Kan vi give en biologisk definition af mennesket?

Publiceret April 2008

Ud fra forskellige forudsætninger har de fleste en umiddelbar fornemmelse af, at mennesket er karakteriseret ved at have en bevidsthed. Det er ikke muligt, at give en ren biologisk forklaring af bevidstheden, men bevidsthedsfænomenet bæres af neurale processer, og vi kan beskrive, hvordan de er udviklet fra de første encellede dyr og frem til menneskets hjerne. Nervesystemerne er grundlæggende udviklet som overlevelsesfunktioner, og bevidstheden har, i kombination med fysisk alsidighed, givet mennesket en enestående tilpasningsevne, så det allerede på stenalderstadiet har spredt sig til alle kontinenter på nær Antarktis. Med kortlægning og sammenligning af de forskellige arters genomer er vi på vej til at karakterisere menneskets biologiske grundlag, men der vil gå lang tid, før vi på den måde kan give svar på, hvad der gør os til mennesker.

Adskillige forhold i livet forekommer så indlysende og selvfølgelige, at vi i vor hverdag ikke tænker på nøjagtige definitioner. Vi er i praksis ikke i tvivl, om vi står over for et menneske eller et dyr eller en robot. Men vi møder alligevel store vanskeligheder, hvis vi ønsker at give en klar biologisk definition af de egenskaber, som betinger begrebet menneske. Det hænger sammen med, at vi i den biologiske evolution møder en blanding af kontinuitet og emergens. Det første betyder, at alle levende organismer bærer grundlæggende funktioner, som de har arvet fra artens stamformer. Det andet betyder egentligt "opdukken"; dvs. at en kombination af ældre og nydannede strukturer kan give anledning funktioner, der ikke umiddelbart er indeholdt i de enkelte komponenter. Som et primitivt mekanisk eksempel kan vi tænke på konstruktionen af et hjul. En cirkelformet krans forbindes med eger til et nav, og så får vi en struktur med den nye egenskab "at kunne køre". Det er en meget forenklet analogi, men tilsvarende forhold har alligevel gang på gang gjort sig gældende i den biologiske evolution.

Dualisme er uforligelig med neurobiologi

 

Hypotetiske fIercellede organismer, som repræsenterer overgangsformer for udvikling af nerveceller.
Figur 1. Hypotetiske fIercellede organismer, som repræsenterer overgangsformer for udvikling af nerveceller.

Begge former består af et enkelt cellelag, der omgiver et hulrum. Blandt cellerne er der sket en differentiering, således at nogle kan sanse omgivelserne (sensoriske, S), medens andre bærer svingtråde, så organismerne kan bevæge sig (motoriske celler, M).

A: De sensoriske celler afgiver signalstoffer til organismens indre hulrum, hvorefter de diffunderer til de motoriske celler og aktiverer dem.
B: Her er signaltransmissionen forbedret, således at de sensoriske celler har udvik¬let celleudløbere, som direkte fører til de motoriske celler. På denne måde kan de motoriske celler aktiveres direkte og hurtigere end hos den form, der er vist i A. Senere i udviklingen er sådanne celleudløbere blevet til nervecellernes axoner.
(Gengivet fra Bent Foltmann: Det ufattelige liv. Tredje opdaterede udgave. BIOS 2008)

I den traditionelle religion og filosofi er mennesket først og fremmest karakteriseret ved, at det besidder en sjæl eller ånd, som nok er forbundet med legemet, men som alligevel er af en kvalitativt forskellig natur. Det er den såkaldte dualisme, der har rødder tilbage i den klassiske oldtid, hvor bl.a. Platon udtrykte, at sjælen var en fange i legemets fængsel. Men nu har den moderne biologi klart vist, at de subjektive mentale oplevelser, der tidligere blev opfattet som immaterielle og åndelige, i virkeligheden er uløseligt betinget af neurale processer i hjernen. I stedet for ånd eller sjæl må vi nu anvende den mere neutrale betegnelse "bevidsthed". Det betyder ikke, at vi entydigt kan forklare, hvad bevidstheden er, men det betyder, at vi nu kan beskrive bevidsthedsfænomenets biologiske forudsætninger. De fleste har formodentlig stadig en umiddelbar fornemmelse af, at det først og fremmest er bevidstheden, der definerer mennesket i forhold til andre dyr. Selvfølgelig er menneskets bevidsthed et enestående fænomen i naturen, men som alle andre organer har hjernen undergået en kontinuerlig udvikling, og det er vanskeligt at fremsætte en entydig biologisk definition af mennesket. Bevidsthedsoplevelsen dannes i nervesystemer, og i en evolutionsbiologisk undersøgelse må vi derfor begynde med at analysere udviklingen af nerver og nervesystemer.

