Kronik Politiken 22. august 1992

Myrekryb

Claus Emmeche og Benny Lautrup

Angsten for det ukendte og ukontrollerbart kriblende giver mennesker myrekryb; fornemmelsen af masser af små væseners utallige fødder mod huden, truslen fra de mange små syle og bidetænger, frygten for, at de skal bide, stikke, knibe eller prikke hul på vore skrøbelige private hylstre.

Myrekryb kan også fremkaldes af simulerede trusler. Et savlende, kæmpestort insektagtigt uhyre som i filmen Alien får hårene til at rejse sig på ryggen af os. Gudskelov er det ikke virkelighed. Kun film. Og vores rationelle hjerne fortæller os, at sådanne væsener udelukkende kan forekomme på film. I naturen har insekter en maksimal størrelse, som er betinget af deres anatomiske opbygning. Deres åndedrætssystem virker simpelthen ikke for elefantstørrelse. Men frygten får alligevel tag i os.

Langt mere uoverskuelige og myrekrybsfremkaldende er de trusler, som megasystemerne bringer os på halsen. Europaunion, genmanipulation, atomkraft, registersamkøring, kunstig intelligens truer også vores skrøbelige private hylster. Den fri vilje, krop og sjæl, liv og død er ukrænkelige helheder som ikke må invaderes. Alligevel sker det hele tiden. Kun i få tilfælde får vi lov til at sige effektivt fra.



I den smukke, indiansk prægede by, Santa Fe, i staten New Mexico i USA afholdtes i midten af juni et videnskabeligt møde om de seneste fremskridt inden for emnet Kunstigt Liv. I modsætning til den sædvanlige biologi, hvor emnet er de naturligt forekommende livsformer, går kunstigt liv ud på at frembringe syntetiske levende organismer. Det tværfaglige møde i Santa Fe samlede cirka 300 forskere, en spændende blanding af biokemikere, fysikere, dataloger, økonomer, matematikere, antropologer og filosoffer, som her fremlagde og diskuterede deres resultater.

Hovedattraktionen viste sig at være nyheder inden for ``vådt'' kunstigt liv. Man skelner nemlig mellem tre former for kunstigt liv virkeliggjort i henholdsvis wetware, software og hardware. Det våde liv baserer sig på egentlige biomolekyler, for eksempel enzymer, i reagensglas. Nu er vaskepulver med enzymer jo ikke levende, så der skal noget mere til. Det, der mangler, er blandt andet en cyklisk proces, eller et netværk af cykliske processer, hvor mange forskellige molekyler samarbejder om at opretholde processerne, og dermed netværket og sig selv.

En anden vigtig komponent i livet er dets evne til at udvikle sig på darwinistisk vis gennem mutation og naturlig udvælgelse. Mutationerne er kopieringsfejl, der opstår af sig selv under formeringen. Som regel forringer de organismernes formeringsevne, men engang imellem forbedrer de den i stedet for. I naturen vil en forbedret formeringsevne for én type organisme normalt føre til, at denne type kommer til at øges i antal i forhold til andre. Forbedringerne er således ikke planlagte, men udvælges i det ``bibliotek'' af muligheder, som fejlene frembyder. Fremskridt sker, ganske som når man ved en tilfældighed falder over en sjælden god bog på biblioteket.

Dette Tilfældighedens Princip er stik modsat rationelt design, som er ingeniørens metode. Hidtil har man forsøgt at skabe kunstige proteiner, for eksempel til vaskepulver eller til lægemidler, gennem protein engineering. Design som metode er ganske fornuftig, når det drejer sig om at konstruere biler, flyvemaskiner og andre kendte genstande. Men når det drejer sig om proteiner i en levende celle, kender man for det meste ikke i forvejen den molekylære form, der kræves for at opnå den funktion, man ønsker. Og prøver man på at gennemløbe alle muligheder, så stoppes man af en mur af næsten uendelig mange kombinationer af molekylære byggesten. Man taler om en veritabel kombinatorisk eksplosion.

Darwinistiske metoder kan derimod bryde igennem muren. Den unge amerikanske biokemiker Gerald Joyce fra Scripps Research Institute fortalte på konferencen i Santa Fe om sit arbejde med denne nye form for ikke-design af molekyler. Det drejer sig her om RNA-enzymer, som er tæt beslægtet med det biologiske arvemateriale DNA. Hans pointe var, at han kunne udvikle molekyler med en ønsket funktion ved at starte med store mængder af et beslægtet molekyle, som han så lod undergå mutationer. På denne måde fik han frembragt et ``bibliotek'' af varianter. Blandt disse kunne han foretage en automatisk udvælgelse af de molekyler, som klarede sig bedst med hensyn til den ønskede funktion. Processen kunne nu gentages, og generation efter generation af molekyler fik forbedret deres funktionelle egenskaber. Efter ti generationer havde han forøget molekylernes effektivetet hundrede gange.

