(Letzter Eintrag 14.Jan.2013)
(Letzte Korrekturen/ Anmerkungen: 23.März 2013)

FORTSETZUNG

(1) Nach einer Charakterisierung des ‚Reduktionismus‘ am Beispiel der modernen Physik führte Kauffman verschiedene Argumente gegen diesen Reduktionismus an. Daraus und aus weiteren Argumenten formte er dann Argumente für die Nichtreduzierbarkeit des Biologischen auf das Physikalische. Diese führten dann zurück zum Ursprung des Lebens, zur unglaublichen Komplexität dieses Anfang und zugleich der anhaltenden Schwierigkeit, diesen Anfang plausibel erklären zu können. Kauffman präsentiert dabei auch ein eigens Modell, das Modell der autokatalytischen Mengen, das — zumindest mathematisch – viele der wichtigen Fragen zu erklären scheint.

DAS KONZEPT DES HANDELNDEN (‚AGENCY‘) ALS GRUNDBEGRIFF

(2) Nach den bisherigen ‚Einkreisungen‘ des Phänomens des ‚Biologischen‘ deutete sich an (und Kauffman stellte dies immer wieder im Text fest), dass Begriffe wie ‚Bedeutung‘, ‚Wert‘, ‚Handeln‘, ‚Handelnder‘, ‚Zeichen‘ wichtige Eigenschaften des Biologischen repräsentieren, die sich als solche nicht auf physikalische Grundbegriffe zurückführen (‚reduzieren‘) lassen. Während diese Eigenschaften beim homo sapiens sapiens mittlerweile in äußerst komplexen Ausprägungen auftreten, stellt sich die Frage nach möglichen Vorläufern, nach ‚allerersten Handelnden‘, sozusagen ‚Protoagenten‘. Kauffman spricht von ‚protoagency‘ (S.72) und vermutet ihren Ursprung schon im molekularen Bereich und spricht von ‚molekularen autonom Handelnden‘ (‚molecular autonomous agent‘).(S.74)
(3) Bevor Kauffman diese vermuteten allerersten Handelnden im Bereich des Molekularen untersucht, diskutiert er auf 6 Seiten sowohl die Notwendigkeit einer teleologischen Sprache wie auch deren Nichtreduzierbarkeit. (vgl. SS.72-78) Er zitiert einschlägige Autoren wie Aristoteles, Searl und Wittgenstein, doch bleibt unklar, wie man überhaupt eine ‚teleologische Sprache‘ befriedigend definieren kann. Die Verwendung von Begriffen wie ‚Intention‘, ‚Planen‘, ‚zielgerichtet‘, ‚Absicht‘ ersetzt als solche noch keine brauchbare Definition.
(4) Die generelle Argumentationslinie geht aus vom Phänomen des Biologischen, das interpretiert wird als ein autonomes, sich selbst reproduzierendes, offenes System, das durch kontinuierliche Zufuhr von freier Energie einen thermodynamischen Prozess in Gang hält. Zusätzlich wird angenommen, dass sich auf das Verhalten eines biologischen Systems der Begriff ‚zielgerichtet‘ anwenden lässt, der weitere Begriffe wie ‚Bedeutung‘, ‚Wert‘, ‚Absicht‘ und ‚Handelnder‘ impliziert.
(5) Schon auf der Ebene einer einzelnen Zelle sieht Kauffman alle wichtigen Eigenschaften als gegeben an: Zellen können ‚entdecken‘ (‚detect‘), sie haben eine ‚Wahl‘ (‚choice‘), und sie können ‚handeln‘ (‚act‘). Zusätzlich können sie sich ‚reproduzieren‘ und können mindestens einen ‚Arbeitszyklus‘ (‚work cycle‘ (im Sinne einer Carnot-Maschine, s.u.) ausführen. (vgl.S.78f)
(6) Der Begriff des ‚Arbeitszyklus‘ geht zurück auf das thermodynamische Modell von Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796 – 1832), der als Begründer der modernen physikalischen Theorie der Thermodynamik gilt. Anhand einer idealen Wärme-Maschine kann Carnot einige allgemeine Eigenschaften ableiten. Dazu gehört die wichtige Unterscheidung zwischen ’spontanen‘ (exogenen) Prozessen und solchen die ’nicht spontan‘ (endogen) sind. Letztere brauchen Energie, um ablaufen zu können, erstere nicht. Beispiel für einen spontanen Prozess bietet der Ball, der einen Hügel hinabrollt; nicht spontan wäre der ‚Transport‘ des Balles den Hügel hinauf, der zusätzliche Energie verlangt. Ein ‚Carnot Zyklus‘ besteht also aus der Abfolge von einem spontanen Prozess (ohne Energie) und einem nicht spontanen Prozess, der Energie verlangt. Carnot Zyklen können also nicht in einem ‚Gleichgewichtszustand‘ (‚equilibrium‘) stattfinden. Gleiches findet sich in jedem chemischen Prozess: Zustände höherer Energie können in Zustände geringerer Energie ohne Energiezufuhr übergehen, nicht aber umgekehrt. (vgl. S.79f)
