ÜBER DIE MATERIE DES GEISTES. Relektüre von Edelman 1992. Reflexion auf den Begriff ‚Fitness‘

Journal: Philosophie Jetzt – Menschenbild, ISSN 2365-5062, 13.Sept. 2018
URL: cognitiveagent.org
Email: info@cognitiveagent.org

Autor: Gerd Doeben-Henisch
Email: gerd@doeben-henisch.de

Gerald M.Edelman, Bright Air, Brilliant Fire. On the Matter of the Mind, New York: 1992, Basic Books

BISHER

Bislang sind folgende Teile erschienen:

Teil 1

Teil 2

Teil 3

Teil 4

Teil 5

Teil 6

Teil 7

Ab dem Teil 8 werden auf dieser Seite jetzt alle Diskussionsbeiträge kumuliert gesammelt, damit die einzelnen Beiträge nicht zu umfangreich werden.

Im Anschluß an Kap.8 von Edelman sei hier hochmals explizit der Aspekt der ‚Fitness‘ herasgegriffen. Da die Mechanismen hinter diesem Begriff in seinem Text etwas unklar bleiben.

ZWISCHENREFLEXION: BEGRIFF ‚FITNESS‘

  1. Außer dem bislang Gesagten (siehe oben Punkte 1-44) ist es vielleicht hilfreich, sich klar zu machen, wie genau das Zusammenspiel zwischen der Fitness biologischer Systeme und den jeweiligen Umgebungen beschaffen ist.
  2. Ein grundlegender Tatbestand ist jener, dass die Umgebung der biologischen Systeme auf der Erde von Anfang an eben die Erde war und ist bzw. das Sonnensystem bzw. unsere Milchstraße bzw. das gesamte bekannte Universum. Diese Vorgabe ist für alle biologische Systeme bislang nicht verhandelbar. Wenn ein biologisches System sich behaupten will, dann in diesem konkreten Ausschnitt des Universums und nirgendwo sonst.
  3. Zugleich wissen wir, dass die Erde seit ihrer Entstehung samt Sonnensystem und dem ganzen Kontext zu allen Zeiten ein hochdynamisches System war und ist, das im Laufe von Milliarden Jahren viele dramatische Änderungen erlebt hat. Sich in dieser Umgebung zu behaupten stellt eine schier unfassbare Leistung dar.
  4. Ob sich im Laufe der Zeit eine bestimmte Lebensform L auf der Erde ‚behaupten‚ oder gar ‚vermehren‚ konnte, hing einzig davon ab, ob diese Lebensform L im Laufe der Generationen in der Lage war, hinreichend viele Nachkommen unter den konkreten Bedingungen der Umgebung zu erzeugen und am Leben zu erhalten. Die Anzahl der Nachkommen einer Generation der Lebensform L kann von daher als Bezugspunkt zur Definition eines ‚Fitness-Wertes‚ bzw. dann der ‚Fitness‚ einer Lebensform genommen werden. Eine häufige Schematisierung dieser Sachverhalte ist die folgende:
  5. POP(t+1) = o(POP(t)), t>0 := Die Population ‚POP‘ zum Zeitpunkt t+1 ist das Ergebnis der Anwendung der Populationsgenerierungsfunktion ‚o‘ auf die Population zum Zeitpunkt ‚t‘, wobei ‚t‘ größer als 0 sein muss. Die Funktion ‚o‘ kann man dann weiter analysieren:
  6. o=e x c := Die Populationsgenerierungsfunktion ‚o‘ ist das Ergebnis der Hintereinanderausführung der beiden Teilfunktionen ‚e‘ (‚earth-function‘) und ‚c‘ (‚change-funtion‘). Diese kann man weiter analysieren:
  7. e : 2^(POP^2) x 2^POP x EARTH —–> POP := Die earth-function e nimmt Paare von Individuen (potentielle Eltern) der Population, zusätzlich kann es beliebig andere Individuen der Population geben (Jäger, Beute, Artgenossen…), und dann die Erde selbst mit ihren Eigenschaften, und transformiert daraus nachfolgende Individuen, Abkömmlinge. Es ist schwer zu sagen, ‚wer‘ hier über Leben und Tod entscheidet: einerseits legen die konkreten Bedingungen der Erde und die Art der Zeitgenossen fest, unter welchen Bedingungen eine Lebensform überleben kann, andererseits hängt ein Überleben auch davon ab, welche ‚Eigenschaften‘ eine Lebensform besitzt; ob diese leistungsfähig genug sind, unter den gegebenen Bedingungen ‚leben‘ zu können. Nimmt man die Population der Lebensformen als ‚Generator‘ neuer Formen (siehe nächsten Abschnitt), dann wirkt die konkrete Erde wie eine Art ‚Filter‘, das nur jene ‚durchlässt‘, die ‚passen‘. ‚Selektion‘ wäre dann ein ‚emergentes‘ Phänomen im radikalen Sinne, da dieses Phänomen nur im Zusammenspiel der beiden Faktoren ‚Erde‘ und ‚Population‘ ’sichtbar‘ wird. Ohne dieses Zusammenspiel gibt es kein Kriterium für ‚Überlebensfähigkeit‘. Ferner wird hier deutlich, dass das Kriterium ‚Fitness‘ bzw. ‚Überlebensfähigkeit‘ kein absolutes Kriterium ist, sondern sich zunächst nur auf den Lebensraum ‚Erde‘ beschränkt. In anderen Bereichen des Universums könnten ganz andere Kriterien gelten und dort müsste die Lebensformen u.U. Einen ganz anderen Zuschnitt haben.
  8. Ferner  wird hier sichtbar, dass der ‚Erfolg‚ einer bestimmten Lebensform als Teil des gesamten Biologischen letztlich sehr ‚partiell‚ ist, weil bei Änderungen der Zustände auf der Erde bislang erfolgreiche Lebensformen (berühmtes Beispiel die Dinosaurier) vollstänig verschwinden können; andere Lebensformen als Teil des Biologischen können dann aber plötzlich neu in den Vordergrund treten. (berühmtes Beispiel die Säugetiere).  Offen ist die Frage, ob es spezielle Lebensformen — wie z.B. den homo sapiens — gibt, die aufgrund ihrer hervorstechenden Komplexität im Kontext des Biologischen eine irgendwie geartete ‚besondere Bedeutung‘ besitzen. Aktuell erwecken die Wissenschaften den Eindruck, als ob es hier keine feste Meinung gibt: die einen sehen im homo sapiens etwas Besonderes, das auf eine spezielle Zukunft verweist, andere sehen im homo sapiens eine von vielen möglichen speziellen Lebensformen, die bald wieder verschwinden wird, weil sie sich der eigenen Lebensgrundlagen beraubt.
  9. c : cross x mut := die ‚change-function‘ c besteht auch aus zwei Teilfunktionen, die hintereinander ausgeführt werden: die erste Teilfunktion ist eine Art Überkreuzung genannt ‚crossover‘ (‚cross‘), die zweite ist eine Art Mutation genannt ‚mutation‘ (‚mut‘).
  10. cross : POP x POP —–> POP := In der Überkreuzfunktion ‚cross‘ werden die Genotypen von zwei verschiedenen Individuen ‚gemischt‘ zu einem neuen Genotyp, aus dem ein entsprechend neuer Phänotyp hervorgehen kann.
  11. mut : POP —–> POP := In der Mutationsfunktion kann eine zufällige Änderung im Genotyp eines Individuums auftreten, die unter Umständen auch zu Änderungen im Phänotyp führt.
  12. Idealerweise kann man die change-function c isoliert von der Umgebung sehen. Realistischerweise kann es aber Wechselwirkungen mit der Umgebung geben, die auf die change-function ‚durchschlagen‘.

