Celowość w życiu komórki

Teresa Ścibor-Rylska

Celowość w życiu komórki

R O Z P R A W Y

S tu d ia P h ilo s o p h ia e C h r is tia n a e 16(1980)1

A T K

T E R E S A (Ś C IB O R -)R Y L S K A

CELOWOŚĆ W ŻYCIU KOMÓRKI

1. Z a g a d n ie n ie c elo w o ści w p rz y ro d z ie . 1. 1. F ilo z o fic z n e p o d e jś c ie do c e ­ lo w o ści 1.2. P rz y r o d n ic z e p o d e jś c ie do celo w o ści. 1.3. U k ie r u n k o w a n ie celo w e ró ż n y c h ty p ó w u k ła d ó w . 2. C e lo w o śc io w e u o irg a n iz o w a n ie k o m ó - ki. 2.1. W s tę p n e w ia d o m o ś c i o k o m ó rc e . 2.2. C ele ż y c ia k o m ó rk i. 2.3. C elo w o ścio w e u o rg a n iz o w a n ie ją d r a k o m ó rk o w e g o . 3. A n a liz a p ro c e s u d z ia ła n ia celo w eg o k o m ó rk i. 3.1 Z d o ln o ść dlo p o z n a w a n ia c e lu ja k o celu. 3.2. Z d o ln o ść do d ą ż e n ia do celu. 3 .3 . C z y n n o śc i słu ż ą c e do o s ią ­ g n ię c ia celu. 3.4. S p rz ę ż e n ie z w r o tn e i k o r e k c ja d z ia ła n ia . 4. P o d s u m o ­ w a n ie . L it e r a tu r a .

1. ZAGADNIENIE CELOW OŚCI W PRZYRODZIE Zagadnienie celo w o ści1 w przyrodzie należy do n ajb ardziej k o n tro w ersy jn y ch w nauce. Z ajm u ją się nim zarów no filozofo­ wie, jak i przyrodnicy.

1. 1. FILO ZOFICZNE PO D EJŚC IE DO CELOW OŚCI

1.1.1. T EL E O L O iG IA , F IN A L IZ M I M E C H A N IC Y Z M

N aukę zajm u jącą się u k ierun k ow an iem celow ym w p rz y ro ­ dzie nazw ano teleologią. Finalizm em zaś nazw ano k ieru n e k w y ­ jaśnian ia przebiegu zjaw isk z odw ołaniem się do ich celu. F i­ nalizm ow i .przeciw staw ią się m echanicyzm (współcześnie zw any często redukcjonizm em ), k tó ry ogranicza się w w yjaśnianiu do zw ykłej przyczynow ości fizykochem icznej.

S k ra jn i finaliści doszukują się dążenia do celu w e w szel­ kich procesach kosm icznych i ziem skich. „W szystko, co się po­ rusza, porusza się do c e lu ” ■— m ów ił A rystoteles. W każdej

zm ianie m iałab y działać przyczyna celow a, a przyczyna sp ra w ­ cza b y łab y jej podporządkow ana. Początkiem wszelkiego ru ch u

* A u to r k a a r t y k u ł sw ó j d e d y k u je K s. P ro f. K a z im ie rz o w i K łó s a k o w i w 40 le c ie J e g o p ra c y n a u k o w e j.

1 „C elo w o ść m ó w i o ta k i m u k ie r u n k o w a n iu p ro c e s ó w , a b y o sią g n ę ły z a m ie rz o n y p r o g r a m czy p la n , w z g lę d n ie w y p e łn iły n a ło ż o n y im p r o ­ g r a m ” (T. W o jc ie c h o w sk i 1976, 329).

m iałaby być P ierw sza Przy czy n a — Bóg. U św. Tom asza a r ­ gum en t „z celow ości” (ideologiczny) zn ajdow ał się na poczes­ nym m iejscu w śród „dowodów istn ien ia Boga” .

M echanicyści o d rzu cają nie tylk o istn ien ie pierw szej p rz y ­ czyny, ale w ogóle neg u ją istn ien ie przyczynow ości celow ej w przyrodzie nieożyw ionej i ożyw ionej. Dla nich sensow ne jest m ów ienie o celu ty lk o w tedy, gdy zajm u je m y się analizą św ia­ domego, rozum nego działania człow ieka. E w entu alnie, m ogłyby działać celowo niektóre zw ierzęta obdarzone psychiką. W szyst­ ko, co się porusza poza gestią człow ieka, da się w ytłum aczyć bez resz ty przyczyniowością, jest więc przypad ko w y m „dzia­ niem się”, a nie celow ym działaniem . W ty m nurcie filozofii przyp isy w an ie istotom niższym zdolności do celowego działania

uw aża się za nie u p raw n io n y antropom orfizm .

Takie podejście do zagadnienia celow ości panow ało nieom al niepodzielnie w u m ysłach filozofów i p rzy ro d n ik ó w X IX w. i aż do połow y w. XX. W tej m aterii neotom iści okazali się zgodni ze sk ra jn y m i m echanicystam i, odżegnując się od n ie­ naukow ej id eo lo g ii.

Oczywiście, n iek tó rzy uczeni p rzeciw staw iali się pow szech­ nie p rzy ję te m u antyfinalizm ow i, głosząc poglądy czasem w ręcz arystotelesow sko-tom istyczne. M ianow icie cały św iat i w szys­ tko, co n a n im istn ieje, m iałoby być u k ieru nko w ane k u ja k ie ­ m uś celowi. Za ta k sk ra jn y m finalizm em opow iadają się m.in· H. D riesch (1924), H. B ergson (1957), P. T eilh ard de C hardin (1956).

V an M eisen sądzi, że rozw ój n auk przyro dn iczych staw ia przed filozofam i zadanie przem y ślen ia od now a całego p ro b ­ lem u przyczynow ości (A.G. v a n M eisen 1966, 151).

T ak ja k m echanika k w a n to w a dała asu m p t filozofom do p rzed y sk uto w an ia zagadnień determ inizm u, ta k inne n au k i a zwłaszcza cyb ern ety k a, nau k i o układach: holizm (A. M eyer- -A bich 1935 i 1956), organizm alizm (L. von B e rta la n ffy 1950 i 1960) o raz biologia m o lek u larn a m ogłyby w iele w nieść do za­ gadnień przyczynow ości i celowości.

1.1.2. R Ó Ż N E Z N A C Z E N IA T E R M IN U „C E L O W O Ś Ć ”

S p ó jrzm y w raz z filozofem h olenderskim , w jak różnych znaczeniach w spółcześnie jest używ an y te rm in „celowość” (Van M eisen 1966, 156— 166). W ylicza on ich aż siedem :

1) Celowość — działanie celow e człow ieka w oparciu o św ia­ dome poznanie celu jako celu, p rz y użyciu w y b ra n y c h śro d ­ ków.

2) Z achow anie się celow e wyższego zw ierzęcia (jakby ono działało podobnie do człowieka) działanie nieśw iadom e (wg M elsena zw ierzę nie m a świadomości) i bez poznania celu jako

celu. '

3) D ziałanie m echanizm ów stw orzonych przez człowieka; ce­ lowość dzieła człow ieka jest „w łożona” z zew n ątrz przez jego tw órcę; sk o n stru o w an y m echanizm rea liz u je cel nieśw iadom ie, zgodnie z p raw a m i n a tu r y (k tó re człow iek p la n u ją c y bierze pod uwagę). M aszyna m oże zm ieniać k ieru n e k działania zależnie od bodźców ze środow iska (o ile jest ta k zaprogram ow ana), m o­ że „uczyć się” i „zapam ięty w ać” (ko m p utery ), może także mieć pew ną autonom ię. G dy m aszyna je s t zbudow ana i zaopatrzo­ na w energię, działa celowo, autom atycznie, bez in te rw e n cji człowieka·

4) Pro cesy zaprogram ow ane w ew n ętrzn ie w organizm ie, w kom órce (różnica z procesam i w m aszynie zaprogram ow anym i przez człowieka). P ro g am jest zupełnie w y ra ź n y w p rzypad ku em briogenezy (ontogenezy), n ato m iast w ą tp liw y w przy p ad k u ew olucji (E. M ayr 1961; C. P. R aven 1960). A. G. v a n M eisen (1966, 158) sądzi, że n a w e t w pierw szym przy p ad k u (rozwój zarodka) tru d n o mówić o „celowości” wdbec b ra k u św iado­ mości w zygocie; m am y tu ty lk o „sp ecjaln y rodzaj w spółgry czynników spraw czy ch ” . „W yjaśnianie celow ościow e lu b p rz y ­ czynowe n a św ietlen ie to ty lk o różne a sp e k ty tego samego p ro ­ cesu” (inp. ontogenezy).

5) U k ierun k o w ane procesy w przyrodzie nieożyw ionej (np. woda p ły n ie zawsze z gó ry w dół, w ęglow odan w pow ietrzu pali się);takie procesy m ożna w yjaśn iać od stro n y celowości lub przyczynow ości; V an M eisen słusznie m ówi, że pew n e p ro ­ cesy w przyrodzie nieożyw ionej trzeb a tra k to w a ć jako „u k ie­ ru n k o w a n e ” ale nie „celow e” . P rz y jm u je o n jed n a k za pew nik, że w m ate rii nieożyw ionej jest „dążenie do p o rzą d k u ” i do w iększej złożoności (lepiej: do in teg racji). Z tym m ożna b y się zgodzić, biorąc pod uw agę sam orzu tn e p o w staw anie p ierw ia st­ ków o wyższej liczbie nukleonów oraz sam oistną k ry sta liz a ­ cję.

6) U k ieru n k o w an e procesy ew olucji — ortogeneza, m ogą być naśw ietlane fin alistycznie (np. teorie Bergsona, B rach et i Gra's- sé). V an M eisen sądzi, że tak a kierunkow ość istn ieje , że rozcią­ ga się na całe „przed-życie” (term in T eilbarda), że „zaczątki” jej są już w atom ach, a w yzw alanie się ich zaw dzięczam y je ­ dynie przypadkow i. Cała ew olucja jest w edług tego a u to ra r e ­ z u ltatem „szczęśliw ych” przy p adk ó w (zgodność z G. G. Sim

-p .son u r, oraz J. M onodam). Pod ty m w zględem ew olucja g a tu n ­ ków nie różni się od ew olucji m ate ri nieożyw ionej.