(7) Spätestens seit Schrödinger (1887- 1961) kann man wissen, dass biologische Prozesse nur durch Zufuhr von Energie (physikalisch ‚Negentropie‘) am Leben bleiben können. Zusätzlich aber, und dies hebt Kauffman hervor, benötigen diese Systeme die Fähigkeit, diese Zufuhr von freier Energie zu organisieren. D.h. nur dann, wenn ein System in der Lage ist spontane und nicht spontane Prozesse so zu organisieren, dass sie kontinuierlich stattfinden, nur dann kann ein dynamisches Ungleichgewicht erhalten bleiben.(vgl. S.82)
(8) Biologische Systeme haben zusätzlich die Fähigkeit der ‚Speicherung‘ von Energie und der Selbstreproduktion. Im Kontext der Evolution, also dem Wechselspiel von Reproduktion und Umweltpassung, werden solche Systeme begünstigt (‚Selektion‘), die in der verfügbaren Lebenszeit mehr Nachkommen hervorbringen können als andere. Dadurch werden jene konstruktiven Änderungen der Strukturen, in denen diese Prozesse ablaufen, ’selektiert‘, die die ‚zielgerichtete‘ (?) Versorgung mit freier Energie ‚optimieren‘. Kauffman schlägt vor, diese ‚Zielgerichtetheit‘, die ein außenstehender Betrachter in solch einem evolutionären Prozess ‚erkennen‘ kann, als eine spezifische Eigenschaft solcher Systeme zu sehen, die er ‚Handlungsfähigkeit‘ (‚agency‘) nennt.(vgl. S.85) Handlungsfähigkeit also als eine biologische Eigenschaft, die schon den allerersten einfachsten biologischen Strukturen zukommt und die sich im Kontext der Evolution beständig verändern kann. Da ein ‚Virus‘ nicht alle diese Eigenschaften hat könnte die Eigenschaft der ‚Handlungsfähigkeit‘ etwas sein, das ‚volle Lebensformen‘ von einer Lebens-Vorform wie einen Virus abgrenzen würde. (vgl. S.85)
(9) Am Beispiel eines einfachen Bakteriums verdeutlicht Kauffman diese Begriffe weiter und führt an dieser Stelle fundamentale Begriffe kognitiver Prozesse ein wie ‚Semiose‘, ‚Zeichen‘, ‚Bedeutung‘, Absicht‘ usw.(vgl. S.85ff)
(10) Man kann sicher darüber streiten, ob diese Begriffe an dieser Stelle wirklich hinreichend motiviert sind, aber mir erscheint dieser Interpretationsversuch als mindestens sehr interessant. Ein ‚Zeichenprozess‘ (’semiose‘) impliziert ‚Zeichen‘, ‚Bedeutung‘, ‚Interpretation‘ usw. Für ein Bakterium, das sich entlang einem Glukose-Gradienten in Richtung für mehr Zuckergehalt bewegt, ist dieser Gradient ein ‚Zeichen‘ (’sign‘), das auf die Möglichkeit von mehr Zucker ‚verweist‘. Dieser mögliche Zucker wäre dann seine ‚Bedeutung‘. Abhängig von einer ‚Interpretation‘ des Zeichens kann dann eine ‚Wahl‘ (‚choice‘) erfolgen, entsprechende ‚Handlungen‘ vorzunehmen. Eine solche Entscheidung impliziert, dass der mögliche Zucker für das Bakterium einen ‚Wert‘ (‚value‘) darstellt, für den es sich lohnt, zu handeln. Mit der Entscheidung für diesen Wert und der daran geknüpften Aktion kann man eine ‚Absicht‘ (‚purpose‘) verknüpft sehen (hier natürlich zunächst nur implizit in der chemischen Maschinerie kodiert).(vgl.S.86f)
(11) Hier kommt Kauffman auch nochmals auf David Hume (1711 – 1776) zurück, der die philosophische These aufgestellt hatte, dass man aus einem einfache ‚Sein‘, aus bloßen ‚Fakten‘, kein ‚Sollen‘ ableiten kann. Die zuvor von Kauffman vorgelegte Interpretation eines Proto-Handelnden würde dies einerseits bestätigen (der Gradient als solcher impliziert nichts), aber andererseits würde deutlich, dass ein Faktum (der Gradient) innerhalb der Beziehung zu einem System, das diesen Gradienten als ‚Zeichen‘ für etwas ‚interpretieren‘ kann, das für das System einen ‚Wert‘ darstellt, in den ‚Kontext eines Sollens‘ geraten kann, das vom interpretierenden System ausgeht. (vgl.S.87) [ANMERKUNG: Wenn man jetzt den evolutionären Kontext bedenkt, dann hat das System sein ‚Wertbewusstein‘ aber nicht selbst geschaffen, sondern aufgrund des von der Umwelt getragenen Selektionsprozesses quasi ‚vorgefunden‘ als eine Eigenschaft, die in der auswählenden Umwelt ‚gilt‘. So gesehen ist es der evolutionäre Prozess, der die verfügbaren ‚Fakten der jeweiligen Welt‘ durch die Selektion in ein ’systemimmanentes Sollen‘ transformiert! ‚Sollen‘ ist in diesem Kontext dann ‚evolutionär transformiertes Sein‘!! In unserem Handeln setzen wir das um, was die vorausgehende Evolution als ‚für diese Welt hilfreich‘ ‚gezeigt‘ (‚offenbart‘?) hat.]

