzących z powrotem, od mózgu do ucha, niż tych, które biegną z ucha do mózgu, ich rolą zaś jest umożliwienie uchu takiej zmiany własnej konfiguracji, żeby dźwięki ważne dla mózgu stały się szczególnie łatwe do wykrycia. Jest to skomplikowane: nawet czysty ton o pojedynczej częstości sprawia, że ze ślimaka dociera do mózgu wiele różnych sygnałów. U ludzi w czasie rozwoju niemowlęcego ucho jest specjalnie dostrajane, by odbierać dźwięki takie jak mowa
w różnych kulturach, wykorzystujących w swych językach różnorodne dźwięki składowe, ucho dostrajane jest w rozmaity sposób. Małe dziecko dopóty gaworzy, używając wszystkich fonemów, dopóki jego mózg nie porówna gaworzenia z językiem rozbrzmiewającym dokoła i nie oczyści się tak, że zaczyna produkować tylko te fonemy, które słyszy
zarazem tracąc zdolność wykrywania fonemów, które nie dość często występują w języku otoczenia. I wreszcie nasze danie główne: nos.
Węch jest niezwykłym zmysłem, nawet jeśli patrzymy na niego z perspektywy dziwacznych norm ewolucji. Jest to zmysł pradawny, być może najdawniejszy, być może sięga miliarda lat wstecz, a może i więcej. Biegnące od nosa połączenia zmysłowe łączą się bezpośrednio ze starymi, pierwotnymi obszarami mózgu. Zapach może przywołać jakieś dawno ukryte wspomnienia w sposób nagły i bardzo żywy: przelotny zapach perfum może cofnąć starego człowieka do Paryża z lat jego młodości. Dzieje się tak przypuszczalnie dlatego, że te regiony ludzkiego mózgu, które niegdyś służyły przetwarzaniu zapachów, zostały przejęte przez pamięć. To również może być przyczyną, dla której węch u ludzi jest zmysłem zaniedbywanym. Istotnie, dorośli w większości nie są zdolni do wykrycia przynajmniej jednego zapachu uważanego przez innych za bardzo wyraźny
na przykład zapachu potu. To jest trochę tak, jakbyśmy prawie wszyscy, w dość przypadkowy sposób, byli "ślepi" na pewne zapachy. Nasz węch jest jednak lepszy, niż sami uważamy: tylko niewłaściwie z niego korzystamy. Fizyk Richard Feynman odkrył, że jeśli w czasie jego nieobecności w pokoju ktoś zdjął z półki pojedynczą książkę i ją przestawił, to on po powrocie potrafił wskazać, o którą książkę chodziło, dzięki obwąchiwaniu książek stojących na półce. Było to oczywiste: książka pachniała wilgocią i "macaniem".
Jak działa węch? Z pewnością uruchamiają go cząsteczki wchodzące do nosa. Ale w jaki sposób nos dowiaduje się, które cząsteczki się w nim znalazły? Do niedawna przeważała teoria, że w nosie znajdują się rozmaite receptory wykrywające kształty cząsteczek. Pomyślcie o nich jako o nieregularnych czarkach, do których mogą pasować jedynie odpowiednie kształty. Zatem kiedy dolatuje nas zapach aldehydu benzoesowego
a ten ostatni pachnie jak migdały (i w Istocie jest głównym związkiem chemicznym, który nadaje migdałom ich charakterystyczną woń)
to dzieje się tak dlatego, że jego cząsteczki dokładnie wpasowują się w odpowiednie receptory. Mózg odczytuje, które receptory się uaktywniły, przekazuje informację za pośrednictwem sieci neuronowej od rozpoznawania zapachu i "komórka od migdałów" się "zapala". (Przypominamy, że zgodnie z rozdziałem 2 sieć neuronów to sieć komórek nerwowych). Ta teoria "receptorowa" wydawała się całkiem rozsądna, ponieważ podobne mechanizmy działają w układzie immunologicznym, a poza tym Istniało sporo innych jej potwierdzeń. Tyle że ma ona małą, maleńką skazę. Cyjanowodór również pachnie jak migdały, ale jest to cząsteczka znacznie mniejsza i o innym kształcie. Mogłaby się wpasować w dowolny receptor. Inne małe, pachnące cząsteczki, takie jak ozon, stawiają nas przed taką samą trudnością. Teorię można by ratować, wyobrażając sobie, że kilka cząsteczek cyjanowodoru naraz może się wpasować do jednego receptora albo że jest to jedna cząsteczka otoczona warstewką cząsteczek wody
to jednak psuje elegancję całości i trochę przypomina powoływanie się na szczególne okoliczności łagodzące.
W 1991 roku Luca Turin, biofizyk z University College w Londynie, zaintrygowany tym zagadnieniem, zaczął rozważać wyjaśnienie alternatywne. l Zapach to wskaźnik składu chemicznego. W jaki sposób chemik rozpoznaje cząsteczki? Nie patrząc na ich kształt, który pojawia się jako produkt uboczny jego analizy, ale mierząc ich widmo wibracyjne. Możecie sobie wyobrazić cząsteczkę jako mnóstwo kulek (atomów) połączonych ze sobą sprężynkami (wiązania chemiczne). Kiedy cząsteczka dostaje solidnego kopniaka, to wibruje jak galaretka na talerzyku w pociągu ekspresowym. Każde wiązanie ma własną, charakterystyczną częstość wibracji, wyznaczoną przez sprężystość odpowiedniej sprężynki i przez masy kulek przyczepionych do jej końców. Przyrząd zwany spektrometrem mierzy te częstości, pobudzając cząsteczkę za pomocą światła; może on też wydrukować wykres przedstawiający natężenia możliwych częstości wibracji. Ten wykres to widmo wibracyjne cząsteczki; mówi ono chemikowi, z jakimi wiązaniami ma do czynienia.
A może, pomyślał Turin, nosy są spektrometrami. Może w nosie znajduje się układ "galaretek na talerzykach", które rezonują z konkretnymi częstościami wibracyjnymi l sygnalizują swą obecność w badanej cząsteczce.
Teoria ta przez jakiś czas krążyła w różnych formach. Turin stanął przed zadaniem jej sprawdzenia i przekonania do niej świata nauki, słusznie nastawionego do pomysłu sceptycznie. Oczywistym problemem jest to, że spektrometry chemiczne są dużymi i delikatnymi przyrządami. W jaki więc sposób biologia mogła zbudować coś takiego w nosie z materiałów organicznych? Z drugiej strony pierwsze kamery też były nieporęcznymi maszynami, a przecież oko potrafi zrobić wszystko to co one i jeszcze więcej. Pierwszy pomysł Turina był prosty. Siarkowodór, który każdy z nas, kto miał cokolwiek do czynienia z chemią, zapamiętał z powodu silnego zapachu zgniłych jaj, to bardzo prosta cząsteczka: jej budowa to H-S-H, gdzie H oznacza atom wodoru, S
atom siarki, natomiast kreski odpowiadają wiązaniom. Istnieje w niej tylko jeden typ wiązania, S-H, powtórzony dwa razy. Pewnego dnia, przypadkowo, podczas wakacji spędzanych w Lizbonie, przy okazji kartkowania starego podręcznika chemii w antykwariacie Turłn znalazł inne wiązanie, o którym nie wiedział, B-H, gdzie B oznacza atom boru. Jak stwierdzono w książce, częstość tego wiązania jest taka sama jak częstość wiązania S-H. A zatem jeśli jego teoria jest poprawna, borany
związki chemiczne zawierające wiązanie H-B
powinny pachnieć tak jak siarkowodór. Chemicy rzadko próbują wąchać borany, ponieważ są to dość paskudne związki chemiczne
na przykład samoistnie wybuchają
ale nos Turina doszukał się wyraźnego podobieństwa do siarkowodoru.
Początek był zachęcający, ale nie stanowił jeszcze przekonującego dowodu. Po nim szybko nastąpiły dwa niepowodzenia. Już pierwsze wydawało się fatalne. Cząsteczka nazywana karwonem istnieje w dwóch formach, stanowiących swoje zwierciadlane odbicia. Wielkie symetrie wszechświata fizyki prowadzą do wniosku, że obie formy muszą mleć to samo widmo wibracyjne: każdy ruch cząsteczki lewoskrętnej odbity w lustrze prowadzi do fizycznie możliwego ruchu cząsteczki prawoskrętnej. Jeśli teoria jest prawdziwa, to obie cząsteczki muszą pachnieć tak samo. A jednak wersja lewoskrętna pachnie miętą, a prawoskrętna
kminkiem.
Klops.
A żeby było jeszcze gorzej, amerykańska genetyczka, Llnda Buck, odkryła sekwencje zasad w ludzkim DNA kodujące receptory zapachu w nosie. Wyglądały zupełnie tak samo jak sekwencje DNA Innych receptorów biologicznych, a powszechnie przyjęto, że receptory te działają zgodnie z teorią "kształtu". Wydawało się, że teoria "częstości" Turina poległa, a on sam zajął się innymi dziedzinami badań. Mimo przeprowadzenia licznych eksperymentów nikt nie zdołał jednak doprowadzić do funkcjonowania tych nowo odkrytych receptorów w laboratorium. Zatem Turin, mniej zniechęcony, powrócił do tej zagadki i podjął próbę znalezienia teorii zmodyfikowanej, która pokonałaby główną przeszkodę
zagadkę cząsteczek karwonu. Pewnego dnia, przerzucając kartki Review of Scientific Instruments, natrafił na opis zupełnie nowej metody pomiaru widma wibracyjnego cząsteczki, w której zamiast światła wykorzystywano elektrony. Jeśli przez cząsteczkę przepuścić wiązkę elektronów, to może ona wzbudzić wibrację jednego lub większej liczby wiązań. Te z kolei wpływają na wiązkę elektronów, a wynikającą stąd zmianę energii da się zmierzyć. Jest to rodzaj elektronicznej sondy do badania wibracji.
