DNA a GI

                                                  (Poznámky na okraj jedné besedy) 

                

Ve vědecko-popularizačním pořadu České televize Hyde Park – Civilizace byl dne 2. 6. 2018 hostem prof. Paul Modrich, nositel Nobelovy ceny za chemii. V besedě prezentoval nepochybně velkolepý posun poznání v oblasti výzkumu DNA, hlavně a především směrem k praktickému využití získaných poznatků pro dobro lidí - možné žádoucí opravy či úpravy ve prospěch zdraví a  pod. (Kéž by to nebylo nikdy zneužito). Na počátku besedy šlo však i o obecné vymezení DNA ve vztahu k životu vůbec. Tedy o problém, který v rámci lidského poznávání patří k těm nejobecnějším, těm, které se týkají základních otázek veškerého přírodního a společenského bytí. Tzn. jeho nejhlubší podstaty, konečné utvářecí struktury a obecného způsobu fungování. Tato rovina je mi blízká a tak si na základě v tomto směru známých a opodstatněných relevantních poznatků a některých vlastních závěrů dovolím něco říci. A v podstatě také jen o této  zcela obecné rovině se bude dále i pojednávat.

Na příslušný dotaz moderátora co na této obecné úrovni DNA vlastně je, odpověď opakovaně zněla: „DNA je kód, který definuje život“. To pak bylo delší dobu i v titulku. Z čehož usuzuji, že i tato obecná část tématu besedy byla považována za důležitou.

Je to řečené pravda? Je. Jenomže ne celá. I když z čistě jen přírodovědného hlediska vcelku pochopitelná a postačující. Z nejobecnějšího poznávacího hlediska, tzn. ontologického, by se však dalo říci, že je to spíše jen ta „menší půlka“ pravdy. Dané vymezení nepostihuje totiž explicitně to, o co se v případě definování života především jedná. Totiž jeho bezpodmínečnou podmíněnost a spjatost s genetickou (dědičnou) informací. Žádná otázka v tomto směru však  položena nebyla a nepadlo tudíž ani žádné relevantní vyjádření. I když nelze pochybovat o tom, že příslušná spojitost je známá. V jedné pozdější besedě na stejné téma oprav či úprav DNA bylo dané opomenutí napraveno – viz Poznámka níže.

Lze tedy uvést, že bez genetické informace, která kromě mnoha dalších konkrétních vlivů a důsledků představuje primárně obraz daného druhu živých organismů a principiální předpis způsobu jeho reprodukce a je jinak jedním z mnoha druhů světa informací, je život, tak jak ho známe, nemyslitelný. Prostě by se nekonal. I kdyby tu třeba byly pro něj jinak příznivé podmínky. Z tohoto hlediska by pak platilo i toto více méně analogické vymezení: „Genetická informace je činitel, který definuje život“. Zase pravda. A zase ne celá.

Přirozeně, i když je jistě nadbytečné to připomínat, že tu nejde o nějakou jednu informaci, ale o veliké množství, celý soubor dílčích genetických informací, tak jak to odpovídá příslušné genové struktuře DNA. Jednotlivý gen, v podobě vždy určitého materiálního složení a „obstarávající“ vždy určitou složku či vlastnost daného organismu, je i příslušnou jednotkou GI. Obsahem DNA jako celku je pak genom, tedy veškerá zde zakódovaná genetická informace. Což platí na nižší úrovni – s určitými odlišnostmi – i pro RNA. To vše je ale již další rovina problému a zde to není vlastním předmětem zájmu. Princip sledované souvztažnosti je však stále tentýž.

Věc je tedy v tom, že pro existenci života a jeho průběh jsou nezbytné obě danosti: i DNA, i GI. Nepůsobí a nemohou ovšem působit každá nějak zvlášť, ale pouze společně. Jako jeden integrální celek. Jednotný a nedílný. V obecném definičním smyslu jde tu o vztah obsahu a formy, podstaty a jevu. Genetická informace je obsahem, DNA formou. „Šatem“, v němž GI vězí a jehož prostřednictvím, a pouze tak, se daný informační obsah navenek „hmatatelně“ projevuje, existuje a realizuje. V příslušném hmotném zakódování.

V podobě DNA je genetická informace hmotný útvar. V této materiální jevové podobě, v tomto „šatě“, je pak genetická informace, stejně jako kterákoli jiná, neboť to platí obecně, jev fyzikální.