ARBEIT (‚WORK‘)

(12) Kauffman rückt einen weiteren interessanten Umstand ins Licht, der die Besonderheit des Biologischen weiter verdeutlichen kann, das ist der Begriff der ‚Arbeit‘ (‚work‘). Während Arbeit für einen Physiker nach Kauffman beschrieben werden kann als eine ‚Kraft die über eine Distanz wirken kann‘ (S.90), reicht dies nach Peter Atkins (Chemiker) nicht aus: Arbeit nimmt auch Bezug auf ‚Einschränkungen‘ (‚constraints‘), durch die die Freiheitsgrade verringert werden. (vgl.S.90) Während man Einschränkungen in mathematischen Beschreibungen seit Newton als ‚Grenzwerte‘ (‚boundary conditions‘) verankern kann, bedarf es in der realen Welt wiederum ‚Arbeit‘ (‚work‘), um solche Einschränkungen bereit zu stellen.(vgl. S.90f) Kauffman sieht in diesem Zusammenhang ein allgemeines Prinzip dergestalt, dass Arbeit notwendig ist, um Einschränkungen zu erzeugen und diese Einschränkungen wiederum erlauben neue Arbeit. Er nennt dies das ‚Vorantreiben der Organisation von Prozessen‘ (‚propagating the organization of processes‘).(vgl. S.91) Bislang soll es dazu keine fertige Theorie geben, nicht einmal die Idee einer möglichen Theorie. (vgl.S.92,93) Als Beispiel führt er u.a. an, dass Moleküle, die unterschiedliche Reaktionen eingehen können, diese Reaktionen u.U. nur in Abhängigkeit von bestimmten Gegebenheiten (Einschränkungen, ‚constraints‘, ‚boundary conditions‘) zeigen. Indem sie aber eine dieser Reaktionen eingehen verändern sie selbst die Randbedingungen, so dass dann eine weitere Reaktion erfolgen kann.(vgl. S.92f) Diese nur im Zusammenhang erkennbaren Funktionszusammenhänge sind nach Kauffman jenseits all dem, was man per Reduktionismus erkennen kann.(vgl. S.94)