Teraz teoria staje się znacznie bardziej konkretna i prawdopodobna, ponieważ obejmuje określony mechanizm, który mógłby wyjaśnić rzekomą zdolność nosa do wykrywania wibracji cząsteczek. Ten mechanizm łączy element kontekstualny, czyli receptory, z elementem redukcjonistycznym, czyli naturalnymi wibracjami wiązań. Pomysł polega na rym, że każdy receptor w jakiś, jeszcze nie w pełni zrozumiały sposób wywołuje przepływ elektronów przez każdą cząsteczkę, która ulokuje się całkowicie
lub częściowo
w jego wnętrzu. Wówczas niektóre z wiązań tej cząsteczki zaczynają wibrować, wpływając na elektrony, i zmiana w wiązce elektronów jest wykrywana, pojawia się "podpis" tych wiązań. Jest to atrakcyjna teoria, ponieważ komórki nerwowe bardzo dobrze się nadają do tworzenia i wykrywania strumieni elektronów. Ponadto pomysł ten w sposób łatwy i naturalny rozwiązuje kłopotliwą zagadkę lewo- i prawoskrętnych karwonów. Odpowiedni receptor musi być asymetryczny, więc jedna z wersji cząsteczki dopasowuje się do niego dokładnie, a druga
częściowo wystaje. Wystające wiązania nie wibrują pod wpływem przepływu elektronów przez receptor, więc mózg ich nie wyłapuje. Istotnie, Turłn odkrył, że w karwonach zapach kminku pojawia się wtedy, gdy wyłapywane jest konkretne wiązanie C-O (węgiel-tlen), a zapach mięty
kiedy nie można go wyłapać. Częstość tego wiązania, 1800 jednostek, jest taka sama jak częstość wiązania w acetonie
zmywaczu lakieru do paznokci. To samo wiązanie pojawia się w chemicznie spokrewnionym pentanonie, który znacznie lepiej nadaje się do doświadczeń. Teraz Turin wymyślił naprawdę dobry sposób przetestowania swojej teorii: zmieszać w odpowiednich proporcjach miętę i pentanon, a powinno się poczuć zapach kminku. Jest to wysoce nieprawdopodobne rozwiązanie, które nie ma najmniejszego sensu w ramach teorii kształtów, ale jest zupełnie rozsądne w ramach teorii częstości. Właśnie dzięki temu doświadczenie to wydaje się tak dobre.
Aby przeprowadzić wiarygodną próbę, Turin zapewnił sobie pomoc grupy paryskich parfumiers, najwrażliwszych i najlepiej wyszkolonych ludzkich nosów na świecie. W ślepej próbie, przeprowadzonej pod koniec 1995 roku, eksperci ci jednogłośnie stwierdzili obecność przepowiedzianego zapachu kminku. Oczywiście, taki test nie dowodzi bezwzględnej poprawności teorii
dlatego też nazywamy go przełomem prawdopodobnym
ale z pewnością świadczy, że myśl jest na właściwym tropie.
Niektórym badaczom nie podobało się, że zamiast dokładnych przyrządów wykorzystano parfumters z ich subiektywnym powonieniem. Niepokoił ich również pomysł, że nos wykonuje pomiary spektroskopowe. Jeśli jednak ludzki węch jest w swej istocie subiektywny, to jak inaczej mamy podejść do całej kwestii, jeśli nie wykorzystując ludzi w charakterze przyrządów? A w takim razie parjumiers to najlepsze z dostępnych "przyrządów". Jeśli zaś chodzi o działanie nosa na zasadzie spektroskopu, to słuchajcie, on wcale nie musi tak działać
to historyjka w wersji okłamującej dzieci, podobnie jak stwierdzenia, że oko robi fotografie. Nie musicie mieć układu, który wychwytuje konkretną częstość widmową jako taką. Częstości widmowe są cechami cząsteczki, które wydają się naturalne osobie przeprowadzającej badanie spektroskopowe, ale niekoniecznie są cechami, które będą wychwytywane przez czujnik elektromolekularny, wbudowany w sieć neuronową. Mózg potrafi rozwinąć własny schemat klasyfikacyjny
nie musi to być schemat ściśle pasujący do pojęć z podręcznika chemii. (Chociaż, gdyby przewidywania Turina dotyczące wiązań miały być istotne, to pewnie schemat ten powinien zachowywać jakieś odwołania do częstości). Przy okazji można sobie wyobrazić, że poszczególne osoby odbierają zapach w nieco inny sposób, w zależności od konfiguracji ich sieci neuronowej. Powonienie może być jak grupy krwi: polimorficzne.
Już wcześniej zauważyliśmy, że teoria Turina łączy element kontekstualny (receptor) z redukcjonistycznym (częstość wibracji). Właśnie to osadzenie idei w nowym kontekście rozwiązuje zagadkę symetrii: dwie cząsteczki karwonu mogą być swymi odbiciami zwierciadlanymi, ale w obu wypadkach kontekst pozostaje ten sam, nie przechodzi on, tak jak cząsteczka, w swoje zwierciadlane odbicie. Istotnie, wydaje się, że powonienie powstaje jako rezultat współudziału tych dwóch elementów, redukcjonistycznego i kontekstualnego. Ponieważ emergentnie pojawia się współudział, to domyślamy się, że w rzeczywistości receptory nie odbierają częstości wibracyjnej jako takiej, podobnie jak nie robi tego oko ani ucho. Istotne jest, że różne cząsteczki oddziałują w różny sposób z danym receptorem i z jego strumieniem elektronów. Mózg może się nauczyć, jak interpretować te różnice. Jest oczywiste, że jego interpretacja ściśle wiąże się z częstościami wiązań, ale nie muszą to być koniecznie częstości. Podobnie wibracyjne widmo galaretki trzęsącej się w pociągu ekspresowym jest przede wszystkim widmem galaretki, jednak zniekształconym przez oddziaływania z kontekstem: szarpiącym, dygoczącym pociągiem. Za bardzo znaczące uważamy to, że z podejść czysto redukcjonistycznych nie wynika, co stanowi istotę powonienia. Dzieje się tak dlatego, że powonienie nie jest redukcjonistyczne. Rozwinęło się dawno temu, w epoce przedkambryjskiej, kiedy świat był jeszcze oceaniczną zupą, a pojawiło się w typowy dla ewolucji sposób: na-sznurek-i-agrafkę. Jest bardzo mało prawdopodobne, by taki proces wytworzył ścisłą korelację z czymś równie ścisłym i redukcjonistycznym jak częstość, będąca raczej cechą modeli fizycznych niż cechą świata organicznego.
Większość dorosłych ludzi nie potrafi wyczuć pewnych zapachów, koty nie "widzą" linii poziomych, jeśli się tego nie nauczyły we wczesnym okresie rozwoju, a niemowlęta przycinają swe gaworzenie tak, by pasowało do języka ich kultury, i tracą zdolność "słyszenia" fonemów rzadko występujących w tym języku
podejrzewamy, że powody wszystkich tych sytuacji są podobne. Jeśli tak, to rozwijające się mózgi, które w odpowiednim okresie swego rozwoju nie są stymulowane pewnymi zapachami, mogą zupełnie utracić zdolność ich rozpoznawania. Jest to tylko przypuszczenie, lecz dość prawdopodobne. Jeden z testów mógłby polegać na sprawdzeniu, do jakiego stopnia zapachy, które ludzie potrafią wyczuć lub na które najsilniej reagują, zależą od kultury, w jakiej ci ludzie wyrośli. Oczywiście, może to również być różnica genetyczna, rodzaj nosowego polimorfizmu bądź też brak pewnych specyficznych receptorów.
Z tej nowej perspektywy nasz zmysł węchu wydaje się uzależniony od bardzo arbitralnego zespołu wyborów
jest to, najprawdopodobniej, mechanizm uniwersalny, ale realizowany w sposób parafialny. Można sobie wyobrazić wiele kształtów dla receptorów, które w rzeczywistości się nie pojawiają, a interpretująca je sieć neuronowa dawałaby inne reakcje, gdyby jej architektura była odmienna. Czy wykrywamy tylko te zapachy, na które byli wystawieni nasi dawni przodkowie miliardy lat temu
czy też wykrywamy cząsteczki wywołujące podobne reakcje? Z pewnością wiele zapachów, które wydają się nam najintensywniejsze, wiąże się z roślinami, pieczonym mięsem, gnijącą materią organiczną, odchodami i z podobnymi rzeczami.
Z tych trzech opowiastek wynika, że zmysły zwierząt tak wyrafinowanych jak ludzie to doprawdy bardzo dziwne struktury. Wykraczają daleko poza prostą technologię kamer i mikrofonów: wymagają pewnego stopnia interaktywnej nauki, pobieranej przez mózg i narządy zmysłów, oraz dostrojenia w trakcie rozwoju biologicznego. Taki zatem jest stopień złożoności i elastyczności, które musi wytłumaczyć każda teoria ewolucji. Ponadto musi ona wyjaśnić, jak tego typu układy mogły się stopniowo pojawić. Problem nie polega na wyjaśnieniu, w jaki sposób może być użyteczna "połowa oka": to jest chochoł, ustawiany przez naiwnych antyewolucjonistów. W 1994 roku Daniel Nilsson i Susanne Pelger2 wykorzystali symulacje komputerowe do pokazania, że złożone oko
mające odpowiedniki siatkówki i rogówki, a także soczewkę, której współczynnik załamania zmienia się podobnie do naszego
może w prawdopodobny sposób rozwinąć się z prostego, światłoczułego obszaru tkanki tak, że każda kolejna zmiana stanowi ulepszenie ewolucyjne. Zabiera to nie więcej niż 400 tysięcy lat
ewolucyjne mgnienie oka. To tyle w sprawie chochołów. Prawdziwym problemem jest znalezienie wiarygodnego sposobu, w jaki początkowe narządy zmysłów, z niewielkim lub żadnym skojarzonym przetwarzaniem nerwowym, mogą sobie zapewnić taką przewagę adaptacyjną, która wystarczy do ich powolnego, ewolucyjnego przekształcania w wersje ulepszone.
Jest jasne, że nieduże wzmocnienie plastyczności zapewniane przez proste zmysły miało tak silny wpływ, że zwierzęta
w ten rekurencyjnie samowzmacniający sposób
rozwinęły zdumiewająco selektywne narządy zmysłów. Na przykład uważa się, że stułbia (Hydro)
żyjące w stawach maleńkie, wyposażone w czułki stworzenie
ma zmysł chemiczny (prostą formę węchu/smaku) reagujący jedynie na związek o nazwie glutation. Glutation jest w rzeczywistości częścią biochemii stułbi, która wytwarza odpowiednie enzymy, by go wykrywać: ta koincydencja dostarczyła rusztowania, na którym ewolucja mogła zbudować zmysł, co stułbia doskonale wykorzystała, jako że glutation jest wystarczająco wiarygodnym wskaźnikiem obecności ulubionej ofiary stułbi. Wynalezienie takiego rodzaju receptora jest bardzo łatwe; równie prostym zadaniem byłoby wynalezienie plamki światłoczułej. Światło dość silnie wpływa na wiele różnych cząsteczek, zatem znajduje tu zastosowanie zasada rezonansu Murphy'ego i plamki "światłoczułe będą czymś bardzo pospolitym
jeśli tylko organizmy osiągnęły poziom, na którym są zdolne do wykorzystania takiego typu chemii, jaki będzie do tego potrzebny, a także przy założeniu, że takie plamki zapewnią jakiś rodzaj korzyści. Tymczasem, jeżeli cienie nie stanowią dobrego wskaźnika obecności zdobyczy, to proste detektory światła
prymitywne plamki oczne
nie będą specjalnie przydatne. Zwierzę potrzebuje wówczas bardziej rozbudowanego oka, takiego jak zestaw plamek światłoczułych. Ale wtedy musi również mieć odpowiednie obwody nerwowe, żeby reagować jedynie na wzorce pobudzenia kojarzone z obecnością zdobyczy
lub drapieżników, które warto omijać. Z tego spostrzeżenia wynika, że nie powinniśmy rozważać zagadnienia zmysłów, nie myśląc jednocześnie o^ związanych z nimi obwodach nerwowych oraz o tym, co te zmysły mają rejestrować.