V případě přenosu informací tomu tak je v podobě a prostřednictvím příslušného materiálního signálu iniciovaného příslušným informačním pokynem. Ten se pak určitou formou přenosu a určitou cestou dostane nebo také nedostane na místo určení a příslušný regulační informační pokyn pak je či není realizován. Zřetelným příkladem může být třeba volní informační pokyn z mozku cestou nervových vláken pro příslušné svaly k zabezpečení např. určité činnosti končetin, instrukce řídícího střediska prostřednictvím radiosignálu ke korekci letu kosmické sondy atd.atd.atd.

Je-li spojení s místem určení nějak přerušeno daný pokyn se tam nedostane a příslušná zamýšlená činnost, příslušné dění se tak neuskuteční. V čemž také- v důsledku přerušení míchy – spočívá i to veliké trápení „vozíčkářů“. A se strany vědy a její aplikace pak i snaha  tento velký problém řešit. Jak se o tom zejména v poslední době stále častěji hovoří  – např. cestou velice sofistikovaných technických prostředků, kmenových buněk či ještě jinak.

Ale zpět. V důsledku daného materiálního „šatu“ jsou pak jako jev výhradně fyzikální všechny informace často nebo i výlučně, zejména ze strany přírodovědců, vnímány. Dá se říci, že zcela přirozeně, neboť jedině tak mohou být i reálně zkoumány, dešifrovány, měněny či vytvářeny. Ale to není celá pravda.

Přísně a důsledně vzato, tzn. na  té nejobecnější tj. ontologické poznatkové rovině, není totiž  DNA a GI jedno a totéž. Co do své vlastní nejhlubší podstaty jsou to dokonce danosti principiálně odlišné. Což zase platí obecně – pro jakoukoli informaci a její příslušnou materiální existenční a realizační podobu.

DNA, tedy makromolekula kyseliny deoxyribonukleové, je hmotný útvar, jedna z nesčetných podob materiálna. Skládá se z atomů (uvádí se 6 prvků – uhlík, dusík, vodík, kyslík, fosfor a síra), z nich tvořených molekul a látek… To vše v příslušných konkrétních podobách a uspořádání v rámci dvojité šroubovice té makromolekuly. Jako taková je DNA věcným nositelem genetické informace. Se zachováváním tohoto nositele – a jen potud – se zachovává i sama informace. S jeho zánikem i zaniká. Což zase platí zcela obecně, pro jakoukoli informaci a jejího příslušného materiálního nositele. Třeba ztráta informací uložených v naší paměti v důsledku zániku příslušných neuronů v našem mozku  nebo ztráta mnoha různých informací v důsledku   zániku nejrůznějších hmotných historických artefaktů jak se s tím ke svému zármutku setkávají zejména archeologové a historici. Naopak, se zachováním těchto nositelů se zachovávají i informace třeba i z velmi dávné minulosti. Příkladů v obou směrech existuje bezpočet.

Genetická informace je oproti uvedené, tedy hmotné povaze DNA, stejně jako kterákoli jiná informace (slovo, myšlenka, zpráva, plán, předpis, pokyn, obraz, počítačový program atd. atd.) jev nehmotný, čili ideálno. Reálné ideálno, nikoli nějaké nadpřirozené. Prokazatelné přírodní a společenské ideálno, které je spolu s materiálnem jednou ze dvou  základních a konečných utvářecích složek veškerého přírodního a společenského bytí.

V tomto substancionálním smyslu je informace samostatná danost, primárně přírodní, tzn. vlastní veškeré neživé a živé přírodě, a tudíž i zcela objektivní,  nezávislá na tom zde existuje či neexistuje člověk. Bytost se svým specifickým vědomím, k němuž pak náleží vývojově vyšší druh informací, těch „našich“, subjektivně lidských, poznatkových a jiných.