INFORMATION IST ZU WENIG

(13) Kauffman kritisiert dann das sehr verbreitete Konzept der ‚Information‘ nach Shannon bzw. das algorithmische Informationskonzept von Kolmogorov und meint, dass dieser Informationsbegriff zu kurz greift. Beiden Konzepten ist gemeinsam, dass sie letztlich nur nach der Menge der Informationen fragen, die übermittelt wird, aber vollständig offen lassen, ‚was‘ Information denn letztlich ist.(vgl.SS.94-96) Trotz dieser Unzulänglichkeiten ist der Informationsbegriff sehr beliebt in der Biologie, speziell bei der Beschreibung der Beziehungen zwischen dem DNA-Molekül und der Prozesskette mit der RNA und den Proteinen. Welche Bedeutungen haben diese Analysen, wenn man bedenkt, so Kauffman, dass auch Lebensformen ohne DNA-Molekül denkbar sind, z.B. in Form autokatalytischer Mengen?(vgl.S.96)[Anmerkung: Atlan u Cohen (1998) (s.u.) zeigen am Beispiel des Immunsystems sehr schön auf, warum der Shannonsche Informationsbegriff für komplexere Kontexte in keiner Weise ausreicht.]
(14) Kauffman erinnert an Schrödingers Überlegungen zum Unterschied zwischen einem normalen ‚Kristall‘ und zu einem ‚Molekül‘. Für Schrödinger erscheint ein Molekül wie ein ‚aperiodischer Kristall‘, der eine Art ‚Mikrocode‘ enthält, der das Verhalten bestimmt.(vgl.S.97) Kauffman interpretiert diesen Schrödingerschen Mikrocode versuchsweise als eine Menge von ‚Mikroeinschränkungen‘, die partiell ‚kausal‘ sind. Damit wäre die Information identisch mit diesen Einschränkungen [ANMK: d.h. die Einschränkungen repräsentieren im Sinne der Semiotik die ‚Bedeutung‘. Unter Berücksichtigung des zuvor über ‚Arbeit‘ Gesagten und dem Prinzip des ‚Vorantreibens der Organisation von Prozessen‘ würden damit die Einschränkungen sowohl Arbeit erlauben als auch neue Arbeit hervorbringen bzw. auch Arbeit voraussetzen.] Kauffman erachtet es als möglich, diese Ideen auch auf das abiotische Universum auszudehnen und damit z.B. Sternentstehungsprozesse zu beschreiben.(vgl.S.98)
(15) Ein anderer interessanter Unterschied ist der zwischen ‚Wärme‘ (‚heat‘) und ‚Arbeit (‚work‘). Die maximale Verschiedenheit von Bewegungen in einem Gas liegt vor, wenn die Moleküle eine maximale Bewegungsfreiheit haben, also ein Minimum an Einschränkungen. Dieser Zustand erzeugt ‚Wärme‘ aber leistet keine ‚Arbeit‘. Um ‚Arbeit‘ zu verrichten muss man die Freiheitsgrade ‚einschränken‘. Man braucht Arbeit, um Einschränkungen zu erzeugen und mit Hilfe von Einschränkungen kann man weitere Arbeit erzeugen. Mit Bezug auf Ulanowitz schlägt Kauffman dann vor, den Gesamtbetrag von Arbeit dadurch zu messen, dass man den gesamten Energiefluss in einem System multipliziert mit der Diversität.(vgl.S.99) [ANMK: Nimmt man an, dass die Vermehrung von Einschränkungen den Energiefluss erhöhen kann, zugleich aber die Diversität verringert, müsste der Gesamtbetrag eigentlich konstant bleiben?]
(16) [ANMK: Alle diese Überlegungen sind interessant aber z.T. auch etwas ’spekulativ‘. Sie müssen später entsprechend reflektiert werden.]

Fortsetzung Teil 3

Quellen:
Atkins, Peter online at http://en.wikipedia.org/wiki/Peter_Atkins (Zuletzt 14.Jan.2013)

Atlan, H., I. Cohen, 1998, Immune information, self-organization, and mean-
ing, International Immunology, 10:711-717.

Carnot , Nicolas Léonard Sadi, siehe z.B. online http://en.wikipedia.org/wiki/Nicolas_L%C3%A9onard_Sadi_Carnot (Zuletzt besucht 13.Jan.2013)

Hume, David online http://en.wikipedia.org/wiki/David_Hume (Zuletzt besucht 13.Jan.2013)

Kauffman, S.A., Reinventing the Sacred. A new View of Science, Reason, and Religion. New York: Basic Books, 2008 (Paperback 2010).

Über S.A.Kauffman in der Englischen Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Stuart_Kauffman (Zuletzt besucht 5.Jan.2013)

Interessante Vorlesungen von Kauffman als Videos: http://csb.cs.tut.fi/stu_news.php

Kolmogorov Komplexität: Nicht zu verwechseln mit der algorithmischen Informationstheorie von Solomonoff, online at http://en.wikipedia.org/wiki/Kolmogorov_complexity

Schrödinger, Erwin online http://de.wikipedia.org/wiki/Erwin_Schr%C3%B6dinger (Zuletzt besucht 13.Jan.2013)

Solomonoff, Ray, (1926 – 2009) Algorithmic Information Theory, online at: http://en.wikipedia.org/wiki/Ray_Solomonoff

Ulanowicz, Robert; Ökosysteme, allgemeine Theorie, online at http://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Ulanowicz, eine Liste all seiner Publikationen (Zuletzt 14.Jan.2013)

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