Význam mozgu

Evolučný pohľad na svet je v princípe historizujúci, preto na akúkoľvek stávajúcu skutočnosť nazerá ako na bod v reťazci príčin a následkov. V darwinistickom zmysle duša nemôže vzniknúť náhle, bez nejakej predchádzajúcej formy, ale ako transformácia niečoho predchádzajúceho, transformácia, ktorá umožňuje organizmu prispôsobiť sa zmenám prostredia. Zrejme nebude pre nikoho prekvapením, že to, čo pomenúvame dušou, budeme väčšinou lokalizovať do orgánu, ktorému hovoríme mozog.

Ako každý orgán v tele, aj mozog plní určitú funkciu, na ktorú ho evolučný vývoj formoval desiatky miliónov generácií predkov. Aby sme túto funkciu správne popísali, musíme si uvedomiť, že každý organizmus aby dokázal prežiť vo svojom prostredí, musí byť naň funkčne prispôsobený, čo inými slovami znamená, že musí v sebe obsahovať nejaký funkčný model toho prostredia.

Čo si môžeme predstaviť pod funkčným modelom prostredia? Sú to nástroje, ktoré organizmus má, na riešenie situácií, do ktorých sa v prostredí dostáva. Ak musí napríklad vyhľadávať potravu, musí mať na to zmysly, pohybový aparát, rozoznávacie nástroje a všeličo iné. Tieto nástroje sú funkciami, ktoré organizmus obsahuje, funkciami, ktoré plnia úlohy dané prostredím. Sú to teda funkcie odrážajúce vzťah organizmu k prostrediu, a tvoria jeho funkčný model.

Dlhé obdobie vývoja života na Zemi bol tento model realizovaný pevným zápisom v genóme organizmov. Ak genóm jednotlivca sformoval správanie organizmu v prostredí menej presne, tak tento jedinec mal menej potomkov, alebo dokonca zahynul bez akýchkoľvek potomkov. Ak mal vrodený výhodnejší variant modelu prostredia, tak sa tento model v populácii rozšíril. Tomuto modelovaniu prostredia môžeme hovoriť genetické.

Pre náš výklad je dôležité si uvedomiť, že genetické modelovanie prostredia má tú nevýhodu, že prispôsobovanie sa organizmov zmenám v prostredí je generačné, čiže ak v prostredí nastanú zmeny, až nasledujúce generácie sú schopné ich vo svojej genetickej variabilite odraziť. Platí jednoduchá logika: ak je jedinec vopred (vrodene) prispôsobený zmene v prostredí, tak prežije.

Preto je hlavnou stratégiou takýchto druhov organizmov (napríklad baktérií) veľkosť populácie. Čím rýchlejšie a vo väčšom počte sa druh organizmov rozmnožuje, tým má väčšiu vnútornú variabilitu modelu prostredia, a teda má väčšiu šancu na druhové prežitie. Rýchlosť replikácie je však spojená s veľkými energetickými výdajmi, preto je genetické modelovanie prostredia výhodné pre jednoduché organizmy.

Napríklad ak podrobíme populáciu baktérií pôsobeniu antibiotika, ktoré rozkladá bunkovú membránu baktérie, tak väčšina populácie, ktorá má štandardne tvorenú bunkovú membránu, zahynie. Antibiotikum je zmena v prostredí, na ktorú baktéria nebola vrodene prispôsobená. Inými slovami: nemá vrodený model prostredia, v ktorom existujú antibiotiká. Lenže platí variabilta v populácii a niektoré baktérie majú trocha inak tvorenú membránu. Táto (pôvodne možno nevýhodná) variácia je iný vrodený model prostredia, ktorý zrazu nadobudne význam, a baktérie s týmto modelom založia novú populáciu.

Ak sa má organizmus vo svojom prostredí cielene pohybovať za zdrojmi (napríklad za potravou), tak potrebuje oveľa zložitejší vnútorný model prostredia, ako organizmus, ktorý na zdroje čaká. Zrejme preto sa postupne vyvinula najprv nervová a potom centrálna nervová sústava, ktorá umožňuje reagovať na meniace sa prostredie počas života jedinca lepšie, ako čisto statický vrodený systém. Dôsledkom vývoja centrálneho nervového systému je aj jeho súčasť — mozog. Mozog umožňuje vytvárať model prostredia na základe skúsenosti žijúceho jedinca. Jedinec tak pozná mapu svojho prostredia, rozloženie zdrojov potravy, partnerov na párenie, predátorov v okolí a mnohé iné prvky prostredia, ktoré sú individuálne, a preto nie je možné organizmus na ne vopred pripraviť genetickým modelovaním. Toto modelovanie budeme nazývať skúsenostné.

Je dôležité si uvedomiť, že z darwinistického hľadiska nejde o nič prevratne nové, pretože ide stále o ten istý princíp: malými adaptívnymi zmenami z generácie na generáciu sa postupne vytvoril prechod od druhového modelovania prostredia ku skúsenostnému.

Hlavná výhoda modelu, ktorý sa získava skúsenosťou je možnosť tzv. prediktívneho rozhodovania. To neznačí nič iné, ako to, že orgán skúsenostného modelovania prostredia — mozog — môže pri svojom rozhodovaní testovať možné rozhodnotia najprv na modeli prostredia, a až potom sa rozhodnúť. Lakonicky to vyjadril filozof Karl Popper (parafrázujem): Je oveľa výhodnejšie ak zahynie hypotéza o svete ako jej nositeľ. Napríklad je rozdiel ak rovno prejdem v teréne cez nejaké nebezpečné miesto, kde na mňa čaká predátor, alebo si pred pohybom predstavím možnosť priameho prechodu (hypotéza, že terén je voľný), alebo cez to miesto v teréne radšej nepôjdem (hypotéza, že tam predátor môže byť) a radšej pôjdem bezpečnejšou, hoci dlhšou trasou.