  13. Fasst man alle Faktoren dieser – stark vereinfachten – Populationsgenerierungsfunktion ‚o‘ zusammen, dann wird auf jeden Fall deutlich, dass beide Systemedie Erde und das Biologische – einerseits unabhängig voneinander sind, dass sie aber faktisch durch die Gegenwart des Biologischen auf der Erde (und im Sonnensystem, in der Milchstraße, …) in einer kontinuierlichen Wechselwirkung stehen, die sich dahingehend auswirkt, dass das Biologische eine Form annimmt, die zur Erde passt. Grundsätzlich könnte das Biologische aber auch andere Formen annehmen, würde es in einer anderen Umgebung leben.
  14. Um die Populationsgenerierungsfunktion noch zu vervollständigen, braucht man noch eine ‚Bootstrapping Funktion‘ ‚boot-life()‘, mittels der überhaupt das Biologische auf der Erde ‚eingeführt‘ wird:
  15. boot-life : EARTH —–> EARTH x POP (auch geschrieben: POP(t=1) = boot-life(POP(t=0)) ):= wie die allerneuesten Forschungen nahelegen, konnten sich unter bestimmten Bedingungen (z.B. unterseeische Gesteinsformationen, vulkanisches Wasser, …) verschiedene Molekülverbände zu komplexen Molekülverbänden so zusammen schließen, dass irgendwann ‚lebensfähige‘ – sprich: reproduktionsfähige – Zellen entstanden sind, die eine Anfangspopulation gebildet haben. Auf diese Anfangspopulation kann dann die Populationsgenerierungsfunktion ‚o‘ angewendet werden.