Biologia dostarcza wielu różnych "składników" do wytwarzania plastycznych obwodów nerwowych: istnieje sporo typów komórek nerwowych. Niektóre zwiększają tempo-przekazywania impulsów, gdy są stymulowane przez dochodzący sygnał, inne je zmniejszają; istnieją nawet takie wyspecjalizowane komórki nerwowe, które się włączają (i inne, które się wyłączają) pod wpływem stymulacji, te jednak występują rzadziej. Do godnych uwagi właściwości komórek nerwowych należą ich kształty
przeważnie komórki te są niezwykle długie i łączą odległe od siebie części ciała; mają również zdolność przewodzenia impulsów elektrycznych. Robią to nie tak jak kabel elektryczny, lecz niczym płomień przesuwający się wzdłuż lontu: nie płyną wzdłuż nich elektrony, lecz przez lokalną błonę komórkową przechodzą jony, wywołując zmiany ładunków na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni błony komórkowej. Ta zdolność umożliwiła komórkom nerwowym utworzenie "sieci komunikacyjnej" dla zmysłów. Komórki nerwowe wspólnie przesyłają całe ciągi impulsów elektrycznych, trochę przypominające "cyfrowe" sygnały przechowywane na płycie kompaktowej; potrafią też zmieniać czas wysłania impulsów, a nawet zupełnie je stłumić. Zwykle mówi się, że ich aktywność jest dwójkowa (binarna)
mając na myśli, że są albo "włączone", albo "wyłączone", jak przełącznik. Jest to ściśle prawdziwe dla każdej części błony komórkowej każdej komórki, ale zazwyczaj kompletna komórka nerwowa zmienia tempo przekazywania impulsów zgodnie z tym, co robią inne komórki nerwowe lub komórki narządów zmysłów. Zatem sygnał wyjściowy jest znacznie bogatszy niż proste, dwójkowe włącz/wyłącz, podobnie jak bogatsza jest muzyka wyprodukowana na wyjściu dwójkowego kodu płyty kompaktowej.
Liczba i jakość obwodów nerwowych, połączonych z receptorami i interpretujących ich sygnały, pozostaje na ogół ograniczona, a zatem istotne jest, by nie "przeciążać" obwodów informacjami zbędnymi. Nawet gdyby tak nie było, to jedynie wydajne obwody neuronowe mogą przynosić korzyści, a zatem one będą faworyzowane w procesie selekcji naturalnej. W ten sposób najbardziej wyrafinowane narządy zmysłów, jak oczy i uszy kręgowców, a nawet receptory temperatury skóry, sygnalizują tylko bardzo ważne zmiany otoczenia. Mózg naprawdę woli, aby nie zawracać mu głowy komunikatami typu: "ta skała nadal znajduje się tam, gdzie zawsze" czy: "ten ptak nadal śpiewa". Znacznie bardziej istotny jest nagły ruch w pobliżu skały lub przerwanie śpiewu przez ptaka. Z podobnych powodów nie jest konieczne sygnalizowanie, że: "skóra ma prawidłową temperaturę", natomiast komunikat: "za gorąco" powinien natychmiast uruchomić odruchowy program wycofywania się. Jeśli chodzi o temperaturę skóry, skutek ten jest osiągany za pośrednictwem ogólnej właściwości zwanej "przyzwyczajeniem", która oczywiście została wyselekcjonowana ze względu na swoje ewolucyjne korzyści. Przyzwyczajenie to zwykle fizykochemiczna właściwość samej komórki nerwowej: gdy poziom stymulacji przez jakiś czas pozostaje taki sam, szybkość wyładowania komórki spada do wartości, która występuje przy braku jakiejkolwiek stymulacji. W rezultacie komórka nerwowa kalibruje się od nowa tak, aby ten nowy poziom stymulacji oznaczał zero. Jeśli teraz nastąpi zmiana poziomu stymulacji
nawet jeśli stymulacja powróci do swego dawnego poziomu zerowego
reakcja komórki się zmieni. Zatem przyzwyczajenie wiąże się z komórkami nerwowymi, które naturalnie reagują na zmiany, co jest szczególnie ważne dla procesu tworzenia skutecznej reakcji.
Nawet dla najprostszych zwierząt może istnieć kilka możliwych reakcji: często występują okoliczności, w których "Stój!" jest rozsądną alternatywą dla "Zjeżdżaj stąd, ile sił w nogach!". Zatem zwierzę musi wybrać reakcję właściwą. Mózg, czy ogólniej zespół lub sieć komórek nerwowych łączących receptory (jak plamki oczne) i efektory (jak mięśnie), ma swoje sposoby na łączenie określonych zespołów receptorów w specjalne zespoły reakcji. Dla ułatwienia możemy sobie wyobrazić, że wszystkie zmysły razem tworzą "sensorium", a wszystkie efektory, czyli mięśnie i gruczoły, to "motorium". Między nimi istnieje mniej lub bardziej złożona konstrukcja przetwarzania-i-kontroli, która odbiera sygnały nadchodzące z sensorium, analizuje ich znaczenie i przekazuje odpowiednie polecenia do motorium.
Reakcje odruchowe pomijają większość etapów tego procesu dzięki połączeniom bezpośrednim
jeśli macie najmniejsze podejrzenie, że wasza ręka znajduje się w płomieniach, to najlepiej najpierw szybko ją wyciągnąć, a dopiero później zadawać pytania. Nick Humphrey3 zasugerował, że taki rodzaj struktury kontrolującej, łączący bezpośrednio sensorium i motorium, rozwija się jako rodzaj internalizacji pętli sprzężenia zwrotnego, która pierwotnie istnieje w środowisku. Wyjaśnimy to, opisując malutkiego robota zbudowanego przez jednego z naszych znajomych. Jest on zasilany przez baterie słoneczne, które odbierają światło słoneczne i przetwarzają je w energię. Kiedy ów robot znajduje się w plamie słońca, posuwa się do przodu tak długo, aż przekroczy krawędź plamy. Gdy wykrywa brak światła, obraca się losowo i przebywa jakiś krótki odcinek. Powtarza to tak długo, aż ponownie znajdzie się na słońcu, a wtedy zmienia ruch na prostoliniowy. Właściwie wydaje 'się, że robot włóczy się wewnątrz plamy światła słonecznego, odsuwając się szybko od jej krawędzi za każdym razem, kiedy ją osiągnie. Potrafi nawet posuwać się za plamą światła poruszającą się po podłodze, powiedzmy
gdy słońce biegnie po niebie. W rzeczywistości robot wykorzystuje pętlę sprzężenia zwrotnego w środowisku: obróć się losowo, znajdź światło, jeśli nie znajdziesz
obróć się znowu... Ponadto niektóre z jego baterii słonecznych jako pierwsze doświadczają obniżenia natężenia padającego światła
są to te, które najpierw wysuwają się poza plamę światła. Przypuśćmy, że robot przypadkowo wykształcił w sobie jakiś wewnętrzny obwód, który może wykorzystać tę informację do "przewidywania" kierunku ruchu koniecznego do pozostania w obszarze oświetlonym. Nie musiałoby to być szczególnie trafne przewidywanie, żeby przynieść korzyści. Gdyby takie roboty mogły się rozwinąć, bardzo szybko byłyby zdolne do zauważania zbliżającej się krawędzi i jej unikania.
Organizmy wykrywające pokarm dzięki rozróżnianiu stężeń związków chemicznych również mogą się nauczyć grać w podobną grę. W efekcie nauczą się podążać w kierunku większego stężenia tych związków. Ewolucja "wbudowuje" takie nowe reakcje, jeśli to tylko możliwe. Łatwo jest zaobserwować działanie takiego wewnętrznego układu sprzężenia zwrotnego: sami macie ich wiele i wszystkie rozwinęły się z układów prostszych, stając się nadzwyczaj wyrafinowane. Na przykład możecie postanowić, że sięgniecie po nieodległy przedmiot, następnie zamknąć oczy i natychmiast go podnieść. (Wypróbujcie to od razu). Stwierdzicie, że możecie taką czynność z powodzeniem wykonać bez uciekania się do "koordynacji ręka-oko", która
jak sobie wyobrażamy
odpowiada za naszą umiejętność manipulowania obiektami. A jest inaczej {chociaż koordynacja ta daje nam pożyteczną metodę sprawdzania): mamy wbudowany pewien rodzaj modelu geografii otoczenia i w jego ramach możemy planować i wykonywać nasze działania.
Skąd się bierze takie wyrafinowanie? Jak to możliwe, że proste obwody komórek nerwowych wykonują złożone zadania? Działające modele takich układów
zwykle raczej programowane na komputerach, niż ucieleśnione w jakichś mechanizmach
pokazały, że niezwykle proste sieci nerwowe mogą wykazywać zaskakująco złożone zachowanie. Istnieje prężnie rozwijający się dział badań naukowych, obejmujący matematykę, obliczenia numeryczne, biologię i psychologię, który zajmuje się tymi możliwościami. Wspólnym tematem tych badań są "sieci neuronowe", w których zespoły jednostek działających tak jak uproszczone modele komórek nerwowych są łączone na różne sposoby i "szkolone" w wykonywaniu konkretnych zadań, takich jak rozpoznawanie konkretnego sygnału wejściowego.
Jeszcze ciekawsze są rozmaite doświadczalne dowody na zdolność tych układów do samoorganizacji. Na przykład tak zwana sieć hierarchiczna, spełniająca reguły typu: "komórki przewodzące jednocześnie impulsy rozwijają więcej połączeń ze sobą", może zostać "nauczona" rozpoznawania konkretnych regularności w sygnałach, na które są wystawione jej komórki zmysłowe. Przykładowo komórka znajdująca się na końcu takiej sieci, powiązana z prostokątnym zestawem plamek światłoczułych, już po kilkuset próbach może się nauczyć reagowania na układ impulsów w kształcie litery T. Takie komórki, które układ nauczył reagowania jedynie na wybrane, specyficzne układy sygnałów wejściowych, są wśród specjalistów nazywane "komórkami babci", ponieważ jakoby przypominają tę jedną jedyną komórkę w Waszym mózgu, która zostaje pobudzona na widok Waszej babci
i tylko na jej widok. Pytanie, czy rzeczywiste mózgi mają komórki babci, jest kontrowersyjne (my, Jack Cohen i Ian Stewart, podejrzewamy, że nie mają, o czym przekonujemy w rozdziale 7), ale sztuczne sieci nerwowe z pewnością mogą być wyposażone w komórki o takich właściwościach.
