Jag tänker att jag kan göra en skiss till en Big History som delvis bygger på tillbakablickar på gamla inlägg och delvis på ny läsning av bl.a. Jesper Hoffmeyers böcker. Denna historieskrivning utgår från en ontologi som jag kallar "icke-materialistisk materialism" som beskrivs i inlägg 11 mars 2017. Där förklarar jag lite om vad jag menar med denna uppenbart paradoxala etikett. Just då var jag inne i ett märkligt indiskt sammanhang, men huvudpunkten är att det är en materialistisk monism. Som det mesta jag tar upp nedan behöver jag lägga mer tid på att följa tankegångarna på ett mera redigt vis.
Big History som begrepp nämner jag i inlägg 24 sep 2017.
I denna Del 1, "urtiden", tar jag upp all tid fram till den nuvarande eonens start med Kambrium för 539 miljoner år sedan. Definitionsmässigt börjar urtiden vid jordens bildande för drygt 4,5 miljarder år sedan, medan Big History börjar med Big bang.
Materialism
Man kan förhålla sig agnostisk till både Gud och världen. Det är nog så att det inte går att veta säkert att någonting finns. När jag är agnostisk i förhållandet till Gud så är jag egentligen ateist, men utan aktivt intresse att tvista med de religiösa. Vad gäller den materiella världen ser jag enbart skäl att tro att den finns där, även om jag inser att jag enbart kan erfara den genom mina sinnen. Framförallt ger mig en tro på en reell materiell värld en enkel väg till intersubjektivitet. När olika organismer stöter på något ute i världen uppfattar de fenomenen olika men dem tvingas förhålla sig till dem, för dem finns där. Och vi har alla anpassats till denna värld, och därför är vår bild av den någorlunda bra. Jag har kallat denna epistemologi för evolutionär i inlägg 26 mars 2017.
Grundbeståndsdelarna i den materiella världen är tid/rum och partiklar/energi (eller något annat som fysikerna räknar ut). I några inlägg kring oktober 2017 försökte jag beskriva några aspekter av kvantfysiken och relativitetsteorin men intrycket är att fysikerna inte har någon sammanhängande förklaring av hur allt hänger samman.
Man kan se väldigt långt tillbaka i tiden. Radioblixtar är kortvariga astrofysikaliska fenomen och nyligen såg man en sådan blixt som färdats i 10 miljarder år beräknat på dess rödförskjutning. Wikipedia har givetvis en lista på äldre grejor i rymden. Det observerbara universum anses vara cirka 13,8 miljarder år gammalt. Eftersom universum expanderar (enligt standardmodellen Lambda-Cold Dark Matter) är universum mycket större än en radie på 13,8 miljarder ljusår.
Den materiella basen för de historiska förhållandena är grundläggande. En Big History kan skrivas med grundtemat att energi förflyttar materia i rummet genom tiden. Men det händer annat också.
Energin är nödvändig för att skapa möjligheter till ordning. Termodynamiken är en del av fysiken som baserar sig på klassisk newtonsk fysik och verkar inte fullt så osammanhängande. Till och med svarta hål verkar följa termodynamikens andra lag. Att universum i det långa loppet slutar med total entropi tycks vara ofrånkomligt och så slutar all "Big History".
Icke-materialistisk ....
Vid en viss tidpunkt på jorden så uppkom liv. Med tillräckligt mycket energi och tid till förfogande kan system uppkomma där entropin minskar och osannolika former av ordning uppkommer. Man bedömer att det skulle ha skett för ca 4,1 miljarder år sedan. Fina namn på de olika geologiska tidsperioderna har jag tagit upp i inlägg 19 sep 2017.
I sin enklaste form var livet någon form av självreproducerande komplexa adaptiva system, inneslutna i ett membran. Dessa enkla livsformer hade en anpassningsförmåga baserad på feedback-loopar. På svenska heter det återkopplingsslingor.