Dette kunne lyde som et kuriosum, men allerede nu er der i USA oprettet 6 firmaer med en gennemsnitlig risikovillig kapitel på 25 millioner dollars, udelukkende med det formål at benytte denne teknik til darwinistisk udvikling af lægemidler. Man arbejder for eksempel på at udvikle molekyler, der kan forstyrre eller ødelægge grundlæggende livsprocesser i HIV og Herpes virus.

På et spørgsmål om, hvilken fare disse teknikker frembød, svarede Joyce, at hans ``kunstige liv'' var overordentligt sart overfor forurening med naturligt liv. Forskningen foregår derfor i sterile laboratorier under strenge forholdsregler, der sikrer, at hans kunstige liv ikke skal komme noget til!

Ved mødet blev der fremlagt en række andre spændende eksempler på vådt kunstigt liv: selv-formerende molekyler, forstadier til egentlige celler med primitivt stofskifte, og et forslag om at konstruere en universel ``værktøjskasse'' til imitering af vilkårlige proteinfunktioner. Om disse herligheder overhovedet er levende, er et åbent spørgsmål. Men der synes intet principielt videnskabeligt at stå i vejen for, at man inden for en kort årrække vil kunne frembringe organismer, som uden diskussion må kaldes levende.



Kunstigt liv i software er en videreudvikling af de computerspil, som kendes fra TV2's Hugo. I stedet for Hugo, Space Invaders eller lignende væsener, har forskerne i kunstigt liv udviklet andre kæledyr, som for eksempel orm, virus, og myrer.

Et gammelt ordsprog siger: ``Gak til myren og bliv viis''. Spørger man neurobiologer om myrens intelligenskvotient, får man at vide, at den enkelte myre ikke har mange brikker at flytte med. Det virker derfor mærkværdigt, at myrerne kan opbygge så fint strukturerede kolonier, som dem vi finder i granskoven. Her er der tale om en kollektiv effekt: kolonien besidder kollektivt en højere intelligens end individerne, en sværm-intelligens. De enkelte myrer kan kun løse ganske simple opgaver, som for eksempel at følge et duftspor, og ingen myre er ansat som arkitekt i myretuen, selv ikke dronningen. Kollektivet er som helhed arkitekt; myrerne er bogstaveligt talt de brikker, tuens højere intelligens flytter rundt med. I virkeligheden burde man sige: ``Gak til myretuen og bliv viis''.

Nøjagtig den samme kollektive intelligens kan observeres i simulerede myrekolonier. En italiensk forskergruppe fra elektronikafdelingen på Milanos polytekniske læreanstalt præsenterede en koloni af software myrer, der ved hjælp af simulerede duftspor kunne bringes til at løse meget vanskelige opgaver. Prototypen på sådanne opgaver består i at finde den korteste rundtur mellem et antal byer, også kaldet Den Omrejsende Sælgers Problem. Opgavens vanskelighed vokser ud over alle grænser, når antallet af byer bliver stort. Mange traditionelle matematiske metoder har måttet give op overfor dette problem, hvor den eksakte løsning måske aldrig kan findes. Den italienske gruppe overraskede alle ved at vise, hvorledes ``myretuen'' hurtigere kunne finde en kortere tur mellem 30 byer end nogen tidligere anvendt metode.

Igen ser vi, hvorledes teknikker hentet fra biologiens værktøjskasse kan bruges til at løse problemstillinger, som rent logiske og analytiske metoder kommer til kort over for. Analytiske og logiske processer foregår skridt for skridt, en ting ad gangen, medens naturens kollektive processer er massivt parallelle: en masse små agenter udfører hver sit job, som resulterer i en global process, hvis virkninger rækker langt ud over agenternes individuelle formåen. Det enkelte strå bøjer sig for vinden, mens kornmarken kollektivt danner en bølge. De enkelte nerveceller i hjernen sender meningstomme signaler til hinanden, mens hjernen som helhed skriver meningsfyldte digte.

Centralt kontrollerede logiske strukturer har tendens til være skrøbelige, medens selvorganiserede kollektive mønstre er langt mere robuste overfor skæbnens tilskikkelser. Vi vægrer os instinktivt mod bureaukratiske styreformer og centralkommité-agtige forsøg på at styre alt fra oven, men kan bedre acceptere det samkvem mellem mennesker, foreneninger eller stater, der naturligt gror frem fra neden som en kollektiv effekt af mange individers eller gruppers bidrag.



Kunstigt liv i hardware kendes som robotter. Frankensteins monster var et stort skrummel af sammenflikkede organer. Hans yngre slægtninge finder vi som industrirobotter i bilfabrikkerne, også store skrumler, naglede til gulvet som permanente svejseapparater. De er såmænd blot halvdumme - i modsætning til heldumme - komponenter i den kæmpemaskine, en bilfabrik er.