V každém případě však informace co by ideálno nemůže existovat a působit jinak, než v rámci a prostřednictvím materiálna, v němž je pak vždy prostřednictvím zcela určitého uspořádání jeho dílčích strukturotvorných složek i příslušně zakódována. Což je nejzřetelnější právě u DNA ve vztahu ke GI. Jde tu tedy, na nejvyšší úrovni obecnosti, o nerozlučný celek hmoty a informace, jednotu protikladů, dvojjedinost celku bytí, s níž se pak tak či onak nevyhnutelně setkáváme i na nižších úrovních či z jiných hledisek – v podobě „plus-minusového“ uspořádání. Neexistuje hmota, ve smyslu jakéhokoliv  materiálna, bez (zakódované) informace, neexistuje a nerealizuje se informace nějak vně hmoty. Teprve na podstatně vyšším vývojovém stupni je pak informace – její určitý druh – i náležitost subjektivně lidská. Její nerozlučná spjatost s hmotou, v daném případě v podobě lidského mozku co by hmotou nejvýše organizovanou, však platí i zde. Stejně jako i u technických informačních systémů.

S ohledem na všechno uvedené je tedy možno konstatovat, že DNA a GI zároveň je i není jedno a totéž. Z hlediska jevu, způsobu existence a realizace informace to jedno a totéž je, resp. za jedno a totéž je to možno považovat. Avšak z hlediska ontické podstaty obou složek, v souladu s konečnou protikladnou duální utvářecí strukturou všeho bytí, to však jedno a totéž není.  Stejně tak to platí i u kteréhokoli jiného celku hmoty a informace. Zvláště je možno v tomto směru zmínit analogický vztah gravitačního pole a časoprostoru (viz Doplněk).

Svět není monistický. Ani ve smyslu samotného materiálna, tím méně pak ideálna. Je zcela objektivně duální kde v samotném jeho nejhlubším základu se hmota a informace (materiálno a reálné ideálno) nacházejí ve vzájemné existenční podmíněnosti. Hmota je podmínkou existence a realizace informace, informace je podmínkou existence hmoty (viz níže). Což také znamená, že žádná z těchto dvou složek není obecně prvotní. Čili, že by hmota obecně předcházela informaci (ideálnu, duchovnu) či naopak informace hmotě („na počátku bylo slovo“). S obojím pojetím lze se však setkat, ba zakládaly a dosud se na tom zakládají i dva ostře protikladné filozofické či ideologické proudy – materialismus a idealismus. Řešením ve smyslu „světového názoru“ je dialektický dualismus tak jak vyplývá z obecné ontologické teorie informace, konkrétně z uvedeného  principu vzájemné existenční podmíněnosti hmoty a informace.

Základní otázkou v tomto směru je tedy funkce informace, proč vůbec informace existuje. Odpověď začíná u konstatování nesporného a od dob Herakleita již dávno známého faktu, že hmota, materiálno existuje jen tak, že se pohybuje, že pohyb, který obecně znamená změnu stavu a zahrnuje tudíž i vývoj, je způsob existence hmoty. Neexistuje žádný stav (absolutního) klidu a jakékoli bytí má tak reálně podobu dění. A právě informace je tím činitelem, s využitím Aristotelova termínu hybatelem, který tento pohyb, jakoukoli změnu způsobuje. Veškeré dění je informačně podmíněno a v důsledku takto vytvářené více či méně spletité kauzální řetězovité informační sítě,    v celém souhrnu příslušných interakcí, je pak i předurčeno.  

Neexistuje ovšem žádný čistě jen informační nebo čistě jen materiální proces, ale vždy jde o proces hmotně-informační e. i. informačně-hmotný (těhotenství, chůze, činnost 3D tiskárny, let a činnost kosmické sondy atdatd.). Vnímaná samostatnost světa hmoty (materiálna) a světa informací (reálného ideálna) je proto jen a jen relativní.

Nemusí to být chápáno a přijímáno, ale je to tak. Odmyslete si informaci a přestane se cokoliv dít. A tím i existovat. Mozek a počítač nemají důvod k existenci, zmizí veškerá komunikace, veškeré interakce, bez genetické informace zmizí život, zmizí i samotný vesmír. Tak dalekosáhlý je význam informace, pokud si pod tím nepředstavujeme jen novinové a televizní zprávy. I ty však také vždy něco předurčují. Obecně se tak děje vždy jen v její nerozlučné jednotě s hmotou jako svým nositelem v podobě vždy příslušné strukturní uspořádanosti. Ať již jde o informace spjaté s hmotou neživou, s hmotou živou nebo na nejvyšší úrovni živé hmoty s lidským mozkem a jeho technickými výtvory.

