7.1 Bevidsthedens oprindelse: protobevisthedens fødsel

Hjem ／ Kapitel 7:Forskellige refleksioner (V5.05)

I. Fire betingelser for den mindste bevidsthedssløjfe

Vi definerer den “mindste bevidsthed” som en sløjfe, der kan testes og i princippet falsificeres, og som samtidig opfylder fire betingelser: at sanse, at fastholde kortvarigt, at vælge og at gavne sig selv. Med sproget fra Energifilamentteorien (EFT) — “filament”, “hav”, “tæthed” og “membranspænding” — kan hvert trin forankres i en konkret fysisk mekanisme. Herefter bruger vi kun betegnelsen Energifilamentteorien.

1. Sanse: skrive ydre forskelle ind i grænsefladen

• Betydning: En struktur reagerer forskelligt afhængigt af stimulussens styrke, ankomstretning eller type.
• Filament/hav-skitse: Cellemembranen er en orienteret “filament-grænse”, og væskerne inde og ude udgør “havet”. Når lys, kemikalier eller skærstrømme ankommer, omskrives membranens spænding og krumning; portstyrede kanaler — i praksis “nær-tærskel-porte” — får retningsafhængig sandsynlighed for at åbne. Det er at “sanse”.

2. Fastholde: holde det, der netop skete, en kort stund

• Betydning: Efter at stimulussen ophører, går systemet ikke straks til nul; en kort forsinkelse gør, at næste respons “husker” den forrige.
• Fysisk grundlag: Membranspændingen genoprettes over tid; kanaler desensibiliseres og kommer sig; sekundære budbringere (fx calciumioner og cykliske nukleotider) aftager på egne tidsskalaer. Den “indskrevne” tilstand bliver dermed kortvarigt liggende — det er “fastholdelse”.

3. Vælge: gøre “fastholde” til en bias for næste skridt

• Betydning: Blandt flere mulige responser tenderer systemet til at foretrække én.
• Gennemførelse: Retnings- eller tærskelbias i kanalers åbnings­sandsynlighed, i overfladespænding, i Marangoni-lignende overfladestrømme, i ionpumpernes arbejdstpunkt og i flagellers slagfrekvens omdanner “hukommelsen” til forskel i valgsandsynlighed. Det er “valg”.

4. Egennytte: den valgte bias øger overlevelse eller udbytte

• Betydning: Valget gavner systemet selv (nærmer sig ressourcer, undgår skade, opretholder homeostase) og øger statistisk chancen for overlevelse eller kontakt med ressourcer. Det er “egennytte”.

Vurderingsregel: Alle fire betingelser skal være opfyldt. Blot at sanse eller passivt at vende tilbage til ligevægt udgør ikke bevidsthed; først når sløjfen “sanse–fastholde–vælge–egennytte” fungerer som en helhed, taler vi om protobevisthed.

II. Encellet virkelighed: fra fototaksi til kemotaksi

Grønne alger, euglenider og andre encellede organismer udviser stabil fototaksi; mange bakterier og amøber udviser kemotaksi. I rammen med de fire betingelser bliver mekanismerne konkrete.

1. Fototaksi: rettet lys bliver en rettet forskel i membranspænding

• Sanse:
  • Lysfølsomme molekyler i membraner eller kanalproteiner (fx rodopsin-lignende kanaler og protonpumper) omsætter lysintensitet og retning til transmembranære gradienter og lokal omskrivning af spændingen.
  • Mange encellere har en “skyggeplet” eller geometrisk polaritet fra pigmentkorn under membranen, så “hvor lyset kommer fra” giver en asymmetrisk membranrespons.
• Fastholde:
  • Lysstyrede kanaler har tidskonstanter for inaktivering og genopretning.
  • Nedstrøms calciumsignaler, cykliske nukleotider og protongradienter klinger naturligt af.
  • Cytoskelet og membran fjeder tilbage med forsinkelse. Tilsammen giver dette et “kort hukommelsesspor”.
• Vælge:
  • Cellen oversætter den nyindskrevne bias til adfærd via forskelle i flagelslag, retning for pseudopodievækst, styring af ionpumper og metabolisk portning.
  • For ikke-bevægelige celler kan membranens overfladestrømme og ændret sandsynlighed for adhæsion–desorption favorisere vækst eller forlængelse mod den ene side.
• Egennytte:
  • Bevægelse mod et passende lysfelt betyder bedre energitilførsel og mindre fotobeskadigelse; fordelen ses som længere persistens og højere delingssandsynlighed.
  • For lysgenert adfærd gælder den omvendte retning — stadig med egennytte.
• Sammenfattende: Fototaksi er ikke en “mystisk reaktion”, men en synlig kæde: lys → spændingsforskel → portning → kort hukommelse → bias i bevægelse/portning.

2. Kemotaksi: kemiske gradienter skriver membranspænding og portning om

• Sanse: Receptorer eller kanaler reagerer på forskelle i ligandkoncentration og skaber asymmetri i membranspænding og elektrokemiske gradienter.
• Fastholde: Receptoradaptation/desensibilisering, afklingende signalkaskader og elastisk tilbagevenden i membran–cytoskelet giver kort hukommelse.
• Vælge: Skift i flagellers rotationsretning, ændret adhæsions­sandsynlighed og asymmetrisk pseudopodie-forlængelse omsætter hukommelsen til et valg.
• Egennytte: Nemmere adgang til næringsrige zoner og undgåelse af toksiner øger overlevelse og formering.
• Foto vs. kemo: Forskellen ligger kun i, hvilken “bølgepakke/stimulus” bruges til at omskrive spændingen; sløjfens struktur er den samme.