7) O statnie znaczenie celowości v a n M eisen nazyw a celow oś­ cią „stw órczą” (Schöpfungsfinalität) albo celowością pierw szej przyczyn y (św. Tomasz). V an M eisen (1966, 164) uw aża takie ujęcie celow ości za nienaukow e, za nieporozum ienie, albo za „zaty k anie Dogiem dziury w naszej n iew ied zy ”. Typow ym p rz y ­ kładem takiego nieporozum ienia jest wg tego a u to ra in te rp re ­ tacja celowościowa ew olucji, jak ą daje T eilh ard de C hardin. V an M eisen opow iada się za ograniczeniem się do pierw szego u jęcia celowości, ale jednocześnie sygnalizuje, że zarów no p rz y ­ czynowość jak celowość p o w in n y być ro zp a try w a n e na nowo w świ-etle współczesnego przyrodoznaw stw a.

Ks. K. K łósak za jm u je podobne stanow isko. Pisze on, że „ce­ le nie mogą się pojaw iać tam , gdzie nie m a żadnego poznania i p ra g n ie n ia ” i gdzie „ tra ci sens w y odrębnianie czynności i działania. M ożna tylko stw ierdzić, że tam coś się dzieje” (K. K łósak 1973, 249— 253). I dalej: „Poza św iatem je ste stw obda­ rzonych jak im ś życiem psychicznym nie m ożem y znaleźć w przyrodzie celów realizow anych od jej w n ętrza, w ysuw anych przez nią sam ą”. „B y ty pozbaw ione wszelkiego życia psychicz­ nego m ogą być jedynie z zew nątrz — skierow ane do określo­ nych celów ” (K. K łósak 1973, 252.) Filozof krak ow sk i zadaje sobie p y tan ie: czy w ram a ch tom istycznej koncepcji b y tu m oż­ na ded u k cy jn ie w nioskow ać o celowości w przyrodzie m artw ej lub ożywionej („pozbawionej ro zu m u ”). Na p y tan ie to ks. K łó­ sak odpow iada negatyw nie.

1.1.3. A N A L IZ A P R O C E S U D Z IA Ł A N IA C E L O W E G O

Idąc dalej za m yślą tego a u to ra zan alizu jm y proces działa­ nia celowego. Oto podm iot działający celowo po'winien być zdolny: 1° do poznania celu jako celu 2; 2° do dążenia do celu.

Poznaw anie — w łączanie czegoś nowego do istniejącego p rzed tem w um yśle człow ieka gm achu w iedzy (M. P olanyi 1962) — to czynność w łaściw a jed y n ie istotom obdarzonym św iadom ością oraz sp raw nie działającym a p a ra te m in te le k tu a l­ nym (korą mózgową).

D ążenie do celu jest w ynikiem uśw adom ienia sobie go jako dobro (a k t w arto ściu jący rozum u) o raz pożądania go (akt woli- ty w n y rozum u).

A by osiągnąć cel, nie w y starczy go poznać i zapragnąć, trz e ­

2 Cboidizi t u o p r z e d s ta w ie n ie so b ie ja k ie g o ś p rz e d m io tu czy s ta n u , ja k o coś, co c h c ie lib y ś m y o siąg n ąć.

ba jeszcze p rzy n ajm n iej trzech czynności (także in te le k tu a l­ nych): 1° ułożenia p l a n u 3, 2° w y b ran ia środków , 3° przygoto­ w ania źródeł energii. Po tak im przygotow aniu człow iek p rzy s­ tęp u je do działania. Jeżeli w trak cie zaplanow anych działań zajdzie zm iana w otoczeniu albo w podm iocie działającym , to podm iot te n (człowiek) zm ienia odpow iednio p lan, środki, zw ię­ ksza albo zm niejsza dopływ energii tak , ab y mimo zm iany w a ­ ru n k ó w cel by osiągnięty. Po skończonym działaniu czło­ w iek ocenia rez u lta ty : czy zadanie zostało w ykonane w pełni, czy energia w łożona b y ła dobrze w yk o rzy stan a, czy użyto od­ pow iednich środków itp. Jeżeli ocena w ypad ła ujem n ie, czło­ w iek m ody fik u je plan, zanim zacznie działać pow tórnie.

A naliza pow yższa zdaje się przesądzać spraw ę; działanie ce­ lowe, jak się w ydaje, jest w łaściw e człow iekowi i e w e n tu a l­ nie zw ierzętom obdarzonym w yższym psychizm em , zaś w resz­ cie św iata jed y n ie „coś się d zieje”.

W obec tego p rzypisyw anie kom órce zdolności do celowego działania by łoby oczyw istym antropom orfizm em . N ależałoby też usunąć z języka biologii w szystkie słow a o jaw n y m lub u k ­ ry ty m 4 znaczeniu celowośoiowym.

1.2. PRZY R O DN IC Z E P O D E JŚ C IE DO C E L O W O Ś C I

Tym czasem w m iarę rozw oju n au k biologicznych pojaw ia się ten d en cja do m nożenia tego rodzaju w yrażeń. W ielu uczonych m ówi w prost o celowości w stru k tu rz e , w fu n k cja ch i w roz­ woju isto t żyw ych.

1.2.1. c e l o w o ś ć o r g a n i z a c j i, s t r u k t u r y i f u n k c j i

Oto n iek tó re w y b rane cy taty : „...każdy organizm posiada w e­ w nętrzn ą celowość k ieru jącą jego istn ien ie m ” (A. D au villier

1958, 22). ,,... pow szechne przystosow anie albo — inaczej m ó­ wiąc — „celowość” organizacji żyw ych isto t okazuje się oczy­ w istym fak tem o biektyw nym , którego nie może pom inąć żaden w nikliw y badacz p rz y ro d y ” (A. O p arin 1968, 14). A u to r m a tu na m yśli takie fak ty , jak uorganizow anie, adap tacja, przy sto ­ sow anie budow y do fun k cji. W in n ej p ra c y tenże radziecki a u ­ to r zw raca uw agę, że celowość bud o w y p rzejaw ia się naw et

3 N ie je s t w a ż n e , czy p la n d z ia ła n ia je s t w ła s n y , o b m y ś lo n y p rz e z d a n e g o c z ło w ie k a , czy je s t cu d z y — p r z y ję ty od in n eg o . W a ż n e je s t ty lk o , ż e b y p la n b y ł d o b rz e u ś w ia d o m io n y , p rz e m y ś la n y i z a a k c e p to ­ w a n y .

4 C elo w o ść „ k r y je s ię ” m .in. w n a s tę p u ją c y c h z w ro ta c h : d o b ó r, k o ­ rzy ść, szk o d liw o ść , a d a p ta c ja , s tr u k t u r a , fu n k c ja , o rg a n , o rg a n iz m .

na poziomie cząsteczkow ym (A. O p arin 1967, 37). „U kład żyw y rea liz u je określone zadania i w ty m celu został odpow iednio zbudow any i jego części d ziałają w sposób h a rm o n ijn y ” i dalej „Celowość jest cechą w spólną d la układów bud ow an ych przez człow ieka i d ia -uk ład ów ży w y ch ” (L. Pluszcz 1967, 240), czyli dla obu rodzajów układów biotycznych: sztucznych i n a tu ra l­ nych. In n i badacze radzieccy k o n sta tu ją , że „fu nk cje żywego u k ład u są specyficzne, celow e, zorganizow ane i tw ó rcze” (K. S. T rin czer, 1967, 268), że „procesy celow e są zorientow ane, u p orządkow ane dynam icznie, zorganizow ane ku ściśle określo­ nem u celow i” (W. N. Sw ineicki 1967, 313). „U kształtow ane w historii życia pow iązanie procesów (fizykochem icznych—T. R.) jest doskonałe i celowe w organizm ie jako całości ... nie sp ro ­ w adza się do su m y zjaw isk fizykochem icznych i jest reg ulo ­ w ane now ym i jakościowo praw idłow ościam i wyższego rzędu...; ilościowe nagrom adzenie i... celowe zintegrow anie p o d u k ła ­ dów sterow ania doprow adziło do skokowego p rzejścia w now ą jakość” (B. L. A stau ro w 1967, 445). Je d e n z radzieckich n e u - rofizjologów pisze: „To, co żyw e, zaw iera ele m en ty celowości i przystosow alnośoi... Dla nas — fizjologów ■— celowość to ce­

cha, z k tó rą spoty k am y się... co sek un d ę... Celowość uległa ro z­ szyfrow aniu i stała się... zjaw iskiem m aterialn ym ..., w k tó ry m przyczyn y d skutki... są do końca zbadane i o b iek tyw n ie poz­ naw alne... Celowość czyni życie stabiln y m , zapew nia m u tr w a ­ łość” (K. A nochin 1967, 332). W in n ej p rac y tenże a u to r pisze: „U kład dąży do osiągnięcia zaprogram ow anego w y n ik u ” oraz „U kładem m ożna nazwać ty lk o ta k i kom pleks red u k c y jn ie w y­ prow adzonych kom ponent, k tó ry c h w zajem ne na siebie oddzia­ ływ anie p rzy b iera postać k o operacji w celu otrzym ania... u ż y ­ tecznego w y n ik u ” (K. A nochin 1970, 13, 19).