Fortsetzung folgt

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Über cagent

Bin Philosoph, Theologe, Kognitionswissenschaftler und hatte seit 2001 eine Vertretungsprofessur und ab 2005 eine volle Professur im Fachbereich Informatik & Ingenieurswissenschaften der Frankfurt University of Applied Sciences inne. Meine Schwerpunke ab 2005 waren 'Dynamisches Wissen (KI)' und 'Mensch Maschine Interaktion (MMI)'. In dieser Zeit konnte ich auch an die hundert interdisziplinäre Projekte begleiten. Mich interessieren die Grundstrukturen des Lebens, die Logik der Evolution, die Entstehung von Wissen ('Geist'), die Möglichkeiten computerbasierter Intelligenz, die Wechselwirkungen zwischen Kultur und Technik, der mögliche 'Sinn' von 'Leben' im 'Universum'. Ab 1.April 2017 bin ich emeritiert. Neben ausgewählten Lehrveranstatungen widme ich mich jetzt noch mehr den Themen des Blogs, ergänzt um Vorträge, Philosophiewerkstat, Philosophy-in-concert Events sowie einem wissenschaftlichen Buchprojekt. In der Zeit vor 2001 war ich Gründer, Kognitionswissenschaftler, Künstler, Philosoph und Theologe ...

2 Gedanken zu „ÜBER DIE MATERIE DES GEISTES. Relektüre von Edelman 1992. Reflexion auf den Begriff ‚Fitness‘

  1. Einige Gedanken zum Thema „Fitness“
    Der Spruch: Man sieht den Wald vor lauter Bäumen nicht, ist allgemein bekannt. Er verweist knapp und bündig im Ton der Alltagssprache auf den Sachverhalt hin, das wir Menschen dazu neigen mit Blick auf die Details den großen Zusammenhang, den Kontext der Details aus den Augen zu verlieren. Weniger geläufig dürfte die Version sein, die den Zusammenhang einfach umkehrt. Dann lautet die Weisheit: Man sieht den Baum vor lauter Wäldern nicht. Diese Form drückt die Tendenz aus nur noch in großen Kontexten zu denken. Man spricht vom Kapitalismus, von Geschichtsepochen, Gesellschaften, der Menschheit oder der Evolution und vergisst dann völlig wie unscharf die Details werden wenn man versucht sie mit diesen hyperbolischen Begriffen zu fixieren. Dann kann es auch passieren das einige Details in eklatanter Weise im Widerspruch stehen zu dem Kontext von dem man ausging und sich kaum mehr in diesen integrieren lassen.

    Vor kurzem las ich den Artikel eines Biologen in einer wissenschaftlichen Zeitschrift. Dort wurde von einem sehr kleinen Wurm berichtet der erstaunliche Fähigkeiten besitzt. Um die Reproduktion seiner Art zu sichern verfolgt der Wurm, kurz geschildert, folgende Strategie; Er befällt als Parasit eine bestimmte Schneckenart, manipuliert deren Verhalten so, das sie entgegen ihres natürlichen Verhaltens den Schutz einer Erdhöhle oder eines holen Baumes verlässt und sich in den Bereich der Umwelt begibt in dem ihre natürlichen Feinde, nämlich Vögel ihre Beute suchen und finden. Es passiert was passieren soll, der Vogel frist die Schnecke und so gelangt der Wurm in jenes Biotop in dem alleine er seine Reproduktion vollziehen kann, in den Darm der Vogelart.

    Wenn man dieses Schauspiel einmal nüchtern betrachtet, also ohne der Neigung zu verfallen das Geschehen mit den altbekannten Anthropomorphismen zu beschreiben, und eben nicht auf Eigenschaftselemente zurückgreift wie „entscheiden“, „wollen“, „handeln“ usw., welche Bedingungen für die Möglichkeit dieses Verhaltens müssen bei diesem Wurm gegeben sein damit er zum Erfolg kommt? Welche Prozessketten, welche Systemvariablen, welche Zeitpunkte und Zeiträume müssen gedacht werden damit man diesen Vorgang mit den gängigen Theorien beschreiben kann?