V uvedeném smyslu je genetická informace nevyhnutelnou podmínkou života, neboť ten sám o sobě je konec konců také jen neustálý pohyb. Sama GI by pro existenci a průběh života ovšem nestačila, jsou zde ještě nutné minimálně informace vjemové, odezvové a regulační (volní a samovolné) a jejich součinnost. Obecně pak jde vždy – jak již bylo zmíněno -  o celé  shluky či propletence mnoha informací různého druhu či povahy a jejich interakce. Výsledkem je dění, vývoj, evoluce.

Ze všech uvedených důvodů, pokud je akceptujeme, mělo by tedy mít zmíněné výchozí vymezení DNA alespoň tuto celistvou podobu: „DNA je kód, který definuje život, jak ten sám je podmíněn a předurčen genetickou informací. DNA je způsob existence a realizace GI“.

 V tomto smyslu je také třeba konstatovat, že určité, zpravidla dílčí opravy či úpravy DNA nejsou vlastně ničím jiným než opravami či úpravami samotné genetické informace. Aby vše probíhalo či existovalo tak jak má. Neboť právě ona je tím řídícím činitelem. To platí jak pro samovolný, přirozený průběh těchto akcí, tak pro sledované zásahy umělé. K tomu zase slouží, jsou potřebné příslušné další  informace, jak to provést. Buď samotnou přírodou nebo uvědomělými lidskými zásahy na základě příslušných informací již poznaných.       

Poznámka. O několik měsíců později po prof. Modrichovi, na počátku února 2019, byl hostem Hyde Park Civilizace prof. Tomas Lindahl, oceněný ve stejnou dobu rovněž za vynikající přínos ve výzkumu oprav či úprav DNA Nobelovou cenou za chemii. Tentokrát již genetická informace opomenuta nebyla. Na dotaz, jak by se dala nějak stručně charakterizovat, odpověď zněla: „Genetická informace je strom života.“ Celkem výstižné, ukazuje, o co tu jde. Ale s ohledem na vše to, co bylo výše řečeno, bylo by přesnější, stejně stručně a obrazně říci, že genetická informace je mízou ve stromu života. Tak jak je tento spolu a v jednotě tvořen s DNA. Bez proudění mízy každý strom zahyne. Tak i život bez genetické informace.

 Celkově o informaci jako ontologické kategorii, jejím vztahu s hmotou a dalších souvislostech pojednává celá řada textů na autorově blogu  „jsoucno.blogspot.com“ rubrika O informaci a jsoucnu. Speciálně „Obecná teorie informace….“ a přehledněji „Informace jako ontologická kategorie…“ s vymezením čtyř jejích zcela obecných definičních znaků (° naprostá všeobecnost výskytu,° neoddělitelná spjatost s hmotou, materiálnem v jakékoli jeho podobě,° nehmotný charakter, reálné ideálno a° s funkcí tvůrce a předurčovatele pohybu, jakýchkoli změn ), čtyř – prokazatelně z pohledu planety Země - základních velkých vzestupně vývojových druhů ( informace primární tj. spjaté s hmotou neživou, sekundární, spjaté s hmotou živou, terciární, spjaté s lidským vědomím a kvartární, delegované lidmi na technická zařízení, celkově uspořádání typu „matrjošky“ ) a dalších podstatných charakteristik.

Doplněk

Uvedený blog obsahuje též pojednání „Obecná teorie relativity a obecná teorie informace“. S výlučným zaměřením na problém chápání a vymezení kategorie časoprostoru z hlediska jeho ontické podstaty a na této úrovni jeho vztah s gravitačním polem (gravitací). Výchozím bodem je Einsteinovo vyjádření, že „gravitační pole není vlastně nic jiného než časoprostor sám“. Tak, jak to  v jednom svém článku připomněl Michal Andrle (zdroj tam uveden). To vyjádření lze zcela oprávněně i otočit a říci, že „časoprostor není vlastně nic jiného, než gravitační pole samo“. Což ovšem na věci nic nemění, protože obě vyjádření jsou obsahově shodná – nejde tu o nic jiného než o konstatování, že oba jevy, obě danosti jsou vlastně jedno a totéž.