Nerver og hjerner

Alt liv stræber efter at overleve, det er en del af definitionen af begrebet liv. Men nerveceller findes kun hos dyr. Det hænger sammen med, at planter og svampe er rodfæstede, de reagerer på påvirkninger fra omverdenen ved vækst og ændring af vandtryk i de enkelte organer. Men dyr kan bevæge sig, de har en adfærd, så de kan søge føde og undvige farer. Det må indrømmes, at vi intet kender til fysiologien blandt de første encellede dyr (protozoer), alligevel er det en acceptabel antagelse, at den stort set har svaret til de nulevende protozoers. Og hos disse finder vi de fleste af de processer, som udspilles i nervecellerne. Det er således sagt, at hos de encellede protozoer, fungerer hele cellen som en nervecelle. Dette fører til hypotesen: Under udviklingen af de første flercellede dyr overførtes de systemer, med hvilke de encellede dyr kunne svare på signaler fra omverdenen, til nogle specialiserede celler, der senere udviklede sig til nerveceller. Hypotesen understøttes også af, at nerveceller hører til de ældste specialiserede celler, og alle nerveceller fungerer med de samme typer af membranreaktioner.

I den følgende evolution har nervecellerne til stadighed meddelt informationer fra omverdenen og formidlet hensigtsmæssige reaktioner i forhold til dyrenes livsbetingelser. Gennem reaktioner, som endnu ikke er kortlagt, er der dannet en form for afspejling eller repræsentation af omverdenen, og den indre afbildning har derefter været grundlag for dyrenes adfærd og overlevelse. I denne proces har den naturlige udvælgelse fremmet de organismer, som havde de mest livsbevarende adfærdsformer, og på den måde er der udviklet mere og mere sammensatte nervesystemer.

Alle nerveceller fungerer i princippet med de samme biokemiske reaktioner, men der er store forskelle mellem de neuroanatomiske strukturer i forskellige dyregrupper, og for at vurdere forudsætningerne for udviklingen af de processer, der af mennesket opleves som bevidsthed, er det nødvendigt kort at se på, hvordan nogle andre dyrehjerner er opbygget. I populære fremstillinger beskrives menneskets hjerne ofte som en tredelt struktur bestående af en krybdyrhjerne og en pattedyrhjerne, som endeligt er overlejret med menneskets stærkt forøgede hjernebark. Vi har fællestræk med krybdyrene og med de andre pattedyr, men alligevel er den kortfattede tredelte udvikling en sandhed med modifikationer. For at belyse dette udsagn må vi gå tilbage i udviklingshistorien. Den største krise, jordens dyreliv har været ude for, indtraf ved overgangen mellem de geologiske perioder Perm og Trias for ca. 250 millioner år siden. Her blev mellem 70 og 90% af alle dyrearter udslettet, men blandt de overlevende former var der to, som udviklede sig til henholdsvis pattedyr og krybdyr. Vor adskillelse fra krybdyrene ligger således mellem 250 og 300 millioner år tilbage. Vi ved nu, at fuglene nedstammer fra fjerklædte dinosaurer, og en fuglehjerne må anses for afslutningen af krybdyrhjernens udvikling.