    Und zuletzt (eigentlich zuerst) stellt sich dann noch die in meinen Augen entscheidende Frage: Wie schafft es der Wurm überhaupt aus eigener Leistung einen Unterschied zwischen sich und der Umwelt zu generieren in der er sich aufhält? Diese Fähigkeit scheint mir die unabdingbare Voraussetzung zu sein alles weitere überhaupt denken zu können.

    • Die Zuspitzung, die pagan formuliert, enthält für mich grob zwei Komponenten: (i) Das Problem der Perspektive wenn man ‚zu nah‘ ist‘ (Man sieht den Wald vor lauter Bäumen nicht), und (ii) das ‚konkrete Beispiel‘. Ich greife dies gerne auf.

      … MAN SIEHT DEN WALD VOR LAUTER BÄUMEN NICHT …

      Wenn man zu nah dran ist, wenn man zu viele Details hat (es gibt auf der Erde aktuell viele Milliarden mal Billionen biologische Lebensformen), dann kann man den Blick für das Wesentliche verlieren. Aus diesem Grund habe ich – eigentlich für mich selbst, um die Grundstrukturen nicht aus dem Auge zu verlieren – den Beitrag zur ‚Fitness‘ eingeschoben.

      1. Die Grundidee erscheint einfach, wenngleich die Grundidee letztlich nur eine ‚Chiffre‘ ist für einen Sack voller weiterführender Fragen.
      2. Ich habe einerseits (i) Populationen von biologischen Lebensformen, andererseits eine (ii) gemeinsame Umgebung, die Erde. Ferner (iii) finden Wechselwirkungen statt zwischen (iii.1) den biologischen Lebensformen und der Erde sowie (iii.2) zwischen den biologischen Lebensformen selbst.
      3. Diese Grundstruktur hat eine ‚Dynamik‘ dahingehend, dass sowohl die Erde wie auch die biologischen Lebensformen sich kontinuierlich verändern. Diese Veränderungen haben die Besonderheit, dass die jeweils ’neuen‘ Zustände nicht aus dem ‚Nichts‘ kommen, sondern sich aus den ‚vorausgehenden‘ Zuständen ‚herausbilden‘.
      4. Äußerlich beobachtbare ‚Veränderungen‘ setzen allerdings eine ’strukturelle Veränderungsfähigkeit‘ voraus.
      5. Biologische Lebensformen zeichnet die Besonderheit aus, dass sie ihre Veränderungsfähigkeit auf einer ‚quasi universellen Grundstruktur‘ aufbaut, In der der grundlegende Energiefluss (Aufnahme, Verbrauch) in chemische Prozessketten eingebunden ist, die eine Art von ‚Repräsentation (Kodierung) von Prozessen‘ erlaubt, die für die Steuerung eines ‚Reproduktionsvorgangs‘ benutzt werden kann. Diese Reproduktion umfasst die beiden wesentlichen Eigenschaften (i) ‚Wiederholung von Bekanntem‘ wie auch (ii) Bildung von ’neuen Varianten‘ ‚ohne spezielles Vorwissen‘.
      6. Auf diese Weise können biologische Strukturen sich ‚wiederholen‘ (was im Fall von ‚erfolgreichen Strukturen‘ Sinn macht), sie können aber auch neue Varianten ‚auf gut Glück‘ bilden (was dann Sinn machen kann, wenn sich die Umgebung (die Erde) auf ‚unvorhersehbare Weise‘ ändert, und die bisherigen Strukturen nicht mehr lebensfähig sind).
      7. Biologische Strukturen haben die weitere Fähigkeit, sich durch unterschiedliche Mechanismen zu komplexeren Einheiten zusammen zu schließen. Dies können lockere Kooperationen‘ sein (z.B. Bildung von Kolonien), dies können ‚Versklavungen‘ sein, dies kann eine ’strukturelle Integration‘ sein, um die häufigsten Formen zu nennen.
      8. So ist z.B. ein ‚Wurm‘ schon ein hochkomplexes Gebilde, das durch Nahrungsaufnahme Millionen wenn nicht Milliarden von einzelligen Lebensformen (Mikroben = Bakterien) ‚in sich aufnimmt‘ bzw. ständig ‚in sich hat‘. Die Schnecke ist noch komplexer; sie kann Würmer als ‚Nahrung‘ aufnehmen und ‚verdauen‘ (= chemisch verarbeiten). Vögel wiederum können Schnecken fressen, usw.

      Wenn man diese Grundstrukturen kennt, dann stellt sich das

      KONKRETE BEISPIEL

      möglicherweise nicht mehr so ‚undurchschaubar‘ dar.