3. Hvorfor “kun lys” ikke i sig selv er bevidsthed
   Lys er en spændingsforstyrrende bølgepakke og kan omskrive membranens spændingsfordeling. Men “fototaktisk bevidsthed” kræver tre tilføjelser:

• En transduktionskæde, der gør lys til en spændingsforskel (fototermisk, fotokemisk eller fotoelektrisk, oftest via lysfølsomme molekyler).
• En smule geometrisk polaritet (skyggeplet, ujævn kanalfordeling eller asymmetrisk krumning), der gør “ankomstretning” til “responsforskel”.
• Kort hukommelse og en effektor (desensibilisering/tilbagefjeder + bevægelse eller portning), som gør “fastholde” til “vælge”.
  Når alle tre er til stede, opstår protobevisthed; mangler en, resterer højst passiv sansning eller afslapning — ikke tilstrækkeligt.

III. Minimalt testbar prototype: primitiv lipidvesikel + mekanofølsomme kanaler

1. Hvordan afgøre, at “den simpleste bevidsthed” er opstået (til eksperiment og refleksion)

• Sanse: Ved lige stærke, men retningsforskellige stimuli ses retningsafhængige forskelle i kanalportning, indikatorer for membranspænding og mikromigrationsvektorer.
• Fastholde: I dobbeltpuls-tests afhænger det andet svar af det første og klinger af over tid.
• Vælge: Efter “indskrivning” optræder en statistisk signifikant valgbias mellem flere lige stærke input.
• Egennytte: I mikro-miljøer med både ressourcer og hæmmere øger bias sandsynligheden for overlevelse eller ressurskontakt.
  Først når alle fire kriterier er opfyldt, er sløjfen lukket; ét–to kriterier er ikke nok til protobevisthed.

2. Prototypedesign: en lukket lipidvesikel med spredte mekanofølsomme kanaler i membranen (“nær-tærskel-porer”, der lettere åbner ved membranspænding og rettet skær).
   Ét omløb i hændelsessløjfen:

• Sanse: Rettede forstyrrelser — osmotisk gradient, skærstrøm, lokal opvarmning eller lysinduceret lokal “opstramning” — spænder den ene side af membranen hårdere, så flere mekanofølsomme kanaler åbner dér.
• Fastholde: Nyligt åbnede kanaler desensibiliseres; membranens spænding og krumning vender tilbage med forsinkelse. Lokale tærskler forskydes midlertidigt og efterlader et kort hukommelsesspor.
• Vælge: Forskelle i portning giver forskelle i flux af ioner/små molekyler og i overfladestrømme, hvilket skaber rettet mikrodrift eller en intern portkonfiguration med bias.
• Egennytte: Biasen fører vesiklen oftere mod mildere osmose og næring eller væk fra skade; sandsynligheden for overlevelse og ressurskontakt stiger.
  Prototypen kræver hverken neuroner eller komplekse metaboliske netværk; en grænse (membran), porte (kanaler), kort hukommelse (desensibilisering/tilbagefjeder) og effektorer (overfladestrømme/omfordeling af flux eller mikromigration) rækker til at opfylde de fire betingelser — en “bro fra nul til ét”.

3. Eksperimentelle ruter

• Mekanosensorisk rute (“spænding → portning → kort hukommelse → valg”):
  • Komponenter: gigantiske unilamellære vesikler (GUV), mekanofølsomme kanaler (fx MscL/MscS), aflæsere af membranspænding (spændingsfarvestoffer/form), ion-/fluorescensindikatorer (Ca²⁺, pH).
  • Operationer: Rettet udspænding med mikrofluidik eller mikropipette (skær/negativt tryk); registrér sekvensen første åbning → desensibilisering/genopretning → omstimulering (kort hukommelse). I gradientkanaler observeres rettet mikrodrift eller fordel i intern stabilitet.
  • Kriterier: Retningsafhængige åbningstærskler, tydelig dobbeltpuls-hysteres og målbar gevinst i overlevelse/indholdsbevarelse.
• Fotosensorisk rute (“lys → spænding/elektrokemi → portning → valg”):
  • Komponenter: GUV, lysdrevne pumper/kanaler (fx bakteriorodopsin og lys-portede kanaler), indikatorer for pH/potentiale/calcium samt mild “skygge-polaritet” (submembranøse partikler/mønstret belysning).
  • Operationer: Rettet belysning skaber lokale forskelle i spænding/elektrokemi; følg anisotrop åbning og membranstrømme. Efter slukning måles langsom tilbagevenden (kort hukommelse). I lysgradienter sammenlignes sandsynligheden for rettet drift og den interne miljøstabilitet (nytte).

IV. Sammenfattende (fem pointer at tage med)

• Protobevisthed er ikke mystik, men en fysisk firetrins-sløjfe: sanse, fastholde, vælge og gavne sig selv.
• Cellemembranen er den naturlige platform for grænser og porte: “havet” transporterer energi, “filamentet” giver form, “tætheden” leverer materiale, og “membranspændingen” sætter retning og tidsskala.
• Fototaksi og kemotaksi bruger samme sløjfe: ydre forskelle skrives ind i membranens spænding og portning; kort hukommelse bærer “forrige takt” ind i “næste”; effektorer gør dette til et valg.
• Når disse fire trin kobles sammen, viser en encellet allerede den enkleste form for bevidsthed; neuroner er ikke afgørende.
• Fra denne “mindste byggesten” — ved at stable flere porte, forlænge hukommelsen og udvide koblinger — vokser højere former for bevidsthed frem som opskaleringer og orkestreringer af den samme fysik.