DNA

Spontanicznym odruchem innych osób na statku byłby protest: Dlaczego płyniemy na lewo, przecież nasz kurs jest na prawo! Nie wtajemniczonemu obserwatorowi decyzja kapitana wydaje się błędna. Lecz przecież to kapitan ma rację, gdyż tylko on dysponuje pełną informacją, bierze pod uwagę wszystkie dostępne dane, i może obrać prawidłową linię postępowania, tę, która pewnie prowadzi do celu. Gdyby kapitan z tępym uporem trzymał się wcześniej obranego kursu (wartości zadanej), z pewnością doprowadziłby do katastrofy.
Nie inaczej jest w każdym społeczeństwie, w każdym przedsiębiorstwie, w każdej rodzinie. Obiera się cel oraz opracowuje plan, aby ten cel osiągnąć. Jeśli aktualne informacje wskazują, że obraną drogą nie da się iść - należy zmodyfikować plan; tak skorygować kurs, aby jednak dojść do celu. Jeśli społeczeństwo ignoruje aktualną sytuację (wartości rzeczywiste), jeśli pracownicy przedsiębiorstwa nie są dość elastyczni, by działać w zmienionych warunkach, jeśli członkowie rodziny upierają się przy swoich nierealnych życzeniach (wartościach żądanych) - konflikt jest nieunikniony, a katastrofa - realna.
Powróćmy jednak do fizycznych zachowań człowieka i na prostym przykładzie pokażmy, jak działa otwarty układ regulacyjny. Chcę, nie spoglądając, wziąć do ręki szklankę: wyciągani rękę i nie trafiam. Pomagam sobie wzrokiem. Oczy sygnalizują: za bardzo na prawo. Mózg daje polecenie: bardziej na lewo. Albo - bardziej na prawo -aż ręka dosięgnie szklanki. Ale jeszcze nie mam jej w dłoni. Teraz następny rozkaz z mózgu: objąć palcami! Być może, polecenie przyjdzie zbyt wcześnie, gdyż właśnie na chwilę odwróciłem wzrok. Wtedy wskutek braku wartości aktualnej nie uda mi się chwycić szklanki.
W tym przykładzie wszystko wydaje się za bardzo poszatkowane. Ale tak właśnie jest w rzeczywistości! Kamera filmowa, rejestrująca każdą fazę lego ruchu, pozwala stwierdzić, że naprawdę ręka stale koryguje kurs, zanim dosięgnie szklanki!
Jestem przekonany, że to bardzo ważne, byśmy zdali sobie sprawę z procesu ciągłego korygowania i sprawdzania każdego ruchu. Tylko wtedy naprawdę poznamy nasze ciało, nauczymy się z nim obchodzić. Obserwowanie i rozwijanie tej wspaniałej sztuki doprowadzania do perfekcji ruchów swego ciała sprawia radość i daje satysfakcję. Wielu grom i zabawom sportowym właśnie proces śledzenia i ciągłego korygowania ruchów nadaje charakter, sprawia, że są wciągające. Doskonałym przykładem może być zapewne gra w golfa - prawdziwy rytuał, wymagający najwyższego panowania nad ciałem.

Autonomiczny, działający poza naszą świadomością układ regulacyjny posiada jeszcze jeden subtelny mechanizm: funkcjonuje mianowicie według priorytetów, których kolejność w danej sytuacji określana jest prymarnymi koniecznościami życiowymi: temu mechanizmowi także musimy się podporządkować. Jeśli na przykład bezpośrednio zagraża nam pożar, naszym odruchem jest jak najszybsza ucieczka. Wskutek paniki i wysiłku dostajemy zadyszki. To zmusza nas - mimo świadomości zagrożenia - do zatrzymania się i wyrównania oddechu -czyli skorygowania błędu wartości rzeczywistej w stosunku do żądanej.
Przykłady te pokazują, jak niewielkie są możliwości ingerencji w sterowanie w zamkniętym systemie regulacyjnym. Oczywiście, wielkim wysiłkiem i koncentracją możemy - na przykład dzięki ćwiczeniom treningu autogennego - spowolnić tempo oddychania i tętno. Są to jednak jedynie niewielkie korekty. Funkcjami niezbędnymi z punktu widzenia przetrwania organizmu zawiadują mechanizmy działające w układzie zamkniętym.
W układzie otwartym jest inaczej. W sposób mniej lub bardziej świadomy sterujemy zachowaniami naszego ciała. Umysł ustala wartości żądane, cele zachowania. Wrażliwe zakończenia nerwowe i narządy zmysłów (?czujniki”) odbierają zewnętrzne i wewnętrzne bodźce, przekazują je drogami czuciowymi do mózgu. Tutaj wartość żądana porównywana jest z wartością rzeczywistą, rozkazy korygujące przesyłane są drogami ruchowymi do mięśni, a te wykonują odpowiednie ruchy. Całe ciało funkcjonuje jako narzędzie naszej woli. Zasadniczą wartość ma przy tym informacja. Tylko wtedy, gdy sygnalizowanie zwrotne wartości chwilowej odbywa się bardzo szybko i precyzyjnie, regulator, którym jest mózg, może ustawić mechanizmy nastawcze ciała na zamierzoną wartość żądaną.
Wyjaśnijmy to na podstawie prostego porównania. Nasz umysł działa jak kapitan statku. Wytycza trasę - to właśnie jest wartość zadana. Przez cały czas podróży różnymi czujnikami odbiera wartości chwilowe, według których koryguje kurs, steruje statkiem: bierze pod uwagę odległość od celu, prądy i prędkość, wydajność pracy silników… Nagle jeden z czujników, sonar, melduje: ?Rafa przed dziobem!” Kapitan daje rozkaz: ?Cała wstecz!” i podczas gdy jego statek omija skałę, on kontroluje wartości na sonarze, aby jak najmniej zboczyć z kursu i jak najszybciej skierować się na obrany cel.