Wyprodukowano nie prostą hierarchię, lecz coś, co Victor Serebriakoff nazwał układem "polihierarchicznym", który ma podobną liczbę komórek w każdej warstwie, ale gdzie kilka komórek zmysłowych łączy się z każdą komórką warstwy następnej i tak dalej. Podobnie każdy element motoryczny (początkowo) jest obsługiwany przez kilka komórek, a każda z nich otrzymuje sygnały z kilku komórek w warstwie sąsiedniej. Układy tego typu "uczą się" kojarzenia pewnych zachowań z konkretnymi sygnałami wejściowymi, jeśli zaś kilka takich układów zostanie połączonych ze sobą tak, by sygnał wejściowy (input) "widział" część sygnałów wyjściowych (outputs), powstaną zaskakujące obwody, z których każdy będzie miał indywidualny charakter. Jednak na podstawie początkowej budowy obwodu rzadko można przewidzieć jego strukturę ostateczną, która ustala się dopiero gdy proces uczenia tak zmodyfikuje obwód, że umożliwi mu wykonywanie jego zadania. Oczywiste jest, że proces uczenia się przechodzi przez Krainę Mrówek: w istocie powód tej nieprzewidywalności jest podobny do tego, z czym mamy do czynienia przy wygrywających strategiach w grach. W grze strategia wygrywająca jest wynikiem rekurencyjnego wycinania ruchów, które okazały się nieskuteczne, a złożoność drzewa gry prowadzi do strategii nie mającej często żadnego oczywistego związku z regułami gry. Szkolenie sieci neuronowej bardzo przypomina rozgrywanie gry: ruchami są etapy szkolenia, podczas których sieć odbiera różne sygnały wejściowe (inputs), a sieć "wygrywa" wtedy, gdy wytworzy takie sygnały wyjściowe (outputs), jakich się od niej wymaga. Ogromne, złożone, nieklasyfikowalne drzewo możliwych sieci jest "przycinane" w procesie uczenia się do czasu, gdy rozwinie strategię wygrywającą i będzie prawidłowo rozpoznawać sygnały wejściowe. Czyli ponownie nie oczekujemy, że ostateczny wynik będzie miał jakikolwiek oczywisty związek ze stanem początkowym
pozycją otwierającą w grze, czy też z regułami. Zachodzi tu, naszym zdaniem, zjawisko emergencji: pojawienie się rozpoznawalnych, dalekosiężnych cech w układzie, w którym łańcuchy krótkozasięgowej przyczynowości są zbyt zawiłe, by je opisać, a co dopiero szczegółowo prześledzić.
W opisie struktury sieci neuronowej, łączącej sensorium i motorium, zwykle odwołujemy się do odpowiednika komputerowego: niektóre sieci uważa się za "hardware" (oprzyrządowanie), a reszta to "software" (oprogramowanie), przy czym oprzyrządowanie nie może być zmienione, oprogramowanie zaś łatwo poddaje się modyfikowaniu i zmienia się w trakcie procesu uczenia. Niestety, ta analogia jest dość powierzchowna, a poza tym może wprowadzać w błąd, jeśli traktuje się ją zbyt dosłownie. To prawda, że początkowe etapy rozwoju przypominają budowę obwodu ze stałym okablowaniem, ale potem analogia się załamuje. Zobaczmy dlaczego. U rozwijającego się zwierzęcia komórki nerwowe
jak wszystkie typy komórek
zajmują swoje miejsca w rosnącym, zmieniającym się zarodku; wytwarzają specjalne długie struktury, zwane aksonami i dendrytamł, służące do kontaktowania się z innymi komórkami nerwowymi oraz z komórkami, które później utworzą receptory. Tymi procesami rozwoju rządzą reguły embriologii, zgodnie z którymi komórki poruszają się wzdłuż gradientów stężeń związków chemicznych lub same tak zmieniają rozkład substancji chemicznych, że powstają różne gradienty. W analogii do komputera ten etap jest "wytwarzaniem oprzyrządowania". Potem, kiedy zarodek się rodzi lub wykluwa, narządy zmysłów odbierają sygnały ze świata zewnętrznego: przyjmuje się, że przypomina to wprowadzanie danych do komputera, żeby przygotować programy.
W wypadku pewnych zwierząt
tych, których układy niemal zupełnie zostały "okablowane" wcześniej
może się dziać coś w tym rodzaju. Jednak nawet u nich każda komórka odbiera sygnały w czasie rozwoju samego układu. "Komputer" został zaprogramowany, zanim skończono budowanie jego obwodów, a programy wpływają na strukturę tych obwodów. Zatem obraz gotowego komputera, w który wprowadza się programy, jest raczej niewłaściwy i z łatwością może doprowadzić do wyciągania błędnych wniosków dotyczących funkcjonowania obwodów nerwowych w żywych organizmach. Zwierzęta nie programują wbudowanego w nie układu nerwowego: raczej ich połączenia nerwowe zmieniają się w reakcji na wszystkie bodźce docierające przed narodzinami i po nich albo przed wykluciem i po nim. Odbywa się produkcja nowych komórek, pojawia się więcej połączeń lub zachodzi redukcja ich liczby; główna część procesu wiąże się z naturalną śmiercią komórek. Taka procedura jest bliższa sposobom, w jakie Moties Nivena i Pournelle'a postępowaliby z komputerami
nie zostawialiby ich w obudowach i nie pisali na klawiaturze, jak my, ale grzebaliby w ich obwodach, wyrzucali jakieś składniki czy przebudowywali obwody, tak jak im się podoba, podczas gdy częściowo zbudowana maszyneria ciągle by działała. Komputer Moties nie miałby obudowy, a jego oprzyrządowanie zmieniałoby się z minuty na minutę.
Zatem mózgi przypominają komputery Moties, a nie komputery osobiste IBM, jako że bez przerwy same się przebudowują. W wyniku takich ciągłych modyfikacji układ nerwowy rozwija się jako całość
zarówno hardware, jak i software
dążąc do postaci, która spełnia żądane funkcje. W takim razie rozróżnienie hardware i software staje się co najmniej nieistotne, jeśli nie wprowadzające w błąd, i najlepiej o nim zapomnieć. To oznacza, że nie istnieje rozsądny sposób systematycznego rozróżniania budowania układu nerwowego i jego programowania czy dostarczania mu danych. Docierające bodźce zmieniają program, a obwód zostaje odpowiednio przebudowany. Zatem następna porcja danych zostanie przyjęta i przetworzona już przez inny układ oprzyrządowania.
Nie można za bardzo uwydatnić tego rozróżnienia. Każdy z Was w tej chwili jest osobą inną niż ta, którą był przed przeczytaniem tego zdania, a każdy z Was, Czytelnicy, reaguje odmiennie od pozostałych. Filozofowie bardzo się ekscytują stwierdzeniem Heraklita: "Nie możesz dwukrotnie wejść do tej samej rzeki". Zwykle uzasadnia się je tym, że za drugim razem woda jest inna. Nas (Jacka Cohena i lana Stewarta) bardziej ekscytuje rzecz mniej oczywista: nie możesz dwukrotnie wejść do tego samego stawu
woda może być ta sama, ale za drugim razem to jesteś inny ty.4 Naszym zdaniem Heraklit też zdawał sobie z tego sprawę, ale większość jego następców wydaje się o tym zapominać.
Organiczna współewolucja układu nerwowego i jego receptorów
powiedzmy po prostu: mózgu
oznacza, że zupełnie nie przypominają one naszych własnych, zaprojektowanych-i-zbudowanych artefaktów, jak samochody, pralki czy odtwarzacze płyt kompaktowych. Części mózgu nie mogą zostać oznakowane etykietkami z opisem, do jakich funkcji są przeznaczone. Tak, poszczególne części mózgu wykonują różne zadania: sporo wiemy o funkcjonalnej geometrii mózgu zwierzęcego i w mniejszym stopniu
naszego; wiemy, że pewne obszary są związane z widzeniem, inne z mową, jeszcze inne z lękiem. Pewne części mózgu w trakcie ewolucji przejmowały nowe funkcje. I współcześnie niektóre części prawdopodobnie uczestniczą w wielu różnych funkcjach.
Kuszące jest wyobrażenie sobie analizy funkcjonowania mózgu na przykładzie sporządzonej przez nas mapy jego całego "okablowania". Mózgi kręgowców są jednak stanowczo zbyt złożone
ludzki mózg jest najbardziej złożony, ma około 1012 połączeń między komórkami nerwowymi, których jest 1010
a większość komórek i połączeń jest ukryta głęboko, we wnętrzu delikatnej trójwymiarowej struktury, która łatwo ulega zniszczeniu, jeśli zaczynamy w niej "grzebać" w poszukiwaniu tego, co się tam może znajdować. Nawet gdybyśmy umieli sporządzić mapę złożoności mózgu, to i tak zagubilibyśmy się w Krainie Mrówek. Z tej mapy nie zdołalibyśmy wydedukować zasad funkcjonowania mózgu. W istocie, nawet gdy potrafimy sporządzić mapę części obwodu w jakimś prostym organizmie, to zwykle wiemy za mało o działaniu pojedynczej komórki nerwowej, by wywnioskować, co dana część mózgu robi. Na przykład początkowy odcinek jelita homara jest kontrolowany przez prosty układ sześciu wzajemnie połączonych neuronów
a nawet to okazało się zbyt złożone do modelowania. Jak więc możemy mieć nadzieję na modelowanie działania układów zbudowanych z milionów komórek nerwowych? A co dopiero miliardów.
Szczegółowe modelowanie układów nie jest jedyną metodą prowadzącą do ich zrozumienia. Nauka wypracowała dość dobre rozumienie przepływu cieczy, i to nie za pomocą śledzenia szczegółowych ruchów pojedynczych, odbijających się od siebie nawzajem cząsteczek; zajmuje się ona raczej ogólną strukturą cieczy, w szczególności takimi cechami, jak zachowanie objętości, lepkość itp. W taki sam sposób potrafimy formułować ogólne, przeważnie matematyczne stwierdzenia dotyczące możliwości sieci neuronowych i wysokiego poziomu ich organizacji. Dość dobrze orientujemy się, w jaki sposób "ośrodkowy generator wzorców" minoga
sieć nerwów biegnących wzdłuż rdzenia kręgowego
powoduje charakterystyczne, wijące ruchy tego kręgowca. Możemy opisać właściwości, jakie muszą mieć takie sieci, oprócz ich właściwości symbolicznej ("symbolicznej", gdyż pomimo odkrycia jednej funkcji wiemy, że w innych warunkach ta sama sieć może spełniać również inne funkcje). Wszystkie układy złożone są właśnie takie. Powtarzamy opowieść przytoczoną w Collapse, ponieważ prześlicznie ilustruje tę cechę. W latach czterdziestych dzieci w wieku szkolnym, wśród nich i Jack Cohen, wiedziały, że jeśli do automatu biletowego w londyńskiej kolejce podziemnej włożyło się maleńką srebrną monetę trzypensową, zamiast nieco większej sześciopensowej, którą mieli na myśli projektanci, to maszyna nie "wypluwała" zwykłego biletu za sześć pensów. Wyrzucała całą rolkę biletów, przy czym każdy bilet miał wstemplowaną datę, ale poza tym był dobry. Nie było to spowodowane awarią maszyny, która doskonale działała; był to niezamierzony skutek uboczny, który wynikał z jej zaprojektowania. Projekt można było poprawić, tak by uniknąć tego problemu, ale maszyna nadal byłaby zdolna do wykonywania funkcji niezamierzonych
co by się, na przykład, stało, gdyby włożyć w nią kawałek gumy do żucia? Albo gdyby jej wymierzyć odpowiedni cios z boku...