Z nak o m ity polski fizyk Cz. B iałobrzeski nie m iał w ątp liw oś­ ci, że „celowość stanow i n a jw y b itn ie jsz ą c h a ra k te ry sty k ę p rz y ­ rody o żyw ionej” 5. Fizjolog ro ślin F. G órski (1971, 601) pisze podobnie: „...nie da się zaprzeczyć, że organizm jest system em w yróżniającym się niezw ykle w ysoką celowością zarów no pod w zględem fu n k cjon aln y m , jak fu n k c y jn y m ” . E w olucjonista Cz. N ow iński stw ierdza: „...celowa organizacja m orfo-anatom icz- na i celowe funkcjonow anie w d anych w a ru n k a ch jest isto tn ą w łaściw ośią św iata żyw ego” (Cz. N ow iński 1974, 98). H. P. Cunninighaim w dyskusji tez J. M onada pisze n astęp ująco:

5 Cz. B ia ło b rz e s k i 1972 (1925) n a s. 21 z a z n a c z a , że ch o d zi m u o łą c z ­ n o ść „ te r a ź n ie js z o ś c i z p rz y s z ło ś c ią ” a w ię c „celo w o ść w ro z u m ie n iu s z e ro k im n ie o g ra n ic z o n y m ś w ia d o m o ś c ią celu , ja k ch ce H . H a r t m a n n ” .

„W szelki żyw y u k ład jest g ro d zo n y ’ w te n sposób, że jest u- k ieru n k o w a n y ku jak iem u ś rezu ltatow i... k u celowi (tel-os, fin) w ścisłym tego słow a znaczeniu... jest on zaw sze ,dla czegoś’... Życie jest czym ś ,p o żądan y m ’ ... Żyć — to w ykonyw ać p ro ­ g ram ” (P. C u n ning ham 1972, 212)·

1.2.2. C E L O W O Ś Ć W E W N Ę T R Z N A I Z E W N Ę T R Z N A

J. K a m a rit (1963, 467) zw rócił uw agę na potrzebę rozróżnie­ nia pojęć celowości zew n ętrzn ej (operow ał n ią np. D arw in) oraz w ew n ętrzn ej. Podobnie pisał L. von B e rta la n ffy (1960, 84) oraz M. I. S ietrow (1971, 126). W szystkie przytoczone w y ­ żej c y ta ty odnoszą się do celowości w ew n ętrznej zw iązanej z organizacją żywego układu. Takiej celowości nie m ożna p rz y ­ pisyw ać u kładom geologicznym , n a to m ia st dla biotycznych jest ona oczyw ista. P . G rassé (1973, 217) rozróżnia celowość im m a- n e n tn ą — w e w n ętrzn ą w y rażającą się w s tru k tu ra c h i fu n k ­ cjach uk ład u , oraz tra n sc e n d e n tn ą — zew nętrzn ą, k tó ra działa w doborze n a tu ra ln y m (ew olucja) w zdolności ad ap ta c ji do środow iska i t d s.

N iek tó rzy w spółcześni biologowie w oleliby nie używ ać słów „telaologia” , „finalizm ” (jako w pew nym stopniu Skom prom ito­ w anych, „obskurainckich”) pow iązanych z różnym i „p odejrza­ n y m i” te o r ia m i7 i zaproponow ali dla celowości term in : teleo- nom ia. O jcem tego te rm in u jest C.S. P itte n d rig h 8, k tó ry w y ­ jaśnia (w liście z 1970 r . ) 9, że te rm in „teleonom ia może być

6 P. G ra s s e p isz e : „ P ró b y w y k o rz e n ie n ia c elo w o ści z b io lo g ii są p ró ż n e ; p ró ż n e , g d y ż ro b io n e są w b r e w rz e c z y w is to ś c i i są c z y n io n e p rz e z lu d z i, k tó r z y n ie z n a ją f a k tó w ” (1973, 218). 7 E. M a y r (1974) w y lic z a c z te ry p rz y c z y n y , d la k tó r y c h n ie n a le ż y u ż y w a ć ję z y k a te le o lo g ic z n e g o : 1. s tw ie rd z e n ia te le o lo g ic z n e m o g ą b y ć p o d s ta w ą d la „ n ie s p r a d z a ln y c h ” te o r i te o lo g ic z n y c h i m e ta fiz y c z n y c h , 2. p rz y ję c ie w y ja ś n ie n ia te le o lo g ic z n e g o ty lk o d la p r z y r o d y o ż y w io n e j m o ż e s p o w o d o w a ć z a n ie d b a n ie w y ja ś n ie ń fiz y k o c h e m ic z n y c h , 3. p r z y ­ ję c ie , że p rz y s z łe c e le są p rz y c z y n ą te r a ź n ie js z y c h z ja w is k , w y d a je się n ie b y ć w zg o d zie z p o ję c ie m p rz y c z y n o w o śc i, 4. ję z y k te le o lo g ic z n y w y d a je się ję z y k ie m a n tr o p o m o rf ic z n y m (ss. 83, 94). K s. A. J. C z y ż e w ­ sk i d o d a je jeszcze p ią tą p rz y c z y n ę : te le o lo g ic z n e w y ja ś n ie n ia w y d a ją się b y ć „ h a m u lc e m w p o s tę p ie w ie d z y p r z y r o d n ic z e j” (u d o s tę p n io n y m a s z y ­ n o p is). M a y r k o n k lu d u je : „M im o w s z y s tk o b io lo g o w ie z u p o re m d a le j u ż y w a ją ję z y k a te le o lo g ic z n e g o ” (s. 94).

8 C. S. P it te n d r ig h 1958, 394. W liś c ie do E . M a y r a (26 lu ty 1970) p i­ sze on, że b e z p o ś r e d n ią p r z y c z y n ą s tw o r z e n ia te r m i n u „ te le o n o m ia ” b y ­ ło d o s a d n e p o w ie d z e n ie H e ld a n e ’a : T e ie o lo g ia je s t d la b io lo g a ja k k o ­ c h a n k a ·—■ żyć b e z n ie j n ie m oże, a le n ie c h c ia łb y , b y go w id z ia n o z n ią p u b lic z n ie ” .

używ an y przez najczystszych m eehanieystów , gdyż n-ie m a on nic w spólnego z arysto teleso w sk ą przyczyną celową. U kład jest teleonom iczny, jeżeli jest zorganizow any, a jako taki, wiem y, ze sw ej n a tu ry jest sk iero w an y do celu 10. Tw órca te rm in u ,,te- leonom ia” zastrzega się mocno, że te rm in te n trzeb a rozum ieć czysto m echam cystycznie i odcinać od fałszyw ej „teleologii” n . W tym sensie u żyw ają term in u „teleonom ia” biologowie E. M ayr, F. Jaoob, J. M onod, n atom iast nie p rzy jęli go, o ile mi wiadomo, cybernetycy.

D yskusję na te n te m a t w języku polskim u tru d n ia fak t, że m am y tylko jedno słowo celowość. A może to i lepiej? — Bo­ w iem m ożna stanąć na stanow isku, że procesy w przyrodzie dzielą się na celowe i niecelow e. P ierw sze m ają m iejsce w u k ładach uorganizowam ych — biotycznych; drugie wszędzie po ­ za takim i układam i.

1.2.3. C Y B E R N E T Y C Z N E U JĘ C IE C E L O W O Ś C I

Ż eby o statecznie te sp raw y w yjaśnić, trzeb a podaną n a w stę ­ pie definicję celowości nieco zm odyfikow ać (określenie p ie r­ wsze van M elsena w p. 1. 1. 2). D ziałaniem celow ym n azw a­ libyśm y w szelkie działanie u k ład u posiadającego inform ację w ew n ętrzn ą (zaprogram ow aną w e w łasnym „ Ję z y k u ”) o celu jako celu (stanie przyszłym układu) oraz zdolnego do w y b ie ra ­ nia środków (sposobów) do tego celu prow adzących.

W u k ład ach biotycznych n a tu ra ln y c h (kom órka, organizm ) in fo rm acja w ew n ętrzn a jest dziedziczona w raz z życiem , w sztucznych zaś jest „ w k ła d an a ” przez człow ieka — p ro je k ta n ta i k o n stru k to ra . Z powyższego określenia w ynika, że w szystkie isto ty żyw e i w szelkie m echanizm y budow ane przez człow ieka działają

celowo-1.3. U K Ł A D Y U K IE R U N K O W A N E CELOWO I N IE U K IE R U N K O W A N E

P o w sta je py tanie, ja k jest z u k ład am i „p rzedżycia” (atom y, drobiny, cząsteczki, m akrocząsteczki); może one są w jakim ś stopniu u k ieru n k o w an e celowo? — O dpow iadam y zdecydow a­ nie: nie. O celow ym działaniu m ożna mówić dopiero tam , gdzie

10 P i t te n d r ig h p o w o łu je się n a a u to r y te t J. v o n N e u m a n n a , tw ó rc y c y b ern ety k i,, k tó r y z n a c is k ie m p o d k re ś la ł, że ró ż n ic a m ię d z y u k ła d e m z o rg a n iz o w a n y m a u p o rz ą d k o w a n y m leży w c elo w o ści p ie rw s z e g o — w u k ie r u n k o w a n iu go do celu (1-ist do E. M a y ra c y to w a n y p rz e z a d r e ­ s a ta (Ί973, 115).

11 W c y t. liśc ie P itte n d r ig h m ó w i: „ H a ld a n e n ie m ia ł ra c ji, g d y ż (poza r z a d k im i w y ją tk a m i) m o żem y żyć b e z te le o lo g ii” (M. M a y r, 1. c).

jest życie, gdzie z n a jd u je m y in fo rm ację w ew n ętrzn ą — g rom a­ dzenie in form acji, w alkę z en tro p ią, w zrost n egentropii, p o rząd ­ kow anie, reg u lację i organizow anie, w olny w ybór środków itd. Dopóki nie zaistniała pierw sza kom órka otoczona błoną i zaw ie­ rają ca su b stan cję (inform ację) dziedziczną, nie było życia, and przedżycia.

G ranica jest o stra m iędzy żyw ym układ em (uorganizow a- nym) oraz tw orzonym i przez człow ieka u k ładam i sztucznym i (zorganizow anym i), a u kładam i nieożyw ionym i, jak zew łok poz- - baw iony życia, kam ień, rzeka. W p ierw szym budow a i procesy są u k ieru n k o w an e dio celu (zapisanego w su b stan cji dziedzicz­ nej) zaś w dru g im sposób złożenia oraz zm iana, ru ch są w y n i­ kiem przypad k o w ych zdarzeń w ew n ątrz i zew n ątrz układu. U kład nieożyw iony nie realizu je żadnego p lan u , jest rządzony przypadkiem . N atom iast w układzie biotycznym przy p ad ek za­ zwyczaj jest źródłem jak iejś niepraw idłow ości, czynnikiem p su jący m porządek; isto ta żyw a p rzeciw staw ia się przypadkow i.