      1. Das konkrete Beispiel beschreibt einen ‚aktuellen Zeitpunkt‘ t in der kontinuierlichen Entwicklung von Wurm, Schnecke und Vogel in einer gemeinsamen Umgebung auf der Erde, in dem man die von pagan zitierte Interaktion beobachten kann.
      2. Man kann hypothetisch mal davon ausgehen, dass es einen ‚früheren Zeitpunkt‘ t-x gab, in der es zwar die Lebensformen Wurm, Schnecke und Vogel in der gemeinsamen Umgebung schon vorkommen, aber diese Wechselwirkungen möglicherweise noch nicht zu beobachten waren (was aber, bei näheren Betrachtung fast unmöglich ist).
      3. Eine mögliche Wechselwirkung zwischen Würmern und Schnecken ist, dass Schnecken manche Würmer ‚fressen‘, weil sie in das ‚Schema‘ der zu fressenden Substanzen gehören. Dieses ‚Nahrungsschema‘ ist generell, ‚abstrakt‘, nicht auf einen speziellen Wurm ausgelegt. Dass es nun eine Wurmart gibt, die spezielle Fähigkeiten besitzt, die sich besonders erfolgreich im Darm eines Vogels ‚entfalten‘ können, spielt hier keine Rolle.
      4. Parallel, gleichzeitig, gibt es zwischen Vögeln und Schnecken auch ein Nahrungsschema für Vögel, dass generell dazu ausgelegt ist, Schnecken zu fressen (ohne Kenntnis, was diese Schnecken an speziellen biologischen Lebensformen in ihrem Darm enthalten). Die Wahrscheinlichkeit, dass also Vögel Schnecken fressen ist allgemein hoch. Und, wie wir wissen, treiben sich Schnecken auch an der Oberfläche herum, nicht nur im Boden. Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Schnecken mit einem speziellen Wurm im Darm irgendwann mal ‚auftaucht‘ ist generell größer Null.
      5. Auch ohne Annahme spezieller Wirkmechanismen ist also die Wahrscheinlichkeit, dass ein Wurm von einer Schnecke gefressen wird, diese beim ‚Auftauchen‘ aus dem Boden von einem Vogel gefressen wird, größer als Null. Dass sich dann herausstellt, dass dieser Wurm im Darm eines Vogels eine ‚Umgebung‘ vorfindet, die für ihn ‚besonders günstig‘ ist, gehört dann zum allgemeinen Spiel des Lebens: biologische Lebensformen finden in den unterschiedlichsten Bereichen einen Kontext, in dem sie ‚günstig leben‘ können.
      6. Nach heutigem Wissensstand kann man aber noch die Arbeitshypothese bilden, dass Würmer in ihren ‚Ausscheidungen‘ spezielle Bakterien, spezielle molekulare Verbindungen besitzen, die geeignet sind, als ‚Signalstoffe‘ auf die ‚Chemie des Wurms‘ allgemein oder spezieller auf das Nervensystem der Würmer so einzuwirken, dass die Wahrscheinlichkeit des ‚Auftauchens‘ aus der Erde ‚erhöht‘ wird und damit die Wahrscheinlichkeit, dass die Schnecke von einem Vogel gefressen wird.
      7. Im Fall des menschlichen Darms mit ungefähr vier mal so viel Bakterien wie wir als Menschen Körperzellen haben, ist bekannt, dass diese Bakterien auf unterschiedliche Weise Signalstoffe an das Blut abgeben, die auf alle Organe im Körper einwirken können, auch auf das Gehirn des Darms und auf das Hauptgehirn im Kopf. Eine nachgewiesene Wirkung besteht darin, dass sich ein starkes ‚Bedürfnis nach Nahrungsaufnahme‘, speziell auch nach ‚Süßem‘ entwickeln kann, was dazu führt, dass Menschen viel mehr essen, als sie tatsächlich essen müssten. Die Folge, ein immer größer werdendes Übergewicht, schadet der Gesundheit eines Einzelnen nachhaltig und kann (bei dem heutigen Prozentsatz der Übergewichtigen) eine ganze Gesellschaft auf unterschiedliche Weise erheblich belasten. Es ist erstaunlich, wie wenig wissenschaftlich die aktuelle Medizin und die Gesundheitspolitik, auf solch ein manifestes Phänomen reagiert.

      Nach diesen Überlegungen – falls sie zutreffen – wäre das Wurm – Schnecke – Vogel Beispiel als solches nicht so erstaunlich. Dennoch würden damit die Fragen nicht aufhören, sondern man kann viel mehr Fragen stellen, neue Fragen, die ziemlich sicher schwieriger zu beantworten sind.

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