Biologia obfituje w przykłady.5 Pasożyt w mózgu mrówki, opisany w historyjce otwierającej rozdział 3, wpadł na swoją własną trzypensową sztuczkę. Inny możliwy przykład pojawia się u ptaków. Stwierdzono, że samice niektórych gatunków ptaków wolą łączyć się w pary z samcami o symetrycznych ogonach. Usiłują to wyjaśnić dwie konkurujące ze sobą teorie; obie mogą być poprawne i obie wykorzystują wyjaśnienia typu "trzypensówka". Według pierwszej: w celu zapewnienia sobie symetrycznego ogona należy mieć określony wzorzec rozwojowy, zgodnie z którym samice przypadkiem wykazujące genetyczną tendencję do wybierania symetrycznych samców będą produkowały lepsze potomstwo, a tym samym powielały preferencję symetrii. Ta tendencja zostanie wzmocniona w czasie
jak na ewolucję
dość krótkim. Jej funkcja to rodzaj ewolucyjnego pójścia na skróty: działa jako prosty test wyboru "dobrych ojców". Test ten zastępuje tradycyjną metodę prób i błędów, dopuszczającą samce do ojcostwa, aby sprawdzić, które potomstwo będzie sobie najlepiej radzić. Według drugiej teorii
związanej z naszymi rozważaniami
wybór symetrii jest przypadkowym produktem ubocznym układu wzrokowego, który nauczono, jak rozpoznawać ogony. Zamiast komórki babci układ wzrokowy ma "komórkę ogona", gwałtownie reagującą w sytuacji, gdy oko widzi ogon. Popatrzmy: ogony występują w rozmaitych kształtach, a każdy ogon przekrzywiony w lewo znajduje przypuszczalnie swój odpowiednik w ogonie podobnie przekrzywionym w prawo. Sieć neuronowa, która silnie reaguje na obie te możliwości, przypuszczalnie jeszcze silniej zareaguje na ogon symetryczny, jako że przypomina on obie wersje przekrzywione i "liczy się podwójnie", kiedy generowana jest ostateczna reakcja rozpoznająca: "To jest ogon". Zatem preferowanie symetrycznych ogonów wynika ze sposobu, w jaki funkcjonują sieci neuronowe (sześciopensówka produkuje bilet, ale trzypensówka
całą rolkę biletów); skrzywiony ogon produkuje reakcję: "O, tam jest ogon", ale symetryczny ogon produkuje: "Ojej, co za superogon". Nawiasem mówiąc, takie zachowanie wcale nie ogranicza się do ptasich mózgów: ludzie wykazują podobne preferencje dla symetrii lub stanu bliskiego symetrii. Niedawne badania6 wskazują, że kobiety doznają liczniejszych lub głębszych orgazmów, jeśli współżyją z mężczyznami o niemal symetrycznych twarzach. Ten typ mechanizmów odgrywa bardzo podobną rolę jak preferencje kształtu ogonów u ptaków
symetria twarzy zostaje wzmocniona jako zewnętrzna oznaka sygnalizująca dobrego partnera. Nasza estetyczna preferencja symetrii mogła się pojawić w taki właśnie sposób. Jednak gdy symetria jest zbyt doskonała, nasz mózg
jak się zdaje
zaczyna, się nudzić. Artyści są tego świadomi: lekka asymetria jest zawsze bardziej interesująca niż symetria doskonała. Przypuszczalnie niewielkie asymetrie "łaskoczą" nasz wrodzony sposób odczuwania dzięki temu, że są dość bliskie symetrii, by wywołać odpowiednią reakcję, zarazem są wystarczająco zwichrowane, by jednocześnie wzbudzić inny rodzaj większego zainteresowania.
Do tej pory napisaliśmy wiele o funkcjonowaniu i budowie mózgu, a także przekonywaliśmy, że mózgi rozwinęły się, gdyż są świetnymi urządzeniami do sterowania układami zmysłów i ruchu. Nasze mózgi robią jednak o wiele więcej: są inteligentne. Wielu biologów uważa inteligencję po prostu za dalszy etap w rozbudowywaniu wrodzonych mocy mózgu
"umykający" proces, prowadzący do coraz sprytniejszych sieci neuronowych, tylko dlatego, że tak właśnie robią sieci neuronowe.7 Z teorią tą wiąże się pewna trudność. Chociaż sztuczne sieci neuronowe chętnie i w naturalny sposób naśladują sensoryczne układy kontroli i detekcji, to jeszcze nikt nie zbudował sieci wyposażonej w inteligencję. Zatem wydaje się, jakby brakowało nam jakiegoś magicznego składnika. Kartezjusz sądził, że bezmyślne narządy przekształca w umysły coś zupełnie innego, my jednak uważamy, że jest to kontekstualny element współewoluującej kultury. Jeśli będziecie myśleć o przestrzeni fazowej jako o "czymś", to być może Kartezjusz miał rację, ponieważ przestrzeń-kultury jest zupełnie inna niż przestrzeń--sieci-neuronowych. Ale jakoś nie wydaje się nam, aby to właśnie filozof ten miał na myśli.
Szukamy alternatywnej historii ludzkiej ewolucji; takiej, która nie jest sprzeczna z opowieścią o "sprytnej komórce nerwowej", ale biegnie równolegle z nią. Historia ta, opowiadająca raczej o organizmach pozostających w związkach ze swym środowiskiem niż o komórkach łączących się ze sobą, będzie ważna również dla późniejszych rozważań na temat umysłów. Można ją zacząć prawie w dowolnym miejscu, ale żeby zachować rozsądną zwięzłość
zacznijmy od jaj.
Przypuszczalnie pierwsze komórki jajowe różniły się od obecnych ilością materiału zapasowego i energii, jaką w nich przechowywano, podobnie jak to jest z innymi komórkami naszego ciała. Te samice, których jaja dostarczały potomstwu obfitszego "posiłku na wynos"
być może samice, które było na to stać
sfałszowały kostki do gry tak, aby to ich geny były faworyzowane. Nie ma w tym nic dziwnego, że taka strategia, znana również jako "żółtko", rozpowszechniła się w wielu liniach rozrodczych. Inna sztuczka polegała na zatrzymaniu jaja wewnątrz ciała samicy. Jest bardzo prawdopodobne, że jaja z dużą ilością żółtka były zapładniane wewnątrz samicy, a to z dwóch powodów: wyprodukowanie tych jaj było kosztowne, więc pozostawienie ich bez zapłodnienia oznaczało marnotrawstwo, a co gorsza, inwestycja w żółtko mogła być wykorzystana przez rabusia. Co więcej, w dużym jaju z ogromną ilością żółtka plemniki mają trudności z odnalezieniem jądra komórkowego. Zawierające żółtko jaja współczesnych ośmiornic, rekinów, węży i ptaków są zapładniane wewnątrz ciała samicy, toteż całkiem prawdopodobne jest stwierdzenie, że tak samo było z jajami przodków tych organizmów. One również zaczynały się rozwijać w ciele samicy. Kiedy kurze jajo zostaje złożone, zawiera już kilkaset komórek, w postaci spłaszczonej płytki na powierzchni żółtka. Z kolei większość rekinów zatrzymuje jaja w jajowodach matki do czasu, aż rozwiną się z nich zdolne do funkcjonowania osobniki; faktycznie więc rekiny są żyworodne, podobnie jak kilka gatunków węży, nie dotyczy to jednak ptaków. Jest to o tyle dziwne, że wszystkie rozpoczynają rozwój w ciele matki.
Jaja, które zaczynają się rozwijać w ciele matki, mają z tego wiele korzyści: jedna z nich jest związana z dobrze rozwiniętym układem nerwowym, który o nie dba. Jest to dobry przykład pętli reprodukcyjnej a'la okazja w snookerze: żeby utrzymać stabilne środowisko, trzeba mieć złożony układ nerwowy. Jaja przebywające we wnętrzu ciała matki nie podlegają dużym wahaniom temperatury, ponieważ matka potrafi ją kontrolować, wychodząc na słońce lub chowając się w cień, machając skrzydłami dla ochłody, czy też jeszcze inaczej. Nie muszą być zdolne do ucieczki przed drapieżnikami, ponieważ układ nerwowy matki wyczuwa obecność wroga i podejmuje działania obronne
ucieczkę bądź walkę, w zależności, jaki jest to drapieżnik. Jaja rozwijające się we wnętrzu matki mogą "powierzyć" jej wiele problemów związanych z własnym rozwojem
nie muszą być wyposażane w specjalne programy na nieprzewidziane okoliczności, w ten sposób identyczna liczba poleceń z "instrukcji budowy" może prowadzić do większej skuteczności reprodukcyjnej. Matka, której jaja rozwijają się we wnętrzu jej ciała, może zaoszczędzić sobie problemów związanych z jednorazowym wyprodukowaniem całej ilości żółtka: może odżywiać zarodek powoli, w miarę jego stopniowego rozwoju. Wiele rekinów i innych ryb wykształciło w tym celu łożysko: ilość materiału zawartego w ich zarodkach niesłychanie rośnie w czasie rozwoju, podobnie jak dzieje się to u ssaków. Jaja pozostałych ryb początkowo zawierają dużo żółtka, a jego ilość zmniejsza się w trakcie rozwoju zarodka. Zdecydowana większość ssaków jest żyworodna. Jaja człowieka są malutkie, jedynie nieznacznie większe od innych komórek ciała, a matka dostarcza wszystkich koniecznych do rozwoju substancji odżywczych do cudownej, termostatycznie kontrolowanej macicy, chronionej przez doskonałe narządy zmysłów i znajdującej się w ciele wspaniale zaprojektowanym na wypadek ucieczki.
Noworodki ssaków to organizmy niezdolne do przeżycia o własnych siłach. Żeby rozwiązać tę trudność, większość zwierząt żyworodnych
żyrafy, antylopy gnu, świnki morskie
zatrzymuje swoje młode wewnątrz ciała, dopóki potomstwo nie może zacząć radzić sobie samo. To jednak stanowi duże obciążenie dla matki, toteż wiele grup ssaków wymyśliło gniazda. Nierozwinięte odpowiednio noworodki pozostają w takich gniazdach pod opieką matki. Wcześniejsza ewolucja mleka i gruczołów mlekowych umożliwiła odżywianie dzieci poza macicą. Dorosłe zwierzęta reagują na zachowanie noworodków znajdujących się w gnieździe
na przykład karmiąc tego, który ma najszerzej otwarte usta lub robi najwięcej hałasu
nakarmienie noworodków w takim samym stopniu zależy więc od ich własnego zachowania, jak od zachowania rodziców. To otwiera zupełnie nowy zestaw możliwości
to raczej "eksplozja" ewolucyjna niż poszukiwania na małą skalę
obejmujący uczenie się metodą prób i błędów. Gdy noworodek zwierzęcy jest pozostawiony sam sobie, to każdy jego błąd ma zwykle zgubne skutki
łatwo popełniające błędy małe gnu szybko stanie się obiadem hieny. Natomiast w bezpiecznej osłonie gniazda noworodek może popełniać błędy, nie tracąc przy tym życia. Takie błędy najwyżej sprawią, że nie będzie się czuł komfortowo. W tym wypadku oddziaływania matka-dziecko sprzyjają nauce: uczeniu się i nauczaniu. Ta sztuczka wkrótce rozszerzy się również na ojca, który zacznie uczestniczyć w opiece nad młodymi; można teraz wprowadzić także innych członków rodziny i cały układ związków robi się jeszcze bardziej złożony. Tak samo jest na Zaratustrze.