W róćm y jeszcze do ks. K łósaka. Zaznacza on, w om aw ianej ju ż pracy , że filozof, w oparciu o dane n auk dośw iadczalnych (biologicznych) m ógłby próbow ać w yprow adzić ap osteriorycz- nie celowość 'bytów ożyw ionych (K. K łósak 1973, 241, 242).

N iestety, zadanie to, jak dotąd, nie pociągnęło filozofów przyrody. Nie wchodząc w k om petencje filozofów sp ró b u jm y przedstaw ić zagadnienie działania celowego' z czysto p rzy ro d ­ niczego p u n k tu w idzenia. U ciekniem y się w pierw szym rzędzie do c y b e rn e ty k i i teorii układów .

O taczające n a s u k ład y m ożna łatw o zakw alifikow ać do zbio­ rów: u k ład y geologiczne lub biotyczne; dalej w śró d biotycz­ nych odróżniam y u k ład y n a tu ra ln e lub sztuczne. M ożna by w ym ienić szereg cech, po k tó ry c h rozpoznajem y, czy u k ład jest m a rtw y —· geologiczny czy żyw y (lub będący owocem, p rze ­ dłużeniem życia) — biotyczny. O m aw iając te sp raw y w książ­ ce „Porządek i organ izacja w przyrodzie p rzed staw iłam a rg u ­ m en ty za tw ierdzeniem , że isto tn a różnica m iędzy obu typam i układów leży w sposobie złożenia elem entów (T. R ylska 1974, 21, 60). W k am ieniu, w rzece (układy geologiczne) elem en ty są ułożone przypadkow o, chaotycznie 12, podczas gdy w kom órce, w organizm ie czy m aszynie (układy biotyczne) elem en ty sta ­ now ią części uorganizow anej całości. Z dalszych rozw ażań w y­ nika, że uorganizo w anie jest isto tn ą cechą żyw ych układów

12 Z d a r z a ją się u k ła d y g eo lo g iczn e u p o rz ą d k o w a n e (np. k ry s z ta ły ), p o rz ą d e k t u je s t czy sto s ta ty c z n y , a u k ła d n ie m a cech całoecioiw oeci (b ry ła k r z y s z ta łu k s z ta łt sw ó j z a w d z ię c z a p rr z y p a d k o w e m u d o łą c z e n iu się e le m e n tó w ).

(T. R ylska 1974, 56— 59). G dy m am y m ów ić o żyw ych u k ła ­ dach, w y d aje się niezbędne scharak tery zo w an i^ procesu zw a­ nego życiem.

1.3.1. Ż Y C IE JA K O P R O C E S O R G A N IZ O W A N IA S IĘ

Życie m ożna u jąć jako proces nieustannego organizow ania się układów 13, przez k tó re p ły n ie stru m ie ń in fo rm acji, m aterii i entropii; proces życia jest jeden, ciągły, ekspansyw ny, negen- tro p ijn y , celow y i postępow y. U kłady żywe posiadają in fo rm a ­ cję w ew n ętrzn ą (o celu i sposobach życia w ogóle oraz danego u kład u w szczególności), p rz y jm u ją in fo rm acje z zew nątrz (cza­ sem je zap am iętu ją), sa m o steru ją się i k o m u n ik u ją z innym i układam i; są one całościowe, d y sk re tn e (ograniczone w p rzes­ trzeni i czasie), ustru k tu ralizo w an e, złożone hierarchicznie z u- porządkoiwanych podukładów ; p o b iera ją z zew nątrz m ate rio - -enengię 14, p rz e ra b ia ją ją i u ży tk u ją; są one dynam iczne (w y­ k o n u ją pracę), u trz y m u ją sw e środow isko w ew n ętrzn e w stanie rów now agi (hom eostaza) i o d naw iają >się n ieu stan n ie; są zdolne do w zrostu, rozm nażania się, różnicow ania się i przystoso­ w yw ania do otoczenia (adaptacja) a tak że do rozw oju i do ew o­ lu cji 15.

Ż yjące obecnie u k ład y tw orzą jed en gigantyczny u kład. Je st to p iram id a hierarch iczn a o b ejm ująca szereg poziom ów złożo­ ności: k o m ó rk i są podukładam d organizm u — osobnika; osob­ niki jednego g a tu n k u skład ają się n a populację; populacje róż­ nych g atu n k ó w tw orzą biocenozę; biocenozy w szelkich środo­ w isk tw o rzą n a d u k ła d dokoła ziem ski — biosferę (rye. 1).

G dy ju ż w iem y, że życie jest procesem organizow ania się, m ożem y zap y tać, czy rzeczyw iście w szelkie organizow anie jest działaniem celow ym . G dybyśm y sp y tali o proces p orządkow a­ nia, łączenia się, to odpow iedź b y łab y przecząca. D robiny (np. NaĆl) łączą się w uporządkow aną b ry łę (k ry ształ sold k u c h e n ­ nej) bez żadnego celu. R uch, zm iana, jak ie tu m ają m iejsce są zw ykłym dzianiem się a form ow anie się k ry sz ta łu je s t w y ­ nikiem szeregu przypadków . Inaczej jest z organizow aniem się.

13 J u ż J ę d r z e j Ś n ia d e c k i w sw e j T e o r y i je s te s t w o r g a n ic z n y c h (1804) p is a ł, że „ży cie je s t sp o s o b e m e g z y s to w a n ia m a t e r i i” (s. 7) o raz, że „życie... m a m ie js c e ty lk o w is to ta c h (u k ła d a c h -T . R.) „ u o rg a in iz o w a n y c h ” (s. 9) i d a le j: „ S iła o rg a n iz u ją c a (p ro ces o rg a n iz o w a n ia się -T . R.) o d ­ k ą d po r a z p ie rw s z y m a te r ię w p o s ta ć o rg a n ic z n ą p r z e la ła (u o r g a n i- z o w a ła tw o rz ą c p ie rw s z e is to ty żyw e), d o tą d t r w a i z a c h o w u je się n ie n a r u s z e n ie ” (s. 12).

14 M a te r io - e n e r g ia — te r m i n w p ro w a d z o n y p rz e z J. G. M ille ra (1969) 15 P o r. w c z e ś n ie js z e o k re ś le n ie „ ż y c ia ” : T. R y ls k a 1974. 184.

P ię tro P o zio m złożo-II I. M E G A ­ K O S M O S II. M A K R O ­ K O SM O S n o sci 16 15 14 ■13 ,12 11 10 9 8 7 6 L ic z b a U k ła d n u k le ­ o n ó w 1X11081 A W sz e c h św ia t G ro m a d a g a la k ty k S u p e r g a la k ty k a G a la k ty k a _1 X 1057 U k ła d g w ie z d n y (S łoń ce i p la n e ty ) 6X 1 0 51 P la n e t a (Z iem ia)

P io n y : A. G eo lo g iczn y (chaos, przypadek) i Pi'ony I I rz ę d u : 1. N a tu ra ln y P io n y I I I r;z.: G E O S F E R A B IO S F E R A / K o n ty n e n t, o c e a n B io cen o za k o n ty n e n ta ln a ,-’' B iotyczn y (o rg a n iz a c ja , -celowość) Q _ i 2. S ztu czn y 4X 1 0 38* 2X 103S* 5X 1 0 29* 1 X il02s* I X 15* K r a in a , m o rz e G ó ra , rz e k a S k a ła , s t r u m y k B io cen o za k r a i n n a / P o p u la c ja , a) sp o łeczn y N O O S F E R A / W sp ó ln o ta i k o n ty n e n ta ln a ,- N a r ó d / S p o łeczn o ść / G ru p a , stado· / R o d z in a , K a m ie ń , ź ró d ło O s o b n i k / b) k om u n aln y E R G O S F E R A / K o n ty n e n t ' izo rg a n iz o w a n y / P a ń s tw o / O sie d le , w ie ś / D om ro d z in n y / t__. .. Ludzie c) tech n iczn y TECH,N O S F E R A / P rz e m y s ł k o n t y n e n t a l n y / P rz e m y s ł p a ń s t w o w y / F a b r y k a , s p ó łd z ie ln ia / W a rs z ta t, f e r m a / Z ia rn o p ia s k u , k r o p la w o d y K o m ó rk a / A I. M IK R O ­ K O S M O S 2X 10 D ro b in a c h e m ic z n a 1X 10 A to m 1 C z ą s tk a e le m e n ta r n a R ye. 1. H IE R A R C H IA I Z M IEN N O ŚĆ U K Ł A D Ó W W S Z E C H ŚW IA T A * L ic z b a n u k le in ó w o d n o śn ie p io n u b io ty c z n e g o — sp o łe c z n e g o (n o o s fe ra ... o so b n ik , k o m ó rk a ) t — W z ro st m a s y i zło ż o n o śc i u k ła d ó w ; w z ro s t u p o r z ą d k o w a n ia s ta ty c z n e g o i — W z ro st u p o r z ą d k o w a n ia d y n a m ic z n e g o ( r o ta c ja c y k lic z n a ) „ — E w o lu c ja — w z ro st s to p n ia u o rg a n iz o w a n ia (u k ła d y n a tu r a ln e ) lu b z o rg a n iz o w a n ia ( u k ła d y sz tu czn e)

Można by tak sp arafrazow ać znane zdanie A ry sto telesa o p o ru ­ szaniu się: „Cokolw iek organizuje się, organizuje się dla jak ie ­ goś celu ”.

Czymże bow iem jest organizow anie? J e st to „zespalanie w całość (układ) różnorodnych s tru k tu ra ln ie i fu n kcjon alnie ele­ m entó w (podukładów ) w spółdziałających w sposób skoordyno­ w any, h a rm o n ijn y i ekonom iczny dla osiągnięcia zap lano w a­ nych celów ” (T. R ylska 1974, 59).