Fugle har været anvendt i en del dyrepsykologiske forsøg, men det er sjældent fremhævet, at der er en betydelig forskel i opbygningen af en fuglehjerne og en pattedyrhjerne. Funktionerne i en fuglehjerne er ikke så vel undersøgte som en pattedyrhjernes, men det er umiddelbart klart, at hos fuglene bearbejdes synssansen i første omgang over det optiske tectum, hvor den homologe struktur hos pattedyrene kun er en udposning på hjernestammen (colliculus superior), som blot påvirker øjnenes bevægelser. Fuglehjernens bark er forholdsvis tyndere og langt mindre foldet end hos pattedyrene, til gengæld er en underliggende struktur (striatum) mere udviklet, og på samme måde, som vi bruger betegnelsen neocortex for pattedyrenes hjernebark, karakteriseres fuglehjernen med et neostriatum. Vi kender kun lidt til samspillet mellem de forskellige strukturer i en fuglehjerne, men det er vist, at specielt kragefugle er i stand til at løse sammensatte opgaver, som fx at hejse føde op ved at trække ned i en snor, der går over en trisse. Dette eksempel er trukket frem for at illustrere, at bevidsthedslignende eller kognitive funktioner kan bæres af neuroanatomiske strukturer, som er udviklet helt anderledes end den pattedyrhjerne, der blev forudsætningen for menneskets bevidsthed.

Udviklingen af bevidstheden

Udviklingen af bevidsthedslignende reaktioner er således et eksempel på en kombination af kontinuitet og emergens, og kognitive funktioner kan ikke entydigt definere mennesket. Når vi vil forsøge at vurdere, hvornår i udviklingen vi kan finde individer, som besidder egenskaber, der kan betragtes som specifikt menneskelige, møder vi da også betydelige vanskeligheder. Chimpanser og mennesker havde deres sidste fælles stamform for omkring 4,5 millioner år siden. Chimpanser kan danne redskaber, og de kan udvikle adfærdsformer, der må betragtes som tillærte kulturer. Dvs. at selvom der stadigt er et stort kvantitativt spring fra chimpanser til mennesker, er redskabsbrug og kultur ikke tilstrækkelige for en klar definition af mennesket.

På grundlag af sammenlignende anatomi bruger vi biologisk betegnelsen Homo erectus for den menneskelige stamform, der udvikledes for omkring to millioner år siden. Alligevel mener jeg, at det er et kvalitativt kulturelt spring, som objektivt kan definere den første specifikt menneskelige adfærd: Det er anvendelsen af ild. Alle andre dyr skyer ilden, kun mennesket kan tæmme og anvende ild. Lad så være, at det ikke direkte er en biologisk definition, men denne kulturelle adfærd må afspejle fremskredne bevidsthedsprocesser, og de første spor af ildsteder er omkring 500.000 til 700.000 år gamle.

Evolutionen er en kontinuerlig proces, og vi møder bevidsthedslignende reaktioner hos andre dyr, i særdeleshed blandt vores nærmeste slægtninge som menneskeaberne, det er også nævnt, at vi kan finde kognitive egenskaber blandt fjerntstående arter som kragefugle. Trods dette har vi al grund til at fastholde, at menneskets bevidsthed er et enestående fænomen i udviklingen, og i den forbindelse må vi huske på, at menneskets hjerne er meget omkostningskrævende. Hjernen udgør kun omkring 2% af kropsvægten, men den kræver døgnet rundt 20% af hvilestofskiftet. Til sammenligning kan nævnes, at menneskeaber kun bruger 8% af deres energi i hjernen. Set fra et udviklingsbiologisk synspunkt, må der ligge en livsfremmende funktion bag udviklingen af et så omkostningskrævende organ.

En nærmere analyse af vores bevidsthedsoplevelse kan sætte os på sporet. Langt de fleste af vores handlinger foretager vi uden at koble en aktiv bevidsthed ind. Men vi er fuldt bevidste, når vi skal tilegne os nye færdigheder, eller når vi skal foretage et valg. Det sidste indebærer, at vi kan danne os et forestillet omverdensbillede uden, at vi modtager direkte sanseindtryk. Vi kan også sige, at vi kan danne os et billede af fremtiden, så vi kan overskue og vurdere følgerne af en handling, før denne udføres i virkeligheden. Det er en livsfremmende funktion, og i den biologiske udvikling har de individer, som foretog de bedste valg haft størst mulighed for at overleve og få flest efterkommere. Det er muligt, at vi kan finde tilløb til sådanne reaktioner blandt andre arter, men alt tyder på, at i den henseende er mennesket alle andre arter overlegent. Evnen til at danne et forestillet omverdensbillede uden direkte sanseindtryk har siden været en forudsætning for dannelsen af sprog, og en videre kulturel udvikling.