Goniący choroby: Mistrzu, zaczynam się martwić o Kreatora kreacji. Wydaje mi się, że robi się zamyślony.
Mistrz [Zmartwiony]: Mam nadzieję, że nie buduje gniazda. Z pewnością wie, że podczas podróży takiej jak ta nie ma miejsca dla kija...
Gc: Obawiam się, że buduje. Dostał dużą ilość wiórów od Rębacza drewna, a kiedy go ostatni raz widziałem, to układał je wokół stosu różnych owoców z kuchni.
M: To smutne. Chwytanie fantomu.
Niszczyciel faktów: To prawda, ale przynajmniej owoce się nie wylęgną. [Nagle wpada w panikę.] Chyba że nadal mamy jeszcze trochę tych owoców nietoperza, za które Wykonawca rozrywek dał swoją sztuczną trąbę na Argyris III...
Gc: Nie, ostatnie zjedliśmy wczoraj wieczorem z marynowanym sosem syropowym. Chyba pamiętasz? Jeden z nich był tak dojrzały, że aż na krawędzi wzbicia się w pow..., ale odchodzę od tematu. Co zrobimy z Kreatorem? Będzie cierpiał, jeśli z jego jaj nic się nie wykluje.
Nf [Popewnym namyśle]: Trzeba mu ukraść owoce.
M: Ależ to sprawi mu jeszcze większe cierpienie!
Nf: Nie, jeśli będziemy kraść stopniowo.
M: Nie rozumiem.
Nf: Pozwól, że ci wyjaśnię. Pamiętasz, jak nasi ewolucyjni przodkowie opiekowali się swoimi młodymi? [Nie czekając na odpowiedź, kontynuuje...] Więc ci wytłumaczę. Nie, nie, nie przerywaj, to żaden kłopot, zupełnie żaden kłopot
nie, naprawdę... Współcześni Zaratustranie składają jaja, to zwyczaj sięgający wstecz do siedmiu protosymbiontów, które nasz wampirzy przodek stopniowo wyparł. One, podobnie jak my, wiły gniazda
co dziwne, zupełnie tak jak pewne ziemskie gatunki, na przykład kukułka, która składa jaja w gniazdach innych ptaków...
M: Tak, ale ziemskie gatunki najpierw budują gniazdo, a potem składają w nich jaja. Podczas kiedy my najpierw składamy jaja, a potem wokół nich budujemy gniazda. Co oczywiście jest lepszym rozwiązaniem.
Gc: Dlaczego?
Nf: Dlatego, że w ten sposób unika się niepotrzebnego budowania gniazd przez Zaratustran, którzy okazują się bezpłodni, to jasne.
Gc: Och, tak. Wybacz moją głupotę.
Nf: No więc, kijanki protosymbiontów były bardzo do siebie podobne
bardziej niż dorośli.
Gc: Oczywiście, jest to bardzo pospolite zjawisko w biologii. W miarę jak rozwija się forma dojrzała, wrodzone różnice stają się wyraźniejsze.
Nf [Z pewną irytacją]:8 W samej rzeczy. Kijanki protosymbiontów były plastycznymi pasożytami żyjącymi na mnóstwie innych zwierząt, włącznie z dojrzałymi protosymbiontami sześciu pozostałych gatunków. Miały części gębowe typu wstrzyknąć-i--ssać. Wstrzykiwały środki psychotropowe, które sprawiały, że pasożytowany
jeśli jest takie słowo
czuł się przyjemnie. A one ssały jego krew. Każdy z siedmiu gatunków protosymbiontów mógł więc eksploatować pozostałe sześć, zapewniając pożywienie swym dzieciom. System był w równowadze, ale ta równowaga była bardzo nietrwała.
M: Co chcesz przez to powiedzieć?
Nf: Zaraz wytłumaczę. Nasz wampirowaty przodek posunął się o krok dalej, eksploatował cały system. Jako kijanka wysysał krew, ale po długim czasie wyewoluował tak, że wyrzucił ze swego rozwoju stadium dojrzałości, właściwie stał się przerośniętą larwą. Termin podręcznikowy na określenie tego zjawiska to "neotenia". Zatem neoteniczna kijanka zachowała zdolność ssania przez całe dorosłe życie, dzięki czemu rozmnażała się szybciej niż wszystkie siedem gatunków protosymbiontów. W tym znaczeniu system był niestabilny: łatwo mógł być obalony przez intruza. I w ten sposób nasz przodek wampir znalazł się w Idealnym położeniu, żeby się stać odwrotnością kukułki/rogacza [w oryginale obie możliwości brzmią bardzo podobnie: odpowiednio cuckoo i cuckold (przyp. tłum.)] (nie skreślać nic, bo oba są właściwe).
Gc: Nie rozumiem.
Nf: Odwrotna kukułka buduje swoje gniazdo wokół jaj należących do innej istoty. A odwrotny rogacz
czy ja naprawdę muszę wszystko tłumaczyć?
Gc [Na stronie]: Zawsze to robi.
Nf: Odwrotna kukułka z pasożytującymi kijankami zyskuje przewagę, bo ma regularne dostawy pożywienia dla swych młodych. Przewaga wynikająca z bycia odwrotnym rogaczem jest oczywista. Zatem nasz wampirowaty przodek całkiem nieźle prosperował.
M: Ale...
Nf: Oczywiście, masz zamiar powiedzieć
bardzo spostrzegawcze
że ta przewaga jest minimalna w czasie, gdy jest dość pożywienia dla wszystkich dorosłych. To prawda! Ale kiedy zmienił się klimat i susze stały się powszechne, to strategia naszego przodka zaczęła się opłacać. Nasz przodek nie tyle przejął wszystkie role protosymbiontów: on to musiał zrobić, żeby system nadal działał, w sytuacji gdy one, jedne po drugich, odpadały z gry.
M: To ma sens. Ale dlaczego chcesz ukraść owoce Kreatorowi?
Nf: No cóż, wiecie, że u Zaratustran istnieją trzy płcie...
Gc [Sarkastycznie]: Nie!
Nf [Który jest uodporniony na sarkazm]: O, tak. Matka, ojciec i opiekun. [Każdy dorosly Zaratustranin może przyjąć dowolną pleć, podobnie jak może przyjąć dowolną z ról: różnice fizyczne to głównie różnice w inklinacjach. Z tego powodu w naszej książce w odniesieniu do wszystkich Zaratustran używamy zawsze zaimka "on", zamiast wysilać się i próbować przekładać zawiłości obcej terminologii, która wychwytuje subtelności społecznych oddziaływań między trzema zmiennymi płciami.]
Kłamiący dorosłym [Który spał w jednym z kątów]: Trzy płcie? Ależ to najzupełniej nieoktymistyczne! Doprawdy, nie mogę
och. [Teraz zupełnie rozbudzony.] Wybacz, Niszczycielu faktów. Byłem preświadomy i chwilowo umknęło mojej pamięci, że typowy wyląg zawiera cztery jaja
dając w sumie siedem, do czego musimy dodać Wielkiego Opiekuna, który dba o każdą rodzinę. [Pozostali potakująco kiwają głowami poza Niszczycielem faktów, który jako dopiero co przeobrażona ekskijanka odkrył, że typowy wyląg zawiera 2,3 jaja, i który naprawdę już nigdy potem nie odzyskał szacunku dla religii}
M: Ach, teraz widzę, do czego zmierza strategia Niszczyciela... Przypuśćmy, że zawartość gniazda Kreatora zostanie zmniejszona z czterech "jaj" do trzech. Wówczas utraci swą oktymalność, a on zauważy, że coś jest nie w porządku. Intelektualny wstrząs niewątpliwie przywróci mu zmysły.
Nf: Jest to dziwne i nowe użycie słowa "zmysły", ale uchwyciłeś sens mojej propozycji. Jest ryzykowna, jednak nie obchodzi mnie to. A teraz jeden z was musi odwrócić uwagę Kreatora, a ja zwinę "jajo" z jego gniaz... Och! Kreatorze kreacji, nie wywąchałem twojego nadejścia! Ja właśnie, hm, omawiałem, hm... gwiazdy... [Patrzy rozpaczliwie na pozostałych, po raz pierwszy zabrakło mu słów.]
Kreator kreacji: Chłopaki, czy któryś nie ma zapasowego-wędzonego śledzia?
Gc [Szeptem, do Mistrza]: I jeszcze fantomowe zachcianki! Zdecydowanie zamyślony... [Delikatnie]: Hm, Kreatorze, czy naprawdę sądzisz, że ktoś w twoim stanie powinien... eee...
Kk: W moim stanie? W jakim stanie? Właśnie studiowałem ziemską formę sztuki znaną jako "malarstwo". Szukałem tylko jakiegoś ostatniego przedmiotu do zaprojektowanej przeze mnie martwej natury: "kiść owoców i śledź z wiórami drewna". [Zbyt późno dostrzega ich miny.] Dlaczego tak na mnie patrzycie?
Na Zaratustrze jaja stworzyły popyt na gniazda. Na Ziemi gniazda stworzyły popyt na naukę, prowadząc do zaczątków kultury. Na przykład w sforach dzikich psów jedynie dominująca samica rodzi szczenięta, które świetnie się rozwijają, ale troszczą się o nie wszyscy członkowie sfory, zarówno wujowie i ciotki, jak bracia i siostry. Jest wówczas bardzo ważne, by rozpoznawać własną sforę, a każda sfora ma charakterystyczne dla niej nawoływania i zrytualizowane zachowania, których szczenięta, rosnąc, uczą się od swych krewnych. Sztuczka ta jest swego rodzaju psią formą kultury: nowym sposobem dziedziczenia. Działa, wytwarzając interesujące napięcie między rywalizującym rodzeństwem
co nie zawsze jest ewolucyjnie korzystne
a zamiast być przekazywana w genach i przechowywana w organizmach jest przekazywana przez narządy zmysłów i przechowywana w mózgach. Niektóre ptaki uczą się i nauczają w gniazdach, ale nawet papugi
należące do najinteligentniejszych ptaków
przekazują niewiele elementów behawioralnych w porównaniu ze ssakami mięsożernymi, takimi jak koty i psy, czy nawet w porównaniu z gryzoniami, na przykład szczurami i wiewiórkami. Również takie ssaki jak gnu nie mają podobnego dziedzictwa kulturowego. Jednak nasza grupa, naczelne, zrobiła sobie z tego sposób na życie; na przykład w stadach pawianów wszystkie dorosłe zwierzęta poświęcają malcom wiele uwagi. Nasi najbliżsi kuzyni, dwa gatunki szympansów, uczą się ciągle, nawet po osiągnięciu dorosłości, tak jak my. Cały repertuar ich niegenetycznych sztuczek, który ma zapewnić dzieciom lepszy start życiowy, to bardzo wyrafinowana forma uprzywilejowania.