De robotter, vi kommer til at møde i fremtiden, bliver sikkert ikke kæmpestore, men derimod bittesmå animater, som til forveksling ligner insekter. Et af de mest spændende projekter blev præsenteret af Jan Smits fra Boston University. Det gik ud på at udstyre computerchips med ben og tænder. Det viser sig, at det grundmateriale man laver mikrochips af, silicium, også kan bruges til at danne små bøjelige ben, der kan styres af en elektrisk spænding. Man skal forestille sig en lille silicium chip, 4-5 millimeter på hver led, udstyret med 6 ben, et knibtangsformet gebis, en solcelle på ryggen og elektronik i maven.

Sådan en lille djævel kaldes en mikromyre. De er endnu ikke konstrueret, men på mødet blev en prototype på benene demonstreret, og det blev påstået, at mikromyrer ville kunne bevæge med op til 14 km i timen. Når man ved, hvor meget elektronik, der kan presses ned på få kvadratmillimeter, så kan man sagtens forestille sig, at disse mikromyrer kan få kompliceret adfærd. Og når man tager i betragtning, hvor billigt mikrochips i dag kan fremstilles, ser man for sig veritable horder, tuer eller kolonier, af sådanne mikromyrer med specielle funktioner. Smits manglede da heller ikke forslag til anvendelser: opsamling af radioaktivt støv, insektbekæmpelse, mikrokirurgi, spionvirksomhed, legetøj, kommunikation, reparation af optiske kabler, o.s.v.

Mikromyrerne hører til de mere eksotiske forslag til kunstigt liv, men er helt klart et seriøst ment projekt baseret på kendte fysiske og teknologiske principper. En af de store forventninger, man har til mikromyrerne, angår de kollektive adfærdsmønstre, som sværme af sådanne ``organismer'' kan udvise. Mikromyrerne giver os direkte mulighed for at studere lovmæssighederne bag sværmintelligens og andre kooperative fænomener.



Kunstig intelligens er nært beslægtet med kunstigt liv. I begge tilfælde abstraheres generelle lovmæssigheder fra naturligt forekommende komplekse systemer, som derefter legemliggøres i andre medier, for eksempel silicium. Kunstigt liv forsyner os med helt nye angrebsvinkler på problemstillinger indenfor kunstig intelligens, for eksempel brugen af simulerede myrer til vanskelige optimeringsopgaver. Der foregår allerede en hel del forskning inden for kunstigt liv i Danmark, selv om det måske ikke betegnes som sådan, men rubriceres under biokemi, fysik, datalogi eller økologi.

Hvad skal vi med kunstigt liv og kunstig intelligens? Det er muligvis farligt at beskæftige sig med disse ting. Hvorfor ikke forbyde det, før det er for sent? For os at se, er der ikke så meget at få myrekryb af, endnu. Men på længere sigt er det ikke så klart, hvad der kommer ud af eksperimenterne. De etiske problemer, der knytter sig til kunstigt liv, er af samme art, som dem vi har set i forbindelse med atomfysikken og molekylærbiologien, nemlig spørgsmål om den teknologiske brug og misbrug af grundforskningen, hvadenten det drejer sig om krigsteknologi, miljøpåvirkninger, arbejdsmiljø, eller uplanlagte sideeffekter i almindelighed.

Vi har ønsket at fremlægge nogle nye og spændende aspekter af forskningen, uden dog at lukke øjnene for de mulige negative sider. På samme måde som med atomteknologien og bioteknologien må det forventes, at der etableres passende kontrolforanstaltninger, der skal sikre os mod ubehagelige overraskelser, som den enkelte forsker ikke kan overskue. En sådan kontrol legemliggør det kollektive ansvar for videnskaben, der påhviler hele samfundet. Et generelt forbud mod forskning i kunstigt liv vil være uheldigt, fordi det også vil være et forbud mod Joyce's omtalte arbejde, som måske kan føre til nye metoder i sygdomsbekæmpelsen.

Der er en almindelig fornemmelse af, at forskning i kunstigt liv overskrider en vigtig tærskel. Her blander forskerne sig direkte i Guds skaberværk. Selv om man ikke tror på nogen gud, så har de fleste alligevel en følelse af, at der er ordnende, næsten hellige, uskrevne principper på spil i livets basale processer. Piller man ved dem, forbryder man sit eget liv. Nysgerrighed straffes med bortvisning.

Et af de interessante resultater af forskningen i kunstigt liv er, at livet hører til i overgangsområdet mellem orden og uorden, mellem kosmos og kaos. Mytologisk set har mennesket altid siddet i klemme mellem himmel og helvede, mellem Asgård og Udgård. Det er her uforudsigeligheden er størst. Den er roden til håbet om fremgang, men også til truslen om undergang. Måske er det disse menneskets almene vilkår, snarere end de teknologiske frembringelser, som giver os myrekryb.

Litteratur på dansk: Claus Emmeche ``Det levende spil'', Munksgaards forlag (1991)




File translated from TEX by TTH, version 3.00.
On 1 Dec 2002, 21:38.