En grundläggande beståndsdel för att en sådan återkoppling ska kunna bidra till att styra en organism kan kallas för ett "tecken". Ett tecken är en "symbol" som via en uttolkning informerar om något. Inom biokemin kan det vara receptorer som reagerar på halten av en signalsubstans. Flöden av materia och energi kan därmed omdirigeras, på ett vis som beskrivs av icke-materialistiska begrepp som tecken och mönster av reglermekanismer. För att en cell ska fungera krävs en rad sådana teckentolkningssystem. I något läge blev DNA den molekyl som av cellens övriga maskineri kunde uttolkas och styra organismens utveckling. DNA blev den digitala beskrivningen till de proteiner som skapar cellens analoga flöde.
Det blir en kvalitativ skillnad mot fysikens interaktioner. Även om livet baseras på materiella beståndsdelar, så blir komponenten av det jag kallar icke-materiell styrning allt större. Livet uppkommer när den kemiska autokatalysen innesluts i en protocell som har möjlighet att anpassa det som innesluts till förändringar i omgivningen utanför och sedan reproducera detta. Denna anpassning kan ses som en mycket basal inlärning.
Att studera biokemi och biologi som en lära om tecken beskriver Jesper Hoffmeyer i boken "Livstecken" från 1997 (på danska 1993). Hoffmeyer är en av de som skapat en skolbildning kring begreppet biosemiotik. En av föregångarna, Gregory Bateson, har jag tagit upp i inlägg 28 april 2018. Det "icke-materialistiska" tänket förklaras med biosemiotiken, en beskrivning som är grundad i materialism men visar på kodernas och kommunikationens betydelse för att förstå livets materia.
Membranets betydelse
Det äldsta livet var encelliga organismer som var föregångare till det som idag finns som kallas arkéer och bakterier. Arkéernas cellmembran består av lipider som skiljer sig från vanliga bakterier som har lipider med två huvudbeståndsdelar, opolära fettsyror och en polär del. Arkéernas eterlipider är annorlunda uppbyggda och har omvänd stereokemi mot hos bakterier och eukaryoter (organismer med cellkärna, dvs med flera membraner inuti cellen). Både arkéer och bakterier har DNA. Självreproducerande miceller och vesiklar bildades säkert i många olika former, men de vesiklar som kom att använda RNA och DNA blev effektivast och evolutionen hade sedan sin gilla gång.
Livet kan ha uppkommit flera gånger, rapporterade vetenskapsradion i P1 den 10 oktober 2026, med minst två olika grundlösningar som sedan kombinerats.
De äldsta fossilen är från ca 3,7 miljarder år sedan, hittade i Australien och på Grönland. För att läsa mer om detta, sök t.ex. på "vesicle-like globules" och "stromatoliter". Stromatolier byggs upp av encelliga bakterier som cyanobakterier. Cyanobakterier har interna friflytande lameller som är föregångare till växternas kloroplaster.
Evolutionens gång kan följas även i detaljer. Världens idag vanligaste protein, RubisCO, som fixerar koldioxid, har en lång historia som man kan försöka utreda. Klart är att fotosyntesen var en oerhört framgångsrik modell för autotrofa organismer.
De membran som omsluter en cell är det som skiljer ut organismen från omvärlden. Först med uppkomst av celler finns det ett inuti och ett utanför i världen.
Celler inuti celler och flercellighet
Med tiden utvecklades celler med cellkärnor (eukaryoter), troligen genom arkéer som inkorporerade bakterier, för cirka 2 miljarder år sedan. Även andra mikrober flyttade in, till exempel är mitkondrierna.
Senare uppkom även flercelliga organismer där de olika cellerna samarbetade och hade någon form av arbetsfördelning. Nu nådde informationsutbytet inom organismen en kvalitativt ny nivå, och det skapade helt nya möjligheter till anpassning. Sannolikt uppkom en rad olika lösningar som konkurrerade, de tre mest framgångsrika gav upphov till svampar, växter och djur.