Det ligger imidlertid uden for rammerne af denne artikel at diskutere menneskets kulturelle udvikling. Det må blot bemærkes, at udviklingen af bevidstheden har givet mennesket en tilpasningsevne, som overskrider andre dyrs. Men det er ikke den eneste årsag til menneskets store udbredelse. Rent fysisk er mennesket også mere alsidigt end andre dyr. Tænk på følgende opgave: Svøm 50 m ud i en sø og dyk 3 m ned efter en sten, svøm derpå tilbage og løb 10 km for at klatre op og anbringe stenen i en gaffelgren på et 10 m højt træ. Hvor mange andre dyr kan klare denne opgave lige så godt som mennesket? Sammenfattende kan vi da sige, at det er en sum af mentale og fysiske færdigheder, der fænotypisk gør os til mennesker.

Sprog og genetik

Principtegninger, som viser den relative fordeling af nogle større hjernestrukturer hos forskellige hvirveldyr.
Figur 2. Principtegninger, som viser den relative fordeling af nogle større hjernestrukturer hos forskellige hvirveldyr.

A: Fiskehjerne (amerikansk hornfisk, denne fisk kan blive 3 m lang, stregen angiver 3 mm).
B: Fuglehjerne (due, stregen angiver 5 mm).
C: Pattedyrhjerne (huskat, stregen angiver 5 mm).

L: Lugtelapper. F: Forhjerne, OT: Optisk Tectum, (den homologe struktur hos pattedyr er langt mindre end hos fugle og fisk, den ses ikke på denne principtegning). LH: Lillehjerne. S: Hjernestamme.

Fuglenes og pattedyrenes udviklingslinjer skiltes for 250 - 300 millioner år siden. Begge stammer fra padder, hvis hjerner næppe har udvist den helt store forskel fra en fiskehjerne. Bemærk, at hos pattedyrene er forhjernens bark langt mere foldet, end hos de øvrige hvirveldyr. Til gengæld er en underliggende struktur (striatum) mere udviklet hos fugle end hos pattedyr.
(Gengivet fra Bent Foltmann: Det ufattelige liv. Tredje opdaterede udgave. BIOS 2008)

 

Spørgsmålet er så, om det er muligt at give en genetisk definition af det specifikt menneskelige. Det kan vi ikke i dag, men vi kan øjne nogle muligheder. Sprogevnen hører til en af de egenskaber, der kan betragtes som specifik for mennesket, og arveligt betingede sproglige mangler begynder at fortælle om sprogets genetiske forudsætninger. Nogle få mennesker har en sprogvanskelighed, som kaldes "specifik sproglig forringelse" (specific language impairment). Disse mennesker har omtrent normale mentale evner med undtagelse af, at de i deres sprog har store vanskeligheder med anvendelse af stedord og med grammatiske bøjninger som flertalsformer af navneord. Denne sprogforringelse bliver nedarvet på samme måde, som man ville forvente for et dominant mendelsk gen. I 2001 blev genet identificeret, og året efter blev der publiceret en sammenlignende undersøgelse af genets udvikling. Teknisk betegnes genet FOXP2, navnet er en forkortelse for forkhead protein box P2. FOX-proteiner har en overordnet regulatorisk funktion, og en del af proteinet kan dække andre geners DNA, således at forkheadproteinet kan styre, hvornår de pågældende gener kommer til udtryk. Genet har en meget central betydning for pattedyrenes udvikling, specielt i fostertilstanden, og det forekommer næsten uændret hos alle pattedyr. Genet koder for et protein med 715 aminosyrer, og der er kun én aminosyre til forskel mellem FOXP2 fra mus og ikke menneskelige primater. Hos mennesker er der imidlertid indtruffet yderligere to ændringer. Den funktionelle betydning af disse ændringer kendes ikke med sikkerhed, men en af dem består i udskiftning af asparagin med serin. På den måde skabes en mulighed for fosforylering, og der åbnes således en potentiel kontrolfunktion. FOXP2 er selvfølgelig ikke det eneste gen, som indgår i menneskets sprogevne. Der er mange områder i hjernen, der medvirker ved sprogdannelsen. Med et billede kan vi sige, at sproget udspringer fra mange kilder, som over sluser og dæmninger samles til en flod. En af sluserne udgøres af FOXP2, og de ændringer, der er opstået under menneskets udvikling, er et tegn på, at sprogevnen er en speciel menneskelig egenskab.