Mozog teda nielenže môže ukladať skúsenosť jedinca o prostredí do modelu tohoto prostredia, ale tiež vytvárať alternatívy tohoto modelu v prediktívnych variantách.

Mozog ako umwelt

Každý organizmus nie je entitou samou osebe, ale je súčasťou celku — prinajmenšom ekosystému. Jeho súvislosť s celkom musí byť nejako odrazená v štruktúre jeho vnútra. Musí sa teda skladať z častí, ktoré spoluvytvárajú jeho integritu a organizáciu a z častí, ktoré určujú jeho vzťah k prostrediu, jeho znalosť prostredia. Túto predstavu formuloval na začiatku 20.stor Jakob von Uexküll [1] v koncepcii organizmu ako jednoty innenweltu (vnútra, vnútorného sveta) a umweltu (začlenenia, vnorenia do okolia) každého organizmu.

Zdroj: http://jpkc.scu.edu.cn/ywwy/zbsw%28E%29/edetail5.htmUmweltom bunky sú všetky jej znalosti o svete. Ak sa živí glukózou, tak do jej umweltu patrí zodpovedajúci receptor na bunkovej membráne, ktorý rozozná glukózu, naviaže sa na ňu a dopraví ju do vnútorného prostredia bunky. Ak na receptor dopadne iná molekula, povedzme kyseliny métanovej, tak ju bunka nepozná, nepatrí do jej umweltu. Do jej umweltu pochopiteľne nepatrí ani to, že jej reakcie skúmame v Petriho miske pod mikroskopom.

Ak sa na vec pozrieme morfologicky, tak vidíme, že receptor glukózy má časť, ktorá viac-menej presne zapadá na molekulu glukózy (viď fialovo označené časti na obrázku). Tvar molekuly glukózy je obsiahnutý v tvare jej receptora, je teda skopírovaný do umweltu bunky. Môžeme naň nazerať ako na replikátor, ktorý sa úspešne replikuje z prostredia do bunky tlakom prírodného výberu. Iný tvar molekuly má menšiu šancu sa do bunky zreplikovať, bunka, ktorá replikuje iné tvary tam, kde má byť tvar glukózy zahynie.

Na tomto jednoduchom príklade vidíme, že umwelt organizmu je tvorený úspešnými replikátormi prostredia. Pokojne ich nazvime mémy. Mémy samozrejme vyťažujú zdroje organizmu. Svet je plný tvarov, mémov, nie každý má rovnakú šancu uspieť v replikácii do umweltu organizmu. Bunka o Petriho miske nevie, pretože to nijako k svojmu životu nepotrebuje, prírodný výber ju nepripravil na takú situáciu, a preto molekulárna štruktúra sklenenej nádoby nemá šancu sa do umweltu bunky zreplikovať.

Mnohobunkové organizmy si vyvinuli schopnosť špecializácie buniek na rôzne zložky umweltu, bunky sa podľa špecializácie združujú do orgánov. Každý orgán sa nešpecializuje iba na určité zložky innerweltu, napríklad pečeň na metabolickú premenu látok, ale aj na časť umweltu, v prípade pečene na znalosť toho, aké molekuly prostredia sú vhodné pre metabolizmus jej a celého organizmu.

Pre organizmy, ktoré musia aktívne vyhľadávať potravu a partnerov na rozmnoženie sa umwelt musí obohatiť o priestorové, časové, sociálne a mnohé ďalšie mémy prostredia. Zrejme z tých istých dôvodov, z akých sa vytvorila orgánová koncentrácia bunkovej špecializácie pre iné zložky umweltu, sa pre spomínané aktívne znalosti prostredia vytvoril mozog.

Mozog je orgán na uloženie umweltu mnohobunkových organizmov.

Mozog, ako sa zväčša asi všetci zhodnú, je tvorený sieťou neurónov. Obsah informácie o prostredí je tvorený štruktúrou prepojení medzi neurónmi. Táto štruktúra je u jednoduchších organizmov, ako napríklad u hmyzu,  definitívna, teda vytvorená počas ontogénezy jedinca vzájomným pôsobením dedičnej štruktúry DNA a epigenetických vplvov od vajíčka po dopselého jedinca.

Výhodou definitívnej štruktúry mozgu je jeho nízka spotreba zdrojov a pomerne jednoduchá ontogenéza. Nevýhodou je malá pružnosť. Prostredie sa môže meniť a nie každá konfigurácia mémov definitívneho mozgu je rovnako vhodná na prežitie v konkrétnom prostredí. Jedinci s vhodnejšou konfiguráciou mémov prežijú a majú viac potomkov ako tí, ktorých mémy až také vhodné nie sú.

Zrejme preto sa u stavovcov vyvinul pružný mozog ako nástavba nad starším mozgom pevným.



  1. Uexküll, Jakob. von. (1909). Umwelt und innenwelt der tiere (p. 276). Verlag von Julius Springer, Berlin. Retrieved from http://archive.org/details/umweltundinnenwe00uexk