Możemy patrzeć na ewolucję uprzywilejowania jako na coś, co dzieje się w ramach kontekstu środowiska i jest przezeń napędzane. Wiele zwierząt przechodzi kilka etapów rozwoju odbywających się w różnych środowiskach. Ćma rozwija się jako jajo, gąsienica, poczwarka oraz
no cóż
ćma. Ptak rozwija się wewnątrz osłon jajowych, następnie w gnieździe pod czujnym okiem swych rodziców oraz sam, już jako dojrzały. Człowiek rozwija się wewnątrz macicy i poza nią. Środowisko dla określonego etapu rozwoju stanowi ograniczenie, którego można uniknąć, jedynie rozwijając się w innym środowisku, a to jest ryzykowne, ponieważ skoro zwierzę dobrze się rozwija w danym środowisku, to po co je zmieniać? Zatem ograniczenie środowiskowe jest czymś "danym", jest znajdującą się w tle regułą, której po prostu się przestrzega
zupełnie tak, jak dane są reguły: "Grawitacja ściąga cię w dół" czy: "Tłuszcze nie łączą się z wodą". W takim razie jeden etap rozwoju musi przygotować zwierzę do etapu następnego
a właściwie, w pewnej mierze, do wszystkich przyszłych etapów. Zwierzęta, które nie "dostąpiły" przywileju posiadania gniazda, mimo wszystko mają pewne wrodzone oczekiwania co do środowiska
świeżo wykluty czerw jest gotowy do radzenia sobie z padliną, nowo narodzona mszyca jest gotowa, za pomocą aparatu gębowego, wkłuć się w liść, aby znaleźć tam pożywienie. Te oczekiwania wpływają zarówno na fizjologię zwierzęcia, jak i na jego układ nerwowy. Ale dodatkowo, wcześniejsze pokolenia musiały poczynić odpowiednie przygotowania: matka mucha musiała znaleźć padlinę, w której złożyła jaja, matka mszyca "urodziła" swoje córki na odpowiednim liściu. Mszyce mogą się rozmnażać płciowo z udziałem samców, albo też bez nich
partenogenetycznie tworząc kolejne pokolenia klonów, samic. W obu przypadkach potomstwo jest uprzywilejowane na swój indywidualny sposób, ale przywileje muszą pasować do ich programów rozwojowych. Mszyca, mając przed sobą padlinę, może wiercić w niej tyle dziur, ile zapragnie, ale w taki sposób nigdy nie zdobędzie potrzebnego jej pokarmu.
Właśnie tutaj, w alternatywnym obrazie, który tworzyliśmy kawałek po kawałku na ostatnich stronach, jest miejsce na pojawienie się mózgów
czy jeszcze o nich pamiętacie? Dzięki mózgom przywilej może odnieść prawdziwe zwycięstwo. Wszechstronne układy nerwowe mogą się dopasowywać do zmieniających się nieustannie warunków środowiskowych, zwiększając zakres zachowań organizmów, co znakomicie ułatwia przekazywanie z pokolenia na pokolenie sztuczki zwanej przywilejem. Skuteczne przekazywanie przywileju wymaga stosowania procesu rekurencyjnego w rodzaju "okazja w snookerze": matka mucha musi przekazać informację o padlinie (cecha jej własnego zachowania) oraz umiejętność jej wykorzystania (cecha zachowania jej potomstwa). To oznacza, że genetyka muchy, jej rozwój i zachowania muszą "pasować do siebie" w każdym następnym pokoleniu, stabilnie i powtarzalnie. Im więcej się o tym myśli, tym bardziej się to wydaje zdumiewające
ale jak w każdym procesie rekurencyjnym, ewoluujące stworzenie wślizguje się weń dzięki rusztowaniu, które następnie zostaje odrzucone, ponieważ nie jest już więcej potrzebne. Przekazywanie przywileju przypomina podtrzymywanie okazji w snookerze: obecny ruch (pokolenie) musi nie tylko zasadzić następną bilę (wyprodukować dzieci i dać im przywilej pomagający w rozwoju), ale i zapewnić sobie dobrą pozycję do następnego strzału (potomstwo musi być zdolne do podtrzymania tego procesu).
Mózgi ułatwiają podtrzymanie trwania okazji: pozwalają nam tak dobrać kolejny ruch, abyśmy poradzili sobie z błędami popełnionymi w ruchu poprzednim. Mówiąc ściślej, mózgi zapewniają plastyczność i powiększają obszar przestrzeni fazowej, w którym można podtrzymywać trwanie okazji. Wyobraźcie sobie muchę, której larwa instynktownie porusza szczękami, ale nie ma pojęcia, co żuje. Wówczas może jeść padlinę tylko wtedy, gdy przypadkiem leży ze szczękami skierowanymi w dół. Jeśli czerw rozwija się tak, że leży w nieodpowiedniej pozycji, to okazja się kończy. Jeśli jednak młode muchy potrafią wyczuć położenie padliny i podjąć stosowne działania, to okazja może trwać. Dobrzy gracze w snookera mają w zanadrzu wiele specjalnych strzałów, takich jak podkręcenie i odchylenie, które pomagają im wydobyć się z kłopotów po nieudanym strzale pozycyjnym i podtrzymać trwanie okazji. Podobnie istoty dysponujące adaptowalnym i elastycznym zachowaniem mogą podtrzymać trwanie bardziej złożonej okazji.
Jest to zaledwie jeden z powodów, dla których mózgi są dobrym rozwiązaniem w kategoriach ewolucyjnych. Kilka grup zwierząt wytworzyło bardzo dobre mózgi, otwierające przed nimi możliwość zachowań wszechstronnych i dopasowujących się do sytuacji. Zróżnicowanie owych organizmów wskazuje, że strategia ta musiała być bardzo skuteczna;, z tego z kolei wynika, że "umózgowienie", choć może niekoniecznie wykorzystujące konkretną architekturę neuronową wynalezioną na Ziemi, jest uniwersalną cechą ewolucji. Nawet zwierzęta z układami nerwowymi typu centralki telefonicznej, na przykład owady, są zdolne do bardziej wyrafinowanych reakcji, niż się nam zwykle wydaje. Muszą wykazywać taką samą wszechstronność jak gracz w snookera i być zdolne do podtrzymywania okazji tam, gdzie występują różnice w terenie, prędkości wiatru czy w czymkolwiek innym. Mówiąc tu o okazji, mamy na myśli ich konkretny tryb życia. Nie powinniśmy im jednak przypisywać zbyt dobrze rozwiniętych zdolności myślowych: na metapoziomie ich strategie mogą być prostsze, niż się nam wydaje. Na przykład patyczak, który stracił jedną albo dwie nogi, nadal może chodzić. Jest to możliwe nie dlatego, że patyczak ma złożone i wszechstronne obwody nerwowe, które zawierają specjalne plany na taką właśnie ewentualność
obwody te przypominają raczej staroświecką centralkę telefoniczną z ustalonym układem przełączników
ale dlatego, że prosta reguła: "utrzymuj horyzont w pozycji poziomej" i koordynacja oko-noga zapobiegają upadkowi owada.
Pierwszy, słabiutkl przebłysk Inteligencji pojawia się wtedy, gdy zwierzęta opanowują coś więcej niż tylko takie proste sztuczki i stają się prawdziwie plastyczne. Możecie nie myśleć o stawonogach
skorupiakach, owadach czy pająkach
jako o istotach inteligentnych, ale są one zdolne do zachowań znacznie bardziej elastycznych niż zachowania zwierząt z układami nerwowymi w stylu centralki telefonicznej, jak u patyczaków. Na przykład nawet mały mózg pszczoły miodnej jest zdolny do "chodzenia na skróty", tak pojęciowe, jak i geograficzne. Wyobraźcie sobie pszczeli ul stojący na skraju lasu, a po przeciwnej stronie
kwiatową łąkę. Niektóre pszczoły odnajdują kwiaty, lecąc wzdłuż krawędzi lasu, i wkrótce tę trasę wybierają wszystkie pozostałe pszczoły, bo jest to najlepsza droga. Pewnego dnia ktoś wycina w lesie szeroką przesiekę po drugiej stronie pszczelej, łamanej trasy
nie dokładnie wzdłuż linii prowadzącej od ula do kwiatów, ale trochę z boku. A wtedy natychmiast wszystkie pszczoły zaczynają latać do kwiatów nowym skrótem, a nie wzdłuż swej starej trasy.
Wydaje się, że spośród wszystkich stawonogów największą inteligencją wykazują się rawki wieszcza (skorupiaki), podczas gdy najinteligentniejszymi mięczakami są głowonogi
ośmiornice i mątwy. Więcej o tych zwierzętach opowiemy w rozdziale 8 przy okazji rozważań dotyczących świadomości. Możliwości mózgów głowonogów są imponujące i wydaje się dziwne, iż bezkręgowce te w ogóle nie wykorzystały swej indywidualnej inteligencji, żeby zapewnić dobry start następnym pokoleniom. Jednym z powodów może być to, że głowonogi rozmnażają się tylko raz, kiedy mają rok, a po wydaniu na świat potomstwa umierają, więc wszystkie dorosłe osobniki danego gatunku należą do tego samego pokolenia. Uniemożliwia to przekazywanie młodym zachowań, tak jak robią to inteligentne ssaki. Istnieje kilka drobnych wyjątków: rawki wieszcza pilnują swoich jaj i młodych, ale nie robią tego sprytniej niż skórki, a choć inteligencja pszczół robotnic rzeczywiście jest nakierowana na karmienie następnego pokolenia, to pszczoły te nie potrafią przekazać mu wymyślonych przez siebie nowych taktyk.