De skjulte, men styrende gener

Da menneskets genom blev kortlagt, var det en overraskelse for mange, at det kun var omkring 1,5% som kunne kode for dannelse af proteiner. Siden er det imidlertid vist, at mindst en tredjedel af genomet udskrives som RNA, der har regulerende funktioner, og det er højst sandsynligt, at regulatorisk RNA er afgørende både for menneskers og dyrs egenskaber. Sammenligning mellem menneskets og chimpansens genom har vist, at der totalt kun er 1,23% forskel, men sammenligninger mellem totale genomer giver kun begrænsede oplysninger om arternes fænotyper. Samtidig med offentliggørelsen af chimpansens genom blev det nævnt, at der findes to musearter, hvis genomer afviger omtrent som menneskets og chimpansens, men musene ligner hinanden så meget, at man skal være zoolog for med sikkerhed at se forskel. I den anden ende af skalaen finder vi hunderacerne. Hvis man ikke vidste bedre, skulle man umiddelbart tro, at en gravhund og en Skt. Bernhardshund var to forskellige arter, men inden for hunderacerne afviger de totale genomer kun med omkring 0,15%. Hunden blev tæmmet for 15.000 - 50.000 år siden, det er så kort en tid, at der ikke er sket store ændringer i det totale genom, men for at få hunde med forskellige egenskaber, har man, uden kendskab til genetik, avlet på nogle kontrollerende gener, som bestemmer hundenes fænotyper.

Ved at søge efter områder i det menneskelige genom, som har ændret sig særlig hurtigt under menneskets udvikling, er der identificeret 49 områder, som kaldes human accelerated regions (HAR). Det er her tankevækkende, at blot to koder for protein, medens resten "kun" kommer til udtryk som RNA. Blandt sådanne gener har HAR1 påkaldt sig speciel opmærksomhed. Efter udspaltningen af de linjer, som førte til henholdsvis chimpanser og mennesker, er der hos chimpanser foregået to ændringer (basesubstitutioner), men hos mennesket findes ikke mindre end 18, og det er jo en anden størrelsesorden end de 1,23%, man finder ved sammenligning af de totale genomer. Vi kender ikke den nøjagtige funktion af HAR1, men det er bemærkelsesværdigt, at dette gen fortrinsvis kommer til udtryk under hjernens udvikling fra den 7. til den 19. fosteruge, en periode som er særligt vigtig for dannelsen af neocortex. Blandt HAR-generne er der kun få, som koder for proteiner, men flere ligger nær proteinkodende gener, der er betydningsfulde for hjernens neuroanatomi. 

Den ovennævnte undersøgelse af kontrollerende gener kan ikke betragtes som udtømmende. Vi må forvente, at regulatoriske ændringer i mange henseender har været mere betydningsfulde for udviklingen, end ændringer i selve de proteinkodende gener. Problemet er imidlertid, at på nuværende tidspunkt kender vi ikke de regler, som bestemmer, hvordan vi generelt kan identificere de områder af genomet, der indeholder regulerende funktioner. 

Endnu har vi kun skrabet ganske ubetydeligt i overfladen af menneskets specifikke genetiske forudsætninger, og vi kan næppe forvente, at hemmeligheden blot findes hos nogle få gener. Men hvis de analytiske metoder fortsætter med at accelerere i det samme tempo som i de seneste ti år, er det ikke utænkeligt, at vi om endnu ti år vil være i stand til at udpege de områder af genomet, som er specifikke for mennesket. På den måde vil vi have en definition af menneskets biologiske grundlag, men derfra og til at redegøre for det samlede og fint afstemte samspil mellem proteiner og styrende RNA-gener er der stadig et stort spring.