Jeżeli u k ład j>e®t organizow any przez człow ieka (układ bio­ tyczn y sztuczny), cel jego jest zn an y jedynie ludziom ; n a to ­ m iast sposób działania, p ro g ram m usi być „zn an y ” podukładom — elem entom (czy to będą ludzie, czy m aszyny). Info rm ację o sposobach działania sztucznego u kład u k o n stru k to r „ w k ład a” w części budow anego u k ład u (np. kółka w zegarku są ta k u fo r­ m ow ane, żeiby każde z n ich pełniło określoną rolę w całościo­ w ym m echanizm ie).

W p rzy p ad k u organizow ania się łudzi zarów no sposoby dzia­ łania, ja k cel stow arzyszenia są znane zazw yczaj w szystkim członkom . Jeżeli czasam i cele są u k ry te przed p ew nym i człon­ kam i społeczności, to z pew nością są one w pełn i znane in i­ cjatorow i jak i kiero w nictw u . Społeczność taka jed n a k nie jest „zdro w a” i może działać n a szkodę n iek tó ry ch sw oich człon­ ków.

W u k ładach biotycznych n a tu ra ln y c h in form acja o celu jest zakodow ana w ośrodku in fo rm acy jn o -stero w n iczym , a więc w jąd rze kom órki, zaś u kręgow ców w mózgu, w ośrodku u kładu nerw ow ego.

1.3.2. IN F O R M A C JA O C E L U W O Ś R O D K U U K Ł A D U

T rzeba zaznaczyć, że w żyw ym układzie n ie zdarza się, że­ by k tó ry ś z podukładów (elem ent) nie był p oinform ow any o ca­ łości u k ład u (o jego celach i sposobach życia). P e łn a in fo rm acja o in d y w id u aln y m organizm ie jest z a w arta w każdej kom órce organizm u, pełn a in fo rm a c ja o biocenozie je s t z a w a rta we w szystkich żyjących przedstaw icielach (osobnikach) w szystkich populacji w chodzących w jej skład. M iejscem zakodow ania tej in fo rm acji jest znow u jąd ro kom órkow e. Analogicznie można powiedzieć o inform acji w biosferze.

Doszliśm y w ten spoób do ciekawego w niosku, że w jądrze kom órkow ym zn ajd u je się p ełn a in fo rm a c ja o życiu w ogóle: o sposobach organizow ania się kom órki, osobnika, populacji, biocenozy i całej biosfery. T rzon su b stan cji dziedzicznej kom ór­ ki stanow i zespół genów podstaw ow ych, k tó re m ożna by nazwać

„geny życia” 16, (liczba ich jest rzędu kilk u set). Niosą one tę część inform acjii o życiu, k tó ra jest w spólna w szystkim ga­ tunkom . P raw dopodobnie w śród genów życia z n a jd u ją się g eny ew olucji; w aru n k o w ały b y orne pojaw ien ie się co pew ien czas m ak ro m u tacji (jednorazow e przeorganizow anie su b sta n c ji dzie­ dzicznej — p o w stanie nowego gatu n k u ). Jeżeli b y w ielk a m u ta ­ cja szła w k ieru n k u postępow ym (np· przez dodania now ych genów , lu b dodanie nowego p ię tm w h ierarch iczn ej ich s tru k ­ turze), to m ielib y śm y do czy nienia z ew o lu cją pionow ą — pow ­ sta łb y g a tu n e k o w yższym stopniu uorganizow ania. Jeżeli zaś m u ta c ja ogranicza się do przem ieszczenia, przeorganizow ania istn iejący ch genów , b y łb y to ak t ew olucji poziom ej ■— now y g a tu n e k pozostałby n a ty m sam ym stopniu uorganizow ania, na jak im je s t uplaso w an y g a tu n e k m acierzysty. E w olucja pozioma d aw ałab y różnorodność g atu n k ó w tego sam ego rod zaju , ro d za­ jów tej sam ej ro d zin y itd .

Jeżeli fa k ty potw ierdzą tak i w łaśnie d w u k ieru n k o w y p rze ­ bieg ew olucji, trzeb a by na nowo przeanalizow ać zagadnienie celowości jej procesów .

Pozostaw m y na razie to zagadnienie o tw a rte i z ajm ijm y się zgrom adzeniem fak tó w m ów iących o celowości u k ład u kom ór­ kowego.

2. CELOW OSCIOW E U O R G A N IZ O W A N IE K O M ÓRKI

U kład kom órkow y jest ta k bardzo złożony, że u jęcie całoś­ ci jego organ izacji m usiałoby m ieć znacznie w iększe rozm iary, niż są dopuszczalne d la a rty k u łu . W obec tego podam y o rg an i­ zację kom órki jako tak iej tylk o w zarysie, a zatrzy m am y się dłużej na uorganizow aniu jąd ra, k tó re uw aża się za n ajw aż­ niejszy i n a jb a rd zie j skom plikow any p o d u k ład orgu 17 k o m ó r­ kowego.

2.1. W ST ĘPN E W IA D O M O ŚC I O KOMÓRCE

2.1.1. O K R E Ś L E N IE K O M Ó R K I

K om órka jest n ajm n iejszy m układ em żyw ym 18, e le m e n ta r­ nym orgiem , jedn ostk ą s tru k tu ra ln ą , fu n k cjo n aln ą i cy b ern e­ tyczną organizm u. U kład te n je st złożony z w ielu różnorodnych

16 G e n y ży cia — te r m i n a u to r k i; G ra s s e n a z y w a je a rc h e o g e n a m i. 17 O rg — s k r ó t w y ra ż e n ia : u k ła d z o rg a n iz o w a n y (R. W. G e ra rd ). 18 O d n o si się do n ie j w s z y s tk o , co p o w ie d z ia n o o ż y w y m u k ła d z ie w p o d a n y m w y ż e j o k re ś le n iu ży cia.

i nie p rzy pad k o w y ch elem entów (podukładów ) a p rzy ty m s ta ­ nowi in te g ra ln ą całość.

Pojedyncza kom órka — zygota (zapłodnione jajo) daje począ­ te k o rg an iz m o w i19. M ożna pow iedzieć, że w kom órce jest u k ­ r y ty p o ten c jaln ie cały organizm ; jest w n iej pełn a in fo rm acja o całości w ielokom órkow ego, wysoce złożonego układu. Licz­ ba kom órek w organizm ie człow ieka jest cyfrą astronom icz­ ną — rzędu 10 14

2.1.2. Z A S A D Y I R O Z M IA R Y K O M Ó R E K

U k ład kom órkow y zależnie od swej fu n k cji i od swego po­ łożenia w organizm ie p rzy b iera najrozm aitsze k ształty . N a j­ częściej sp o ty k a n y je s t u zw ierząt k sz ta łt k u listy lulb jajo w aty , u ro ślin form a sześcianu lub p rostopadłościanu w ydłużonego; obok tego spo ty k am y kom órki — w rzeciona, dyski, gw iazdy ltd-; często m a ją one dłuższe lub k rótsze w y p u stk i, kosm ki, włośndki itp.

W różny ch tk an k a c h kom órki osiągają bardzo rozm aite roz­ m iary. Za p rzeciętną w ielkość d o jrz a łe j kom órki zw ierzęcej uw aża się 25 μ x 50 μ x 50 μ, ro ślin n ej 40 μ x 40 μ x 50 μ;

n ajm n iejsze kom órki zw ierzęce m ają ce średnicę 4 μ, n a jw ię k ­ sze do kilku cm (żółtko strusiego jaja) a długość n aw et do 1 m (neuron ss-alka z aksonem ), n ajm n iejsze roślinne m ają średnicę rzęd u k ilk u μ, najw iększe do 0,5 m m — ogrom ne kom órki m ię- kiszu n iek tó ry ch owoców. K om órki b a k te ry jn e są n ieporó w ­ nanie m n iejsze; ro zm iary ich są rzędu 0,5 μ do 5 μ a -najdrob­ niejsze m ają średnicę 0,15 μ (160 m m)

(Mycoplasmatales).-Niormalna k o m ó rka ro ślin n a albo zw ierzęca je s t układ em niezm iennie m ałym . Je d n ą z zasad życia jest m in iatu ry za c ja — rozm ieszczenie na n iew ielk iej przestrzen i ogrom nej liczby róż­ n y c h s tru k tu r, urządzeń, m akrocząsteczek. W p ro ste j kom órce b a k te ry jn e j o objętości 2— 3 μ 3 (Bacillus pycnotieus) obliczono złożoność org an izacji s tru k tu ra ln e j n a 10 13 bitów (H. Lins-chiz 1953, 256). J e s t to zaw ro tn a cy fra in fo rm acji w stosu nku do z a j­ m ow anej p rzestrzeni. U rządzenia k o m u n ik acy jn e podobnego ty p u jak w kom órce bu do w an e przez człow ieka m ają ro zm iary p rze ra sta ją c e pow yższe o k ilk a rzęd ów wielkości; odnosi się to

19 W n ie k tó r y c h ty lk o w y p a d lk a c h , np. p rz y r o z m n a ż a n iu w e g e ta t y w ­ n y m o rg a n iz m ro z w ija się z w ie lo k o m ó rk o w e j części o r g a n iz m u m a ­ c ie rz y s te g o (np. z z ą b k a czo sn k u w y r a s ta c a ła ro ś lin a ) ; p e łn a in f o r m a c ja o ży c iu o s o b n ik a d a n e g o g a tu n k u je s t z a w a r te w ją d r z e k a ż d e j z k o ­ m ó r e k ro a m n ó ż k i.

na weit do ap arató w m in iatu ry zo w an y ch , np. budow anych przy użyciu n ajm n iejszy ch tranzystoró w .