Jak już wyjaśnialiśmy, ssaki wytworzyły wiele sposobów przekazywania przywilejów: obecnie zbadamy, jaki jest ich wpływ na rozwój mózgu. Jeden ze sposobów polega na zatrzymaniu dzieci w macicy, z dala od wszystkich problemów zewnętrznego świata, gdzie matczyne mechanizmy homeostatyczne chronią młode przed zmianami temperatury i zapewniają stały dostęp wody. Tam też bardzo sprawny układ krwionośny matki dostarcza pokarm i tlen i tam
przede wszystkim
potomstwu nie zagrażają drapieżniki. Ta sztuczka ma swoje konsekwencje, ponieważ szlaki mózgowe takich istot muszą być zdolne do reagowania na wielką różnorodność bodźców docierających ze środowiska już od chwili przyjścia na świat. Chodzi nam o identyfikowalne konstrukcje i regularności, które są kojarzone z ważnymi zdarzeniami lub rzeczami (jest to myśl, którą rozwiniemy w następnym rozdziale). Na przykład małe gnu musi wiedzieć, jak odróżniać inne małe gnu od dzikich psów, zanim w ogóle zobaczy jedne czy drugie. Dlatego też jego układ wzrokowy musi być zdolny do wybrania spośród masy bombardujących go sygnałów świetlnych tych szczególnych regularności, które sygnalizują: "tam jest małe gnu" lub "tam, koło krzaka, jest dziki pies". Nie jest to prosta umiejętność, a producenci komputerów oddaliby wiele, żeby tylko się dowiedzieć, jak się to robi, ponieważ najlepsze komputery, przy swojej zdumiewającej szybkości i pamięci, nie potrafią zbadać obrazu wizualnego i określić, jakie obiekty są na nim obecne. Nasteczniki (owady polujące na pewne pająki) również wiedzą parę rzeczy, których nie znają producenci komputerów, jako że potrafią odróżnić pająki (w których składają swe jaja) od nasteczników przeciwnej płci (z którymi kopulują). Popełnienie tutaj błędu prawdopodobnie może prowadzić do zguby, toteż nasteczniki opanowały tę umiejętność do perfekcji. Przypuszczalnie stosunkowo prosty układ nerwowy tych błonkówek (jednak nadal zbyt złożony, byśmy potrafili go modelować) raczej ogranicza się do odbierania kilku prostych wskazówek, kojarzonych z pająkami i innymi nastecznikami, niż szczegółowo je rozpoznaje. Doświadczenia wykazały, że zwierzęta daleko bardziej złożone, takie jak ptaki, stosują podobne skróty pojęciowe.
Małe gnu musi mieć w swym mózgu naprawdę dobry zestaw służący do analizy obrazów, by móc choćby rozpocząć zadanie analizowania cech swego otoczenia. Z pewnością wydaje się bardzo mało prawdopodobne, by system ten rozwijał się dzięki procesowi "nauki": obwody wzrokowe w siatkówce i w mózgu dojrzewają do stanu funkcjonalnego w czasie gdy dziecko znajduje się w ciele matki, a jakiekolwiek sygnały odbierane w tym okresie z pewnością mają niewielki związek z obrazami dzikich psów. A jednak komórki małego gnu oddziaływały tam w sposób, w jaki oddziałują komórki nerwowe, czego skutkiem jest wyposażenie zwierzęcia w pełen zestaw reakcji
"Unikaj!", "Ssij tutaj!", "Ustaw to między sobą i niebezpieczeństwem!"
oraz w zaprogramowane z góry reakcje rozpoznające własną matkę: liż, ssij, słuchaj.
Inną ważną techniką uprzywilejowania, którą zauważyliśmy u wielu ssaków, jest ich rodzenie się w gnieździe, w stadium nie w pełni rozwiniętym. Tu młode są chronione przed niemal wszystkimi zagrożeniami i zwykle mają zapewnione pożywienie oraz ciepło, chociaż niewiele mogą zrobić, gdy tak nie jest. Ta strategia jest równie uprzywilejowana jak jej alternatywa, chociaż prowadzi do zupełnie innych korzyści. Po raz pierwszy w ziemskiej ewolucji podejście prób l błędów może być stosowane z niewielkim ryzykiem. W środowisku pozbawionym przywileju gniazda każdy błąd pociąga za sobą surową karę
na ogół śmierć, a przynajmniej niepowodzenie, które się odbija na następnym pokoleniu. W gnieździe jednak możliwa staje się nauka. Nagle na ewolucyjnej scenie pojawia się nowa metoda przekazywania informacji między pokoleniami: Informacja jako przywilej. Ta zmiana, we wprowadzonej przez nas wcześniej terminologii, ma charakter zarazem uniwersalny i publiczny: należy jej oczekiwać, gdy nadejdzie czas, a wywiera wpływ na wszystko. To jest główny powód jednej z największych eksplozji ewolucyjnych wszech czasów: zdolności uczenia się od Innych osobników własnego gatunku. Oznacza to, że noworodki ssaków potrafiące zapamiętać, który sutek daje najwięcej mleka, radzą sobie lepiej niż ich rodzeństwo, a także iż małe lamparty, które ćwiczą techniki polowania na ledwie żywych ofiarach przynoszonych przez rodzica do miejsca przebywania młodych, będą później zręczniej chwytać prawdziwą zdobycz. Matki kotki
mowa teraz o zwierzętach domowych
często przynoszą swemu potomstwu półżywe myszy do zabawy, co przygotowuje kocięta do przyszłych samodzielnych polowań na prawdziwe, żywe myszy.
Uczenie się jest sposobem na przekazywanie różnych informacji między pokoleniami; jest to sposób o wiele bardziej plastyczny niż molekularny (genetyczny) l ma znacznie krótszy czas reakcji. Nauka zaczyna się w gnieździe, więc gniazda są dla ewolucji inteligencji równie ważne jak komórki nerwowe. Gdy nauka zacznie już się rozwijać jako proces, w którym pośredniczy rodzic, to gniazdo jako obiekt fizyczny czasem staje się zbędne, zwłaszcza u zwierząt społecznych. Najbliższe bezpośrednie otoczenie grupy żerujących pawianów czy podmiejska grupa rówieśnicza są dla dzieci skuteczniejszą ochroną niż nory dla szczurów lub wydr, a na pewno dużo lepszą niż stadne zachowania antylop gnu lub zebr.
Potomstwo uczące się szybciej lub skuteczniej będzie miało większe szansę na rozród, zatem ewolucja będzie faworyzować zdolność nauki; będzie też wybierać lepiej nauczających rodziców (zwłaszcza matki). Ponownie dostrzegamy proces współudziału, który naturalnie podąża w stronę większej złożoności, w miarę jak cały system modyfikuje się na każdym rekurencyjnym etapie. Wiele etapów tego procesu widzimy u dzisiejszych ssaków, od taktyki odstawiania od piersi u domowych myszoskoczków, do jawnego przyuczania do porządku w załatwianiu potrzeb fizjologicznych u kociąt i szczeniąt. Widzimy, jak młode małpy pobierają nauki od starszych. A przede wszystkim widzimy naszą własną skomplikowaną kulturę i systemy edukacyjne. Jest w tym wyraźna ironia. Zwykliśmy uważać, że zwierzęta wykorzystujące gniazda są prymitywniejsze od tych, które zatrzymują swe młode w ciele matki. Jednak sztuczka przytrzymać-w-środku to sztuczka prywatna, nie ma ona żadnego interesującego potencjału ewolucyjnego dla nikogo poza zwierzętami ją stosującymi, podczas gdy wynalazek opieki rodzicielskiej w gnieździe to wynalazek publiczny, odsłaniający zupełnie nową stronę ewolucji
i prowadzący, między innymi, do tej książki.
Podsumujmy.
Standardowa teoria ewolucji inteligencji ma charakter redukcjonistyczny: skupia się na zdolności sieci komórek nerwowych do przetwarzania danych, a w rezultacie odwołuje się do rezonansu Murphy'ego: jeśli Inteligencja może się pojawić, to na pewno się pojawi ze względu na oczywiste korzyści ewolucyjne, jakie daje. My, zawsze gotowi do odrzucenia
lub przynajmniej zakwestionowania
naszych własnych zasad, mimo wszystko uważamy, że taka czysto wewnętrzna droga do Inteligencji jest nieprawdopodobna. Wcale nie jest oczywiste, jak wielką selektywną korzyścią naprawdę jest inteligencja sama w sobie. Jak już pisaliśmy, inteligencja musi mieć coś, wobec czego może być inteligentna. Ciekawość ściśle wiąże się z inteligencją, a wszyscy wiemy, do czego prowadzi ciekawość [w krajach angielskojęzycznych przysłowiowym uosobieniem ciekawości i jej skutków jest kot, a popularne porzekadło brzmi: Curiosity killed the cat, czyli: Kota zgubiła ciekawość (przyp. tłum.)]. Nie chodzi tu tylko o mity nauczania w stylu okłamywania dzieci: koty, będąc niepoprawnie ciekawskie, naprawdę popadają w tarapaty, Ian Stewart miał kota, który niepostrzeżenie wcisnął się pod podłogę, gdy jego ojciec wyjął jedną z desek. Gdy deskę ponownie przybito, kot został tam uwięziony i tylko dlatego go uratowano, że po pierwsze zniknął, po drugie miejsce pod podłogą było naturalnym terenem poszukiwań, ponieważ wiadomo, iż koty są ciekawskie, i wreszcie po trzecie spod dywanu w salonie dochodziły słabe pomiaukiwania. W każdym razie standardowy, redukcjonistyczny pogląd na ewolucję inteligencji podkreśla rolę rozgałęzionych komórek nerwowych: gdy organizmy zyskują większe mózgi, ich zachowania stają się bardziej złożone
przynajmniej potencjalnie. Większe mózgi, jak większe komputery, mogą działać, korzystając z bardziej złożonych algorytmów.9 W takim razie wyjaśnienie, czym jest ludzki umysł, zaczyna się od obwodów nerwowych i przypomina nieco opowieść o powstaniu i rozwoju komputera: więcej pamięci, szybsze przetwarzanie, podprogramy do obsługiwania wspólnych procesów, "obudowy" do organizowania pracy tych podprogramów itd. "Dawno, dawno temu była sobie komórka nerwowa, a potem mieliśmy Einsteina". To jest właśnie teoria "sprytnej komórki nerwowej" i jak już wiecie, nie uważamy jej za najlepszy sposób opowiadania historii inteligencji. Gubi się w niej krytyczną rolę kontekstu. Inteligencja potrzebuje kontekstu, aby mogła dawać istotne, selektywne korzyści, a w tym wypadku najbardziej prawdopodobny jest kontekst społeczny. Główną korzyścią płynącą z inteligencji jest to, że pomaga nam w postępowaniu z istotami naszego własnego gatunku
z naszą główną konkurencją, a zarazem głównym potencjalnym źródłem pomocy.
Kontekstualna opowieść o ewolucji inteligencji podąża za ssakami w gniazdach, a zaczyna się nie od komórki nerwowej, ale od żółtka. Drogę prowadzącą do Einsteina wyznacza przywilej we współudziale z "mokrością" [w oryginale: wetware (przyp. tłum.)], nie zaś sama mokrość. (Pod pojęciem "mokrości" kryją się obwody nerwowe, zbudowane
jak to zawsze "robi" biologia
z czegoś marmoladopodobnego, a nie schludne, krzemowe "hardware"). Taka współudzielna ewolucja inteligencji zaczyna się od ssaczych noworodków znajdujących się w gnieździe, gdzie bezpieczne warunki otwierają możliwość uczenia się metodą prób i błędów, pod okiem matki. Przepływ informacji podczas uczenia się stwarza podstawy dla ewolucji struktury społecznej, dzięki której gniazdo staje się zbędne; społeczeństwa tworzą w świecie uprzywilejowane zakątki, w których dzieci mogą bezpieczniej dorastać.
A stąd prowadzi prosta droga do społeczności ludzkiej
rzeźnik, piekarz, producent świec, policjant, poeta, sutener i ksiądz. Kluczem do naszej inteligencji są neuronowe gniazda, nie sieci.