En enhedsfortolkning

Tilbage står så, at mange vil finde, at den materielle beskrivelse af de strukturer, som fysisk gør os til mennesker, ligger milevidt fra oplevelsen af at være et menneske med følelser, med længsler, glæde og sorg. Vi har set, at der er en række gener, som specifikt kommer til udtryk ved udviklingen af menneskets hjerne, og neurobiologien giver år for år et stadigt mere detaljeret billede af samspillet mellem hjernens strukturer, og deres betydning for dannelsen af vores bevidsthed. Men spørgsmålet er, om vi med vores nuværende naturvidenskabelige begreber vil være i stand skræve over gabet mellem den objektive beskrivelse af de biologiske processer og den subjektive oplevelse af en bevidsthed, som gør os til mennesker.

Vi er her tilbage til de problemer, som blev skitseret i indledningen. Igennem den biologiske evolution møder vi en blanding af kontinuitet og emergens. Bevidsthedsfænomenet må henregnes til de emergente egenskaber, og da vi ikke kan give en objektiv forklaring på dette fænomen, er der stadig en del, som forsvarer en dualistisk livsfortolkning. Jeg indrømmer gerne, at vi savner en umiddelbar forklaring af bevidsthedsfænomenet, men det fører mig ikke til en dualisme. I stedet finder jeg, at en enhedsfortolkning er mere tilfredsstillende. Den jødisk-hollandske filosof Baruch de Spinoza (1632-1677) er en fremtrædende fortaler for en sådan enhedsfortolkning. Omskrevet i moderne sprogbrug siger Spinoza, at den objektive, neurobiologiske beskrivelse af nervesystemerne og den subjektive oplevelse af en bevidsthed er to sider af den samme virkelighed.

Mange har vanskelighed ved at acceptere eller forstå enhedsfortolkningen. De fleste er i deres begrebsverden stadig præget af de traditionelle forestillinger: Enten må mennesket have en immateriel sjæl, eller også det må være muligt at give en udtømmende beskrivelse af bevidsthedsfænomenet inden for rammerne af de kendte naturlove. Det er også besværligt at tænke utraditionelt, men det er alligevel en øvelse værd, for problemerne er mere sammensatte. Vi har kun adgang til en beskrivelse af naturen igennem vores bevidsthed, og denne beskrivelse sammenfatter vi i naturlovene. Men det er stadigt et åbent spørgsmål, om vi kan redegøre for selve dannelsen af bevidsthedsoplevelsen på grundlag af disse naturlove. Det kan vi ikke i dag, og jeg tvivler på, at det vil være muligt.

For at løse dette dilemma postulerer enhedsfortolkningen, at bevidsthedsoplevelsen repræsenterer en egenskab i naturen, som ikke er indeholdt i de kendte naturlove. Spinoza indførte betegnelsen cogitatio for denne egenskab. Det er et vanskeligt begreb, og en oversættelse ligger et sted mellem viden, erkendelse og bevidsthed. Cogotatio finder udtryk i neuronerne, og det er på den baggrund, at enhedsfortolkningen betyder, at den objektive neurobiologiske beskrivelse og den subjektive oplevelse af en bevidsthed er to sider af den samme virkelighed.

Med en enhedsfortolkning bliver vi samtidig i stand til at bygge bro mellem kontinuitet og emergens. I de første afsnit har jeg fremhævet, at stræben efter at overleve udgør en del af definitionen på fænomenet liv, og de encellede protozoer rummer de fleste af de processer, der senere blev videreført i neuronerne. Det betyder, som tidligere nævnt, at bevidsthedsfænomenet har udspring i en overlevelsesfunktion. Vi møder således den samme grundlæggende egenskab i livet hos protozoer og i hvirveldyrenes hjerner, hvor den kommer til udtryk som bevidsthed i menneskehjernen.

Litteratur:

Bent Foltmann: Det ufattelige liv. Opdateret tredje udgave. BIOS (2008). Her findes supplerende henvisninger.