2.1.3. M O R F O L O G IA K O M Ö R K I

K om órka to „gru d k a plazm y z ją d re m ” — proto plast. G łów ­ nym i jej skład n ikam i są: jąd ro, cytoplazm a i błona kom órkow a. Na cytoplazm ę sk ła d a ją się: m a trik s cy toplazm atyczna i um iesz­ czone w n iej organelle. Sam a m atrik s m a bogatą stru k tu rę ; w yróżn iam y w n iej siateczkę endoplazm atyczną (reticulum ) szorstką i gład k ą, m ik ro tu b u le i m ik ro iib ry le 20. W kom órkach E ucary ota z n a jd u ją się n a stę p u jąc e organ elle: rybosom y, m ito ­ chondria, centriole, a p a ra t G olgi’ego, lizosomy, peroksyzom y; u roślin poza ty m p lasty d y (ryc. 2 A i 2 B)·

Poza w ym ienionym i, spotyka się w k o m órkach różnych tk a ­ nek szereg in n y ch organelli (rzęski, p lam k a oczna itd).

S tru k tu rę jąd ra , m atrik s cytoplazm atycznej oraz organelli p rzed staw i się kolejno w zw iązku z ich fu n k cja m i — celow ym działaniem .

2.1.4. P O C Z Ą T E K I K R E S Ż Y C IA K O M Ó R K I

Za początek życia in d y w id u aln ej kom órki uw ażam y o statn ią fazę podziału jąd ra , gdy na biegunach kom órki m acierzystej tw orzą się ją d ra dw óch k om órek potom nych. M ianow icie ch ro ­ m osom y zgrom adzone n a każdym z biegunów zespalają się w całość i o taczają się błoną. P ow stałe dw a ją d ra rozpoczynają proces organizow ania cytoplazm y; w pierw szy m rzędzie s te ru ją one budow ą b ło n y kom órkow ej (ściślej: b rak ującego w ycinka błony jed n ej i d ru g iej kom órki), ab y odgraniczyć od siebie nowo pow stałe kom órki.

Now a kom órka o trz y m u je od m acierzystej n ie tylko geny zaw ierające in fo rm ację g atu n k o w ą i osobniczą, ale także p e­ w ien zasób m ateriałó w budulcow ych i en erg etyczn ych oraz pew ną liczbę proorganellii.

Z ty m k a p ita łe m kom órka rozpoczyna organizow anie cy to ­ plazm y podstaw ow ej o raz poszczególnych organelli. J e st to ok­ res różnicow ania się kom órki. W yróżnicow ana, dojrzała kom ór­ ka jest w p ełn i uorganizowama, gotow a do pracy.

Różny b y w a czas życia kom órki — od dziesięciu m in u t

(nie-20 N ie k tó rz y c y to lo g o w ie z a lic z a ją m ik r o tu b u le i m ik ro fd b ry le do o r ­ g a n e lli n p . M. M a ille t 1977, 4). W y d a je się s łu s z n ie js z e je d n a k o r g a ­ n e lla m i n a z y w a ć c a ło ś c io w e p o d u k ła d y k o m ó r k i, p o s ia d a ją c e o k re ś lo n e k s z t a łt y i g ra n ic e .

k tó re b a k te rie w w a ru n k a ch o p ty m aln y ch ) do stu k ilku dzie­ sięciu la t (kom órki nerw ow e ssaków). K resem życia kom órki

jest albo śm ierć (ustanie procesów organizow ania się na sk u ­ tek starości lu b przyp ad k u ) albo podział kom órki. K om órka dzieląca się — m acierzysta —■ n ie 't r a c i życia, lecz przek azu je je dw óm kom órkom potom nym ; sam a p rz e sta je istn ieć jako układ.

2.1.5. Z A R Y S U O R G A N IZ O W A N IA K O M Ó R K I

W m om encie rozpoczęcia swego sam odzielnego życia k om ór­ ka posiada pełn ą in fo rm ację w ew n ętrzn ą. J e j ostateczny k ształt, jej sposoby d ziałan ia i ro la w o rganizm ie są „zapisane” w su b ­ sta n c ji dziedzicznej.

Całościow y u k ład kom órkow y poziom p iąty — najw y ższy jest u organizow any h ierarchicznie; m ożna w nim w yróżnić cz te ry in stan cje (poziom y złożoności). Poziom czw arty to or­ ganelle — wysoko złożone p od u k ład y kom órki. O rganelle są zbudow ane z b io tek to n ó w 21 — jest to poziom trzeci; bioitekto- n y m ają za p od u k ład y m akrocząsteczki — poziom d ru g i. W m a­ krocząsteczkach (np. kw asu nukleinow ego, lu b białka) m am y do czynienia z uorgam zow aniem n a poziom ie drobin, jonów , cząstek elem en tarn y ch , k w a n tó w (najczęściej fotonów ), fono­ nów 22 — poziom pierw szy. U organizow anie h ierarch iczn e jest w łaściw e w szelkim żyw ym układom .

2.1.5.1. Poziom komórkowy

W zespole genów w jąd rz e u p a tru je m y c e n tru m in fo rm a c y j­ no-sterow nicze całości kom órki. Ją d ro s te ru je budow ą i pracą in n y ch podukładów w podległej sobie p rzestrzeni, tere n ie od­ graniczonym od otoczenia błoną kom órkow ą. O rganizu jąca się (em brionalna) kom órka pozostaje pod przem ożnym w pływ em jąd ra; je s t to ścisła m o n o k ra c ja 2S. W m iarę jej do jrzew an ia zdolność do sam odzielnego działania (sam ostero w ania) jest p rzek azyw ana przez jąd ro niższym in sta n c jo m — organellom (m itoehandriom , plastydom ). W ty m p rzy p ad k u jądro udziela

21 B io te k to n — k o m p le k s n a d c z ą s te c z k o w y p e łn ią c y o k re ś lo n ą fu n k c ję , n p . k w a n to s o m — je d n o s tk a fo to s y n te z y , w k tó r e j s k ła d w c h o d z ą b ia ł k a s t r u k tu r a ln e , e n z y m y , tłu sz c z e , b a r w n ik i itp .

22 F o n o n — je d n o s tk a e le m e n ta r n a d ź w ię k u .

23 M o n o k r a c ja — u s tr ó j je d n o w ła d z tw a ; p rz e c iw ie ń s tw e m je s t p o li- k r a c j a czy li u s tr ó j d e m o k r a ty c z n y , g d z ie w ła d z a je s t ro z ło ż o n a n a w ie ­ lu.

na sta łe części sw ojej in fo rm acji b u dow anym stru k tu ro m . Po o kresie ścisłej cen tralizacji w ładzy n a s tę p u je decentralizacja. Realizow ana tu d e c en tra liz a c ja je s t jed n ą z zasad dobrej o rg a­ nizacji: tw orzen ie niższych in sta n c ji i usam odzielnianie ich, gdy ty lk o są do tego przygotow ane.

Początkow e 'działanie kom órki to organizow anie się w ew n ę­ trz n e n a w szystkich poziom ach — b u d o w an ie m akrocząsteczek, biotekt-onów i organelli. W szystkie s tr u k tu ry m ają podłoże białkow e, stąd p ierw sze a k ty stero w an ia jądrow ego odnoszą się 'do sy n tezy białka. Białko je s t b u d o w a n e w sp ecjaln ych o r­ gan ellach — 'rybosom ach. J e s t ich w iele w cytoplazm ie i w ją ­ drze. P od jed n o stk i rybosom ów p o w stają w jądrze. K ażde b iał­ ko je st specyficzne, m a in n ą sekw encję am inokw asów w ła ń ­ cuchu pepty d o w ym . S ekw encja ta je st d yk tow an a każdorazo­ wo przez jądro. Sekw encja am inokw asów d e te rm in u je s tr u k ­ tu rę d an ej cząsteczki białka od pierw szo- do czw artorzędow ej, w łasności chem iczne i fizyczne, specyfikę działania (funkcję enzym atyczną) oraz sposób łączenia się z in n y m i cząsteczkam i w s tr u k tu ry nadcząsteczkow e ■— biotektony.

W szelkie s tr u k tu ry cytoplazm atyczne m ają zapew ne u rz ą ­ dzenie do p rzy jm o w an ia in fo rm acji p ły n ąc y c h od ją d ra , je d ­ nocześnie po w in ny by p rzekazyw ać do ją d ra ra p o rty (sprzęże­ nie zw rotne) o w ykonaniu zleconych im zadań. M echanizm je d ­ nego i drugiego przek azu nie jest nam znany. Przypuszcza się raczej drogę fizyczną niż chem iczną.

Sprzężenie zw rotne, to jed en ze stru m ie n i in fo rm a c ji zew ­ n ętrzn ej p rzy jm o w an ej przez jąd ro , inn e stru m ie n ie p ły n ą z otoczenia bezpośrednio albo za p o śred n ictw em recep to ró w u - m ieszczonych w błonie kom órkow ej.

O p ierając się n a pełn ej in fo rm acji w ew n ętrzn ej i jak n a j­ szerszej zew n ętrznej jądro (odpow iednie geny) może podjąć praw idłow ą decyzję o dalszym działaniu. W rezu ltacie decyzji jądro n a d a je im p u lsy u czy n n iające albo h am u jące pew ne p ro ­ cesy.

Je d n y m z w a ru n k ó w spraw nego działania orgu je s t jego w zględna izolacja od otoczenia. B łona kom órkow a pełni rolę granicy o określonych w ejściach i w yjściach — zgodnie z in ­ form acją jądrow ą. W 'budowie błony, w jej składzie chem icz­ nym tkw i d uża ilość inform acji. Błona bierze czy nny udział w tran sp o rcie m aierio-energii, działa w sposób a k ty w n y , w y ­ biórczy, zużyw ając p rz y ty m energię ATP.

G atunkow a in fo rm a c ja w ew n ętrzn a dotyczy m .in. doboru m ateriałó w n ad a ją c y ch się na b u du lec s tr u k tu r kom órkow ych. Zasadą ekonom iki jest, żeby surow ce b y ły tan ie (łatw o

dostęp-ne), lekkie, w y trzy m ałe (m e ro zk ład ające się np. pod w pływ em św iatła) itd.

Z tak ic h m ateriałó w k om órka b u d u je niew iele tylko rod za­ jó w elem entów — m onom erów (zgodnie z zasadą sta n d a ry z a ­ cji), z k tó ry c h składa (w edług p a ru ogólnych schem atów ) og­ rom ną liczbę polim erów różniących się ty lk o w szczegółach sw ej s tru k tu ry , ale za to zasadniczo różnych w działaniu.

Poszczególne biotektony, enzym y itd . w y m agają ró żny ch w a­ ru n k ó w środow iska (pH, stężenie soli m in e raln y c h itp); m ożna pow iedzieć, że w ym ag ają sp ecjaln y ch pom ieszczeń (kom part- memtyzacji). Na tę p otrzebę odpow iada jąd ro, s te ru ją c tw o rze­ niem w cytoplazm ie osobnych k o m p artm e n tó w (kanalików wodmiczków, cystern , przed ziałów w siateczce endoplazm atycz- nej itp). Dzięki tem u, w tej sam ej kom órce m ożna działać jed n o ­ cześnie w iele różnych urządzeń, w iele enzym ów , każdy o in ­ ny ch w ym aganiach.

Ininą sp raw ą -niezmiernej w agi dla organizacji kom órki jest sposób zao p atry w an ia jej w energię użyteczną. K om órka po­ biera en ergię w różnej form ie, tym czasem do w ykonyw ania różnych p rac w kom órce p o trzeb n a jest z re g u ły energia u ż y ­ teczna w postaci A T P 24. W obec tego cytoplazm a pod k o n tro lą ją d ra b u d u je u rząd zenia do tran sfo rm o w an ia energii chem icz­ nej lub p ro m ienistej n a energię m agazynow aną i przenoszoną w ATP. A TP ładow ane je s t energią (pow staje) w m itochon- d riu m n a koszt energii zw y k ły ch w iązań chem icznych; energii w yzw alającej się p rz y sp alan iu różnych su b stan cy j (np. gliko- zy). W ydajność energetyczna (m ierzona liczbą u tw orzonych cząsteczek A T P na koszt utlen ien ia jed n ej gram eząsteczki glu­ kozy ('spalenia w ęgla w m itochondrium ) w ynosi ok. 66% (Leh- ninger). Skuteczność i ekonoimiczność tego ro d zaju urządzeń jest godna podziw u.

P race kom órki są z re g u ły zw iązane z tw orzeniem jakiegoś porządku statycznego lub dynam icznego. P rocesy budow y, p rze tw a rza n ia energii chem icznej n a wyższe form y, (m echa­ niczną, elektry czną, św ietln ą itd), u trzy m y w an ie wszelkiego ty p u p o tencjałó w — to zorganizow ane działania m egentropijne.

2.1.5.2. P o z io m organ elli

M itochondrium , rybosom , chloroplast i in ne organelle zb u ­ dow ane są z pod u k ład ó w — bio tek tonów , k tó re są jed n o stk a ­

24 A T P — a d e n o z y n o tr ó jf o s f o r a n je s t to s u b s ta n c ja z a w ie r a ją c a d u ż y

ła d u n e k e n e rg i r z ę d u 10 K c a l/m o l, czyli k w a n ty o m o cy 0,43 eV, a w ię c n ie s ie ok. 10 X w ię c e j e n e rg ii, n iż k w a n t e n e rg ii c ie p ln e j — w i­ b r a c y jn e j.

m i s tr u k tu ry i fu n k cji. O rganella stw arza w a ru n k i dla s p ra w ­ nego działania ty ch kom pleksów , u a k ty w n ia je lub p rzy h am o ­ w uje, zależnie od nakazów przychodzących z jąd ra , lub pod w pływ em bezpośrednich im pulsów z otoczenia. B udow a i roz­ k ład biotektonów może się odbyw ać ty lk o w e w n ątrz organelli.

2.1.5.3. Poziom biotektonów

K om pleks nadcząsteczkow y skupia pew n ą liczbę m akroczą­ steczek, k tó re w budow ane w eń tra c ą swą swobodę. U m ożliw ia to dokonyw anie ró żnych złożonych procesów . S u b stan cja jak aś (np. s u b s tra t oddechow y — glikoza) poddana działaniu odpo­ w iedniego biotektoinu w m itochondriium je s t „o b rab ian a” w

określonej kolejności przez kilka lub kilk an aście enzym ów aż d o zaprogram ow anego końca. J e st to urządzenie „taśm o w e” .

2.1.5.4. Poziom makrocząsteczek

M akrocząsteczka to polim er złożony z w ielu m onom erów . W śkład proto p lazm y wchodzi kilka polim erów : k w asy n u k lei­ nowe, białka, lipidy, b a rw n ik i, wdeloeukry. Są one długim i ła ń ­ cucham i podobnych do siebie elem entów . W łaściw ości ch e­ m iczne i fizyczne m akrocząsteczki zależą od następ stw a m ono­ m erów — n astę p stw a zakodow anego (dla każdego ro dzaju d a ­ nej substancji) w DNA jądrow ym . N a p rzy k ła d dla o kreślone­ go b iałk a — a lb u m in y k rw i — zapis leży w genie, k tó ry po­ siada w łaściw y wzorzec. M onom ery w czasie życia kom órki

„zużyw ają się” i są w ym ien ian e na now e; p rzy ty m s tru k tu ra cząsteczki pozostaje n ienaruszona (nap raw ianie „w bieg u ”).

2.1.5.5. Poziom drobin, rodników, atomów i cząstek elem entarnych

D opiero w o sta tn ic h dziesiątkach la t zdano sobie spraw ę z tego, że uorganizow ane pro cesy życia sięgają poziom u subm ole- kularneg o (A. Szemt-Györgyi 1968). M akrocząsteczka wchodzi w zw iązki z d ro bin am i (np. tw orzenie się płaszczów w odnych dokoła cząsteczek białka), z atom am i (np. b a rw n ik hem hem o ­ globiny k rw i wiąże atom m iedzi, chlorofil — atom m agnezu itd.). A tom y m eta li w a ru n k u ją czynność fizjologiczną m ak ro ­ cząsteczki. Idąc dalej w d ó ł stw ierdza się, że w łasności fizycz­ ne i chem iczne m akrocząsteczki zależą od um iejscow ienia w niej atom ów , rodników , elek tro n ó w itd . Chodzi tu zwłaszcza o praw dopodobieństw o zagęszczenia elektro n ó w w ich „ c h m u r­ ce” dokoła cząsteczkow ej lub in n y m atom ie cząsteczki.

Ju ż n a poziomie cząstek e le m en ta rn y c h w szelkie ru c h y , p rz e ­ sunięcia, zm iany n ie są p rzypadkow e, ty lk o n ajściślej ste ro w a ­ ne. N a p rz y k ła d b a rw a su b sta n c ji zależy od tego, jak ie j długoś­ ci fali św iatło je st przez nią pochłaniane, czyli jak ie k w a n ty p rom ieniow ania elektrom agnetycznego zdolne są p rzesunąć ele­ k tro n z cząsteczkowego poziom u podstaw ow ego do p ierw sze­ go w zbudzonego (z najw yższego poziom u zapełnionego ■— w a ­ lencyjnego n a pierw szy poziom p u s ty — w zbudzony). Zdolność cząsteczki do w zbudzenia zależy od s tr u k tu ry cząsteczki, od sekw en cji w n iej m onom erów .

P rzy jm o w anie, tra n sfo rm ac ja i przekaz in fo rm a c ji i energii z w y jątk iem p rzekazu chem icznego odbyw a się na poziomie cząstek elem en tarn y ch . M echanizm ty ch procesów je s t p rze d ­ m iotem badań w spółczesnej biofizyki z jej poddziałam i, jak: bioelek tron ik a, fotobiologia, b io energ ety ka itd. Biofizyka spo­ dziew a 'się w ielu w y ja śn ie ń w zw iązku z rozw ojem fizyki ciała stałego (zjaw iska elektry czn e, półprzew odnictw o, s ta n y m ag n e­ tyczne, piezoelektryczne itd.). W p rotoplaźm ie w szelkie zm iany n a poziomie najniższym są stero w an e ta k ja k w k ry sz ta le z n a j­ d u jącym się pod działaniem pola elektrycznego, m agn etycz­ nego, elektroH m agnetycznego, akustycznego, graw itacy jn eg o itd . K w a n ty energii, fotony, fonony m a ją sw e przebiegi ustalone w s tru k tu ra c h protoplazm y.

2.1.6. E W O L U C JA O R G A N IZ A C JI K O M Ó R K I

Istn ieje w iele g atu n kó w , gdzie pojedyncze kom órki są c a ły ­ m i organizm am i; n az y w a m y je jednokom órkow cam i w p rzeciw ­ staw ien iu do później p ow stały ch ew olucyjnie w ielokom órkow ­ ców. W śród jednokom órkow ych jed n e (zapew ne bardzo p ie r­ w otne) m ają stosunkow o p ro stą organizację; ich jąd ro — su b ­ sta n c ja dziedziczna stanow i jed n ą p od w ó jn ą w stęgę DNA zw i­ n iętą w pierścień. To p ry m ity w n e jąd ro n ie m a postaci obło- nionego p ęch erzy ka i nie posiada jąd erk a; zostało ono poznane dopiero niedaw no. Ten ty p organizm ów n azy w am y P ro k a ry o - ta — n ie posiadające ohłonionego ją d ra (daw niej „bezjądro- w e ”). Do P ro k a ry o ta należą b ak terie, sinice i w i r u s y 2S. Isto ­ tom ty m , oprócz błony jąd ro w ej b ra k jest szeregu o rganelli

25 O b e c n ie z a p e w n e w ię k sz o ś ć b io lo g ó w u w a ż a w ir u s y za ży w e is to ­ ty ; je ż e li p r z y jm ie m y za k r y t e r i u m ż y c ia zd o ln o ść do o rg a n iz o w a n ia się, to n ie tr u d n o k w e s tię ż y c ia w iru s ó w r o z s trz y g n ą ć , ic h d z ia ła ln o ś ć w y r a ż a się w ła ś n ie w ty m je d n y m — w p o m n a ż a n iu sie b ie sa m y c h — w o rg a n iz o w a n iu w e d łu g w ła sn e g o w z o ru m a te r ia łó w z n a jd o w a n y c h w k o m ó rc e g o sp o d a rz a .

kom órkow ych, m .in. m itochondrii. W ażny proces en ergetycz­ ny — oddychanie odbyw a się w t.zw. m ezosom ach — w p u k - leniaeh błony kom órkow e]. O rganizacja kom órki u Profcaryo- ta jest n a stosunkow o niskim poziomie.