Cílem zmíněného pojednání bylo však ukázat, že z hlediska obecné ontologické teorie informace, čili i obecné substancionální duality veškerého bytí, obě danosti co do své vlastní podstaty rozhodně identické nejsou. Gravitační pole, gravitace, je zcela nepochybně danost materiální, konkrétně energetická resp. částicově energetická. Časoprostor, v souladu s charakterem svých složek, času a prostoru co by „jen“ atributů hmoty samé, však rozhodně hmotný není. Je to jev nehmotný, stejně jako čas a prostor samy o sobě. Svou podstatou – pomineme-li jeho rozšifrovanou podobu v podobě lidského, v zásadě matematického informačního  poznatku – je to objektivní přírodní informace, která však, stejně jako je tomu u výše pojednávané informace genetické či jakékoli jiné, nemůže existovat a působit jinak než prostřednictvím svého hmotného nositele. Což je v daném případě gravitační pole. I zde tedy platí, že gravitační pole a časoprostor zároveň jsou i nejsou jedno a totéž. Záleží na tom, zda na to nahlížíme se strany jevu, „hmatatelného“ způsobu existence a realizace nebo se strany vlastní ontické podstaty.

Stejně jako u genetické informace v „šatě“ DNA platí, že ona sama by k zajištění existence a vývoje života nestačila, že k tomu účelu jsou nutné ještě další informační „spolupracovnice“, tak jak to bylo výše alespoň v základním výčtu uvedeno, i časoprostor v „šatě“ gravitačního pole by sám na zajištění chodu všeho vesmírného bytí také nestačil. Jsou zde rovněž nutné ještě další „spolupracovnice“, v principu stejného druhu, tak jak je na příslušné hlubinné úrovni zná soudobá fyzika. Tj. v podobě interakcí pole a částic, konkrétně ještě tří dalších: silné, slabé a elektromagnetické. Na těchto čtyřech nejhlubších hmotně-informačních (informačně-hmotných) základech je pak – podle dosavadní úrovně poznatků – založeno vše, co a jak se v celém vesmírném bytí, tedy i v tom pozemském, odehrává.

Ještě dvě poznámky. Především s ohledem na laické vnímání celého problému, jeho srozumitelnost.

První. Výše uvedené Einsteinovo vyjádření o totožnosti gravitačního pole a časoprostoru lze zřejmě zcela oprávněně, v logice věci, obměnit  a použít i ve vztahu k nejdůležitější vlastnosti, která je časoprostoru připisována, tj. jeho „zakřivení“. Nabízí se tedy konstatování, že „“zakřivení“ časoprostoru není vlastně nic jiného než „zakřivení“ gravitačního pole samého“. Čímž se celá záležitost, alespoň v hlavních rysech, stává přijatelně srozumitelnou i pro laiky. Ví se totiž, že gravitační pole není všude stejně „hutné“, že „řídne“ s rostoucí vzdáleností od daného hmotného tělesa, že v samotném tom tělese nemusí být nebo nejsou příslušné utvářecí látky zcela rovnoměrně rozloženy a že tudíž mohou být lokální odlišnosti v jejich „nahuštění“, že záleží na hmotnosti daného tělesa, včetně – za určitých okolností - té kinetické… Což se pak všechno odráží v intenzitě gravitační síly. Neboli že gravitační pole je různě „zakřivené“ ve smyslu různé úrovně nahuštěnosti  příslušné materiální substance. Zdá se, že na této „věcné“ úrovni – se zahrnutím kategorie pohybu – by se dal princip relativity času a prostru srozumitelněji vysvětlit. Určitá představa v tomto směru byla ve zmíněném pojednání uvedena.

 Druhá poznámka, rovněž ve vztahu k větší srozumitelnosti. Důležitým a zřetelným vnějším projevem uvedeného niterného uspořádání v podobě čtyř základních interakcí je existence a působení přitažlivých a odpudivých sil. A jim odpovídajících pohybů – dostředivého, odstředivého a oběžného. Podle toho, zda jsou tyto síly v rovnováze a jejich působení se navzájem ruší nebo jsou v té či oné míře v nerovnováze a jedna z nich převládá. V prvním případě jde na úrovni makrokosmu např. o oběžné dráhy planet kolem mateřské hvězdy, měsíců či jiných těles kolem planet, pohyb hvězd a planetárních soustav kolem středu galaxií… Ve druhém případě jsou to třeba nejrůznější nám dobře známé pády, třeba se schodů nebo letadel, nenasytná hltavost černých děr, a naopak, putování světelných paprsků či jiného záření kosmickým prostorem či rozpínání vesmíru… Takto je pro laiky problém srozumitelný a více sem již nepatří… 

                                                                                                       Josef Vaner