Utöver stromatoliterna finns andra organismer som kan betraktas som levande fossil. I sjön Åsungen i Norge har man t.ex. hittat en flercellig organism, Collodictyon, som är en egen sorts "protist" som är det gamla namnet för "övrigt smått och gott". För en översikt över allt liv, se till exempel Artfakta under Biota. Taxonomi är dock en vetenskap som sedan Linnés dagar kämpat med olika indelningar, som man kan roas sig med att försöka förstå. Den fylogenetiska taxonomin utgår från DNA medan den morfologiska utgår från former och strukturer. En tänkt "biosemiotisk taxonomi" skulle utgå från hur de processer som skapar anpassning kan jämföras. (Exempel artikel av C. H. Lineweaver).
En evolutionär finess är sexuell förökning, som kan ha uppkommit samtidigt med att eukaryota celler bildades. Den interna halten av syre i cellplasman kan ha spelat en roll, då celldelning genom meios (reduktionsdelning) ger en möjlighet att reparera skador på den kodbärande molekylen (DNAt eller motsvarande).
Organismer i växelverkan med miljön
De första organismerna var anpassade till den miljö som fanns men med tiden kom organismerna att omforma världen. Den mest påtagliga förändringen var att fotosyntes uppkom, först med encelliga fotosyntetiserande cyanobakterier, för cirka 2,4 miljarder år sedan, och sedan med rödalger för kanske 1,6 miljarder år sedan. Atmosfären började fyllas med syre och 1 miljard år senare uppkom ozonlagret. Detta minskade livsrummet drastiskt för anaeroba bakterier och minskade förändringstrycket från stark UV-strålning.
Solinstrålningen har ökat ca 33 procent sedan jorden bildades, men temperaturen har varit relativt konstant. Det beror på att andelen växthusgaser var högre från början men minskade, vilket över lång tidsperiod främst berodde på att koldioxidhalten minskade då fotosyntes i stor skala var på plats. Men kortsiktiga effekter berodde också på mängden metan i atmosfären.
Livets påverkan på omgivningen skedde först i liten skala men mellan 2,4 - 2,1 miljarder år sedan minskade andelen växthusgaser och skapade en istid kallad Huron-istiden, den första istiden man känner till. Växelverkan mellan liv och miljö påverkade inte bara atmosfären utan också havens sammansättning och skapade nya typer av sediment som blev till bergarter, något som blir ännu mer betydelsefullt senare när biomassa med kalk blir större . Just den fennoskandiska skölden är väldigt gammal. Livet finns även djupt ner i berget. Urberget innehåller fossil av mikroorganismer. Sök gärna på "deep biosphere".
Senare efterföljare till de organismer som överlevde denna första istid skulle drabbas av kyla igen. Den värsta köldperioden (populärt men kanske överdrivet kallat "snöbollsjorden") fanns under perioden Kryogenium 720-635 miljoner år sedan.
Organismer som anpassade sig till den ökade syrehalten och alla förändringar kopplade till den frodades sedan, främst i grunda hav och sjöar. Flercelliga eukaryoter är kända från 1,6 miljarder år tillbaka men komplext sådant liv etablerades på allvar först efter den kalla Kryogenium för cirka 635 miljoner år sedan. Detta är vid urtidens slut, en period som kallas Ediacara, (som tidigare hade namnet Vendium). Fossil finns utställda på museum i södra Australien.
Engelska wikipedia har en fin "Timeline of life". Urtiden som period avslutas då växelverkan mellan livet och materien har skapat förutsättningar för stora, komplexa, flercelliga, vattenlevande organismer vilket skapade förutsättningar för en enorm diversifiering av arter, det som kallas den Kambriska explosionen. Definitionen är satt till de tidigaste spåren av gångar åstadkomna av en slags mask, Treptichnus pedum, för 538,8 miljoner år sedan.
Vad jag kortfattat försökt betona är de mönster som livet skapade, dels internt inom cellerna och dels externt i växelverkan med omgivningen.
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar