7.1 Medvetandets ursprung: protomedvetandets födelse

Hem ／ Kapitel 7: Diverse reflektioner (V5.05)

I. Fyra villkor för den minsta medvetandeloopen

Vi definierar ”minsta medvetande” som en sluten loop som kan testas och i princip falsifieras, och som samtidigt uppfyller fyra villkor: känna av, behålla kortvarigt, välja samt gynna sig själv. Med språket från Energifilamentteorin (EFT) — ”filament”, ”hav”, ”täthet” och ”dragspänning” — kan varje steg förankras i en konkret fysisk mekanism. Därefter använder vi endast Energifilamentteorin.

1. Känna av: skriva yttre skillnader i gränsytan

• Betydelse: En struktur svarar olika beroende på stimulansens styrka, ankomstriktning eller typ.
• Filament/hav-skiss: Cellmembranet är en orienterad ”filamentgräns” och vätskorna inne och ute utgör ”havet”. När ljus, kemikalier eller skjuvflöden anländer skrivs membranets dragspänning och krökning om; portstyrda kanaler — i praktiken ”nära-tröskel-portar” — får riktningsberoende sannolikhet att öppna. Det är att ”känna av”.

2. Behålla: hålla kvar det som just hände en kort stund

• Betydelse: Efter att stimulansen upphör går systemet inte direkt till noll; en kort fördröjning gör att nästa svar ”minns” det förra.
• Fysisk grund: Membranets dragspänning återhämtar sig över tid; kanaler desensitiseras och återhämtas; sekundära budbärare (t.ex. kalciumjoner och cykliska nukleotider) klingar av på egna tidsskalor. Den ”inskrivna” staten ligger då kvar kort — det är ”behålla”.

3. Välja: göra ”behålla” till en bias för nästa steg

• Betydelse: Bland flera möjliga svar tenderar systemet att föredra ett.
• Genomförande: Riktning- eller tröskelbias i kanalernas öppningssannolikhet, ytspänning, Marangoni-liknande ytflöden, jonpumpars arbetspunkt och flagellers slagtakt omvandlar ”minnet” till skillnad i val­sannolikhet. Det är att ”välja”.

4. Gynna sig själv: den valda biasen ökar överlevnad eller utbyte

• Betydelse: Valet gynnar systemet självt (närmar resurser, undviker skada, håller homeostas) och höjer statistiskt chansen till överlevnad eller resurskontakt. Det är ”gynna sig själv”.

Bedömningsregel: Alla fyra villkor måste vara uppfyllda. Enbart avkänning eller passiv återgång till jämvikt utgör inte medvetande; först när loopen ”känna av–behålla–välja–gynna sig själv” fungerar som en helhet talar vi om protomedvetande.

II. Encelliga verkligheten: från fototaxis till kemotaxis

Gröna alger, euglenider och andra encelliga organismer uppvisar stabil fototaxis; många bakterier och amöbor uppvisar kemotaxis. I ramen med fyra villkor blir mekanismerna konkreta.

1. Fototaxis: riktat ljus blir en riktad skillnad i dragspänning

• Känna av:
  • Ljus­känsliga molekyler i membran eller kanalproteiner (t.ex. rodopsin-liknande kanaler och protonpumpar) omvandlar ljusets intensitet och riktning till transmembranära gradienter och lokal omskrivning av dragspänningen.
  • Många encelliga har en ”skuggfläck” eller geometrisk polaritet från pigmentkorn under membranet, så att ”varifrån ljuset kommer” ger en asymmetrisk membranrespons.
• Behålla:
  • Ljusstyrda kanaler har inaktiverings- och återhämtnings­tidskalor.
  • Nedströms kalciumsignaler, cykliska nukleotider och protongradienter klingar av naturligt.
  • Cytoskelett och membran fjädrar tillbaka med fördröjning. Tillsammans ger detta ett ”kort minne”.
• Välja:
  • Cellen översätter den nyss inskrivna biasen till beteende via skillnader i flagellslag, pseudopodiers riktade tillväxt, styrning av jonpumpar och metabol portning.
  • För orörliga celler kan membranets ytflöden och ändrade sannolikheter för adhesion–desorption gynna tillväxt eller förlängning åt ena sidan.
• Gynna sig själv:
  • Rörelse mot ett lämpligt ljusfält innebär bättre energitillförsel och mindre fotodamage; fördelen syns som längre persistens och högre delnings­sannolikhet.
  • För ljusskygga typer gäller omvänd riktning men fortsatt egen nytta.
• Sammanfattningsvis: Fototaxis är ingen ”mystisk reaktion” utan en synlig kedja: ljus → dragspänningsskillnad → portning → kort minne → bias i rörelse/portning.

2. Kemotaxis: kemiska gradienter skriver om dragspänning och portning

• Känna av: Receptorer eller kanaler svarar på skillnader i ligandkoncentration och skapar asymmetri i membranets dragspänning och elektrokemiska gradienter.
• Behålla: Receptor­adaptation/desensitisering, avklingande signal­kaskader och elastisk återgång i membran–cytoskelett ger kort minne.
• Välja: Skifte av flagellers rotations­riktning, ändrad adhesions­sannolikhet och asymmetrisk pseudopodförlängning omsätter minnet till ett val.
• Gynna sig själv: Lättare tillträde till näringsrika zoner och undvikande av toxiner ökar överlevnad och förökning.
• Foto vs. kemo: Skillnaden ligger bara i vilken ”vågpaket/stimulus” som används för att skriva om dragspänningen; loopens struktur är densamma.

3. Varför ”bara ljus” inte innebär medvetande
   Ljus är ett dragspännings­störande vågpaket och kan skriva om membranets spänningsfördelning. För ”fototaktiskt medvetande” krävs dock tre tillägg:

• En transduktionskedja som gör ljus till dragspänningsskillnad (fototermiskt, fotokemiskt eller fotoelektriskt, vanligen via ljuskänsliga molekyler).
• En liten geometrisk polaritet (skuggfläck, ojämn kanal­fördelning eller asymmetrisk krökning) som gör ”ankomstriktning” till ”respons­skillnad”.
• Kort minne och en effektor (desensitisering/återfjädring + rörelse eller portning) som gör ”behålla” till ”välja”.
  När alla tre finns, uppträder protomedvetande; saknas någon del återstår högst passiv avkänning eller relaxation — inte tillräckligt.

III. Minimalt testbart prototyp: primitiv lipidvesikel + mekanokänsliga kanaler

1. Hur avgöra att ”det enklaste medvetandet” har uppstått (för experiment och reflektion)

• Känna av: Vid lika starka men olika riktade stimuli uppträder riktningsberoende skillnader i kanalportning, indikatorer för membranets dragspänning och mikromigrations­vektorer.
• Behålla: I dubbelpuls­tester beror den andra responsen på den första och klingar av med tiden.
• Välja: Efter ”inskrivning” ses en statistiskt signifikant valbias mellan flera lika starka ingångar.
• Gynna sig själv: I mikro­miljöer med både resurser och hämmare ökar biasen sannolikheten för överlevnad eller resurskontakt.
  Först när alla fyra kriterier uppfylls är loopen sluten; ett–två kriterier räcker inte för protomedvetande.

2. Prototypdesign: en sluten lipidvesikel med glest spridda mekanokänsliga kanaler i membranet (”nära-tröskel-porer” som öppnar lättare vid membran­dragspänning och riktad skjuvning).
   Ett varv i händelseloopen:

• Känna av: Riktade störningar — osmotisk gradient, skjuvflöde, lokal uppvärmning eller ljusinducerad lokal ”åtstramning” — spänner en sida av membranet hårdare, vilket öppnar fler mekanokänsliga kanaler där.
• Behålla: Nyligen öppnade kanaler desensitiseras; membranets dragspänning och krökning återgår med fördröjning. Lokala trösklar skiftar tillfälligt och lämnar ett kort minne.
• Välja: Skillnader i portning ger skillnader i flöden av joner/små molekyler och i ytflöden, vilket skapar riktad mikrodrift eller en intern portkonfiguration med bias.
• Gynna sig själv: Biasen för vesikeln oftare mot mildare osmos och näring eller bort från skadade områden; sannolikheten för överlevnad och resurskontakt ökar.
  Prototypen kräver varken neuroner eller komplexa metabola nätverk; en gräns (membran), portar (kanaler), kort minne (desensitisering/återfjädring) och effektorer (ytflöden/omfördelning av flöden eller mikromigration) räcker för att uppfylla de fyra villkoren — en ”bro från noll till ett”.

3. Experimentella rutter

• Mekanosensorisk rutt (”dragspänning → portning → kort minne → val”):
  • Komponenter: gigantiska unilamellära vesiklar (GUV), mekanokänsliga kanaler (t.ex. MscL/MscS), avläsare av membranets dragspänning (spänningsfärgämnen/form), jon-/fluorescens­indikatorer (Ca²⁺, pH).
  • Operationer: Riktad sträckning med mikrofluidik eller mikropipett (skjuvning/negativt tryck); registrera sekvensen första öppning → desensitisering/återhämtning → omstimulering (kort minne). I gradientkanaler observeras riktad mikrodrift eller fördel i intern stabilitet.
  • Kriterier: Riktningsberoende öppningströsklar, tydlig dubbelpuls-hysteres och mätbar vinst i överlevnad/innehållsbevarande.
• Fotosensorisk rutt (”ljus → dragspänning/elektrokemi → portning → val”):
  • Komponenter: GUV, ljusdrivna pumpar/kanaler (t.ex. bakteriorodopsin och ljusportade kanaler), indikatorer för pH/potential/kalcium samt mild ”skugg-polaritet” (submembranära partiklar/mönstrad belysning).
  • Operationer: Riktad belysning skapar lokala skillnader i dragspänning/elektrokemi; följ anisotrop öppning och membranflöden. Efter avstängning mäts långsam återgång (kort minne). I ljusgradienter jämförs sannolikheten för riktad drift och den interna miljöns stabilitet (nytta).

IV. Sammanfattningsvis (fem punkter att ta med)

• Protomedvetande är inte mystik utan en fysisk fyrastegsloop: känna av, behålla, välja och gynna sig själv.
• Cellmembranet är den naturliga plattformen för gränser och portar: ”havet” överför energi, ”filamentet” ger form, ”tätheten” tillhandahåller material och ”dragspänningen” sätter riktning och tidsskala.
• Fototaxis och kemotaxis använder samma loop: yttre skillnader skrivs in i membranets dragspänning och portning; kort minne bär ”föregående takt” till ”nästa”; effektorer gör detta till ett val.
• När dessa fyra steg kopplas ihop visar en encellig redan den enklaste formen av medvetande; neuroner är inte avgörande.
• Från denna ”minsta byggsten” — genom att stapla portar, förlänga minnet och bredda kopplingar — växer högre former av medvetande fram som skalningar och orkestreringar av samma fysik.