Każdy z nas zna taki mechanizm regulacyjny w systemie zamkniętym: przykładem jest centralne ogrzewanie. Nastawiamy żądaną temperaturę w pomieszczeniu, powiedzmy 22°C - to jest właśnie wartość żądana (zadana). Dalej wszystko przebiega bez naszego udziału: termostat ?wyczuwa” wartość rzeczywistą (temperatury), porównuje ją z wartością zadaną. Jeśli temperatura jest zbyt niska - nastawnik włącza grzejnik, który pracuje dopóty, dopóki termostat nie zamelduje, że wartość aktualna jest równa żądanej - osiągnięta została temperatura 22°C.
Nasze ciało reguluje swoją temperaturę według tej samej zasady. Decydująca jest nie temperatura powierzchni skóry, lecz ciepłota krwi -możemy ją zmierzyć termometrem. Niezbędna do prawidłowego funkcjonowania wartość (zadana) wynosi 36,6°C. Jeśli wartość ta zostanie przekroczona - gdyż ciało jest rozgrzane albo mamy gorączkę będącą reakcją na chorobę - automatycznie włącza się układ chłodzenia. Zaczynamy się pocić, pot odparowuje z powierzchni skóry, co powoduje obniżenie temperatury. Jeśli jest odwrotnie - temperatura spada, a my zaczynamy marznąć - ciało zaczyna drżeć, wytwarzając w ten sposób ciepło. Jest odrębną kwestią, czy te reakcje w każdej sytuacji wystarczają, aby przywrócić żądaną wartość 36,6°C. W każdym razie dopóki nie nastąpi przywrócenie normalnej ciepłoty - organizm jest zagrożony.
Opisana regulacja ciepłoty ciała opiera się na mechanizmach bezpośredniej reakcji organizmu na różnicę pomiędzy wartością zadaną a rzeczywistą - i to bez naszej świadomej ingerencji. Ba, więcej: zamknięta pętla układu regulacyjnego nie podlega naszemu świadomemu wpływowi. Natura nie ufa świadomości człowieka. Próby świadomego zakłócenia działania układu kończą się niepowodzeniem. Jeśli na przykład na zbyt długo wstrzymamy oddech - stracimy przytomność, co spowoduje wyłączenie świadomości i wznowienie funkcji autonomicznej - zaczynamy oddychać, dostarczając organizmowi niezbędnego do życia tlenu. Tak samo nie możemy ?silą woli” długo powstrzymać wydalania - w końcu trzeba pobiec do toalety.

Układ nerwowy służy do tego, by przyjmować i wysyłać informacje. Odbywa się to za pośrednictwem reakcji chemicznych oraz impulsów elektrycznych. Centralą, która przyjmuje wszystkie meldunki i wydaje polecenia, jest mózg. Mózg odpowiada na bodźce, wysyłając sygnały, które niejako zwracają uwagę organizmu na konieczności i potrzeby. Jesteśmy spragnieni - musimy się napić. Boimy się - chcemy uciec. Mózg zawiaduje tym, uruchamiając reakcje chemiczne i motoryczne. Odpowiednio do zadań możemy zatem wyróżnić w układzie nerwowym dwie grupy funkcjonalne:
-  jedna grupa przejmuje meldunki i informacje dzięki narządom zmysłów (czucie - odbieranie bodźców działających na zmysły);
-  druga grupa wysyła impulsy motoryczne, które wyrażają się w ruchach mięśni.
Przecież to z pewnością nie wszystko! - zarzuci niejeden z Czytelników. - Człowiek oddycha, nie zastanawiając się nad tym; proces trawienia czy krążenie krwi odbywają się bez udziału naszej woli. Umysł nie bierze w tym udziału.
Zasługą biocybernetyki (nauka z pogranicza biologii i techniki, badająca procesy sterowania i regulacji w systemach organicznych) jest odkrycie, że także w organizmie ludzkim zachodzą procesy, których prawidłowości są dobrze znane inżynierom. Opisując żywy organizm można mówić