W raz z ew olucją organizm ów (postępem w ich uorganizow a- niu osobniczym ) postępow ała ew olucja kom órki. Jeszcze na e ta ­ p ie jednokom órkow ców kom órka zyskała Obłomone jąd ro, ją- derbo i m ito ch on dria. P o w sta ły pierw sze, p ry m ity w n e E uka- ry o ta (organizm y, posiadające olbłonione jądro), ja k grzyby, zielenice, p ierw o tniak i.

W ielokom órkow ce sk ła d a ją się z wysoko uorganizow anych — eukario ty czny ch k o m ó rek .

W stosun k u do w ielkiego skoku w organizacji kom órki, jaki m iał m iejsce p rzy przejściu od P ro k a ry o ta do E u k aryota, cała dalsza ew olucja n a poziom ie kom órkow ym w y d aje się niew iel­ ka. D otyczy ona z jed n ej stro n y coraz lepszej organizacji sa­ m ego podłoża — c y to p lazm y (zwłaszcza p rz y różnicow aniu się, specjalizacji kom órek w tk a n k a c h jak np. tw orzenie skom pli­ kow anego a p a ra tu sarkopiazm y w k o m ó rk ach m ięśnia), z d ru ­ giej — doskonalszych rozw iązań w budow ie poszczególnych

organelli (np. ew olucja chloroplastu).

W zrostow i stopnia uorganizow ania kom órki tow arzyszy zw iększanie się jej w ym agań od środow iska; kom órka w y sp ecja­ lizow ana p o trzeb u je bard ziej ustalo ny ch w aru n k ó w , a więc określonych m ate ria łó w odżyw czych, d o statk u w ody, określo­ nego poziom u tleinu, odpow iedniej, stałej kwasow ości, o p ty m a l­ nej te m p e ra tu ry itd . Takie w aru n k i m oże znaleźć kom órka je ­ dynie w organizm ie zw ierzęcia stałocieplnego, gdzie środow isko dla kom órek stanow ią p ły n y ustrojow e o bardzo stały ch w łaś­ ciwościach: k re w i lim fa.

2.2. CELE ŻYC IA K O M Ó R KI

2.2.1. C EL W E W N Ę T R Z N Y I Z E W N Ę T R Z N Y

U k ład y żyw e są u k ieru n k o w an e celowo. P rz eja w ia się to za- rówino w ich budow ie (w statyce) jalk i w działaniu (w d y n am i­ ce.)

Cele u k ład u są dw ojakiego rodzaju: w ew n ętrzn e i zew nę­ trzn e. Celowi w ew n ętrzn em u odpow iada słowo angielskie p u r ­ pose, zew n ętrzn em u — goal (J. G. M iller 1971, 71).

Celem w ew n ętrzn y m kom órki („p u rp o se”) jest p o d trz y m y ­ w an ie życia — sta n u u organizo w ania i negentropii. K om órka realizu je te n cel przez pobieranie pokarm ów , p rzerab ian ie ich,

pochłanianie energii i jej transfo rm ow an ie, u trzy m y w an ie h o ­ m eostazy, n ap raw ian ie i odnaw ianie niezbędnych S tru k tu r (ry ­ bosomów, mitochondria., siateczki endoplazm atycznej itd.).

Cel w ew n ętrzn y jest jed n ak o w y dla w szystkich kom órek a jego rea liz a c ja jest w a ru n k iem ich życia. U stan ie n eg e n tro p ij- nych procesów organizow ania się jest jednoznaczne ze śm ier­ cią kom órki.

Inaczej jest z celem zew nętrznym ; celów ty ch je s t ta k dużo, ja k w iele jest różnych tk a n e k w organizm ie. C elem tak im m o­ że być i rozm nażanie — podział kom órki (w tk an ce e m b rio n al­ nej), w y tw arzan ie jak ie jś su b stan cji odżyw czej (np. skrobi w mdękiszu zieleniow ym liścia) lu b reg u lu jąc e j (np. in su lin y w trzustce) jak i pochłonięcie b a k te rii chorobotw órczej (przez fa- gocyt, leukocyt) itd .

Zazw yczaj cel z ew n ętrzn y jest postaw ion y przed kom órką zairaz po podziale. W tedy bow iem zapada decyzja, jak ie zada­ nia w organizm ie będą dane kom órce pow ierzone. Zależy to w pierw szym rzędzie o d m iejsca w zarodku, w jak im się z n a j­ dzie now onarodzona kom órka. W tedy jądro m łodej kom órki odbiera in fo rm ację z zew n ątrz (zapew ne od starszych kom órek już uprzed n io poinform ow anych) o· zadaniach, do jak ich jest przeznaczona. W te n sposób u stala się cel życia (zew nętrzny) danej kom órki. Z ew n ętrzn y im puls ak ty w izu je te geny, k tó ­ re przekażą cytoplazm ie info rm ację, jakie m ianow icie s tr u k tu ­ ry m ają się w niej w ykształcić. W p rzy p a d k u kom órki m ięś­ nia będzie to skom plikow any uk ład sarkoplazm y 2B; w razie ko­ m órki ■nerwowej — u k ład w y p u stek (akson i d en d ry ty ); w k o­ m órkach mdękiszu liścia — p recy zy jn ie żbudow ane ch lo ro p las­ ty itd.

W g atu n k ow ej su b stan cji dziedzicznej z a w artej w jądrze każdej kom órki jest zapisana szczegółowa in fo rm a c ja o siposo- bach realizacji w szelkich m ożliw ych dla kom órek danego ga­ tu n k u celów zew n ętrzny ch.

K o n k re tn y oe;l w yspecjalizow anej kom órki może być w tra k ­ cie jej życia an u lo w an y i pod staw ion y przez inny. N ajczęś­ ciej dzieje się to na sk u tek jakiegoś w yp adku . Np. zranienie liścia p o w oduje p rzestaw ien ie się (zmianę celu) szeregu kom ó­ rek mdękiszu zieleniow ego (leżących w sąsiedztw ie rany) na e- leimenty tkanlki tw órczej (tzw. kallus); te szybko się m nożą i zask lep iają ran ę.

20 S a rk o p la z m a — c y ta p la z m a k o m ó r e k w łókiem m ię s n y c h , w k tó ­ r e j m a k r o c z ą s te c z k i b ia łk a (a k ty n a i m io z y n a ) o ra z A T P tw o r z ą n ie ­ z w y k le u p o rz ą d k o w a n y u k ła d w a r u n k u ją c y s p r a w n e i s z y b k ie k u r c z e ­ n ie się w łó k n a .

K ażda kom órka jest od sw ej dojrzałości gotow a do rea liz a ­ cji nałożonego jej zadania, ale to nie znaczy, żeby od tej p o ry stale pracow ała. B yw ają dłuższe lub k rótsze okresy „przesto­ jó w ”, k ied y kom órka czeka w pogotow iu. A kty w izacja jej n a stę p u je każdorazow o na sk u tek im p ulsu z zew nątrz. Im puls te n może być fizyczny (np. św iatło uczynnia a p a ra t fotosyntezy w chloroplaście) lub chem iczny (np. n a d m ia r glikozy w krw i jest im pulsem dla a p a ra tu produkującego insulinę w kom órce trzustki).

Obecnie człow iek jest w stanie sztucznie zm ieniać cel zew ­ n ę trz n y d la dow olnej kom órki przez w szczepienie jej odpo­ wiedniego genu (DNA) z innego1 g a tu n k u . K om órka b a k te rii pałeczki ok różnicy (Escherichia coli) po w szczepieniu jej genu sy n tezy in su lin y (wyizolowanego z genu kom órki trzu stk i) za­ czyna syntety zo w ać in su lin ę — enzym , któreg o nig d y nie w y t­ w arzała 27.

P odstaw ą specyficznego działania kom órki jest spraw nie przebieg ający w n iej proces życia (realizacja celu w e w n ętrzn e ­ go)·

2.2.2. IN F O R M A C JA W E W N Ę T R Z N A O C E L A C H K O M Ó R K I

W iem y już, że in fo rm acja o celach kom órki jest zapisana w su b stan cji dziedzicznej — w genach ■—· w jąd rze kom órki. Ko­ m órka dziedziczy ją w raz z życiem. Pow iedziano w yżej, że ce­ lem w e w n ętrzn y m każdej kom órki jest p o d trzy m y w an ie w łas­ nego życia. In fo rm acja o ty m celu m usi być ta k złożona, jak złożony jest proces życia kom órki. N ajgłębszy trz o n su bstancji dziedzicznej to zespół genów „życia” ; te g e n y są przekazyw ane nie zm ienione z kom órki do kom órki p rzy k ażdym podziale ko­ m órkow ym , odkąd z aistn iała pierw sza żyw a istota.

K om órka poza podstaw ow ą in fo rm acją „jak żyć” posiada bo­ g atą in fo rm ację o w szelkich, m ożliw ych u danego osobnika celach zew nętrznych. G eny g atu n k ow e niosą więc in form acje o różnorodnych k ształtach , rozm iarach, o czasie życia k o ­ m órek różnych 'tkanek, o uorganizowaniiu w ew nętrzn ym (o s tru k tu ra c h i funkcjach) i o działaniu, p racach w y k o n yw any ch przez różne tk an k i, organy, narządy. W g a tu n ­ kow ej su b stan cji dziedzicznej zn ajd u je się, ja k w idzim y, w ie­ le planów życia i d ziałan ia ró żn y ch kom órek.

27 W y k o n a n ie te c h n ic z n e te g o t y p u z a b ie g u je s t b a rd z o s k o m p lik o w a ­ n e i ż m u d n e , ja k c a ła in ż y n ie r ia g e n e ty c z n a . I s tn ie j ą je d n a k p o w a ż n e n a d z ie je , że n ie d łu g o b ę d z ie w h a n d lu in s u lin a s y n te ty z o w a n a p rz e z b a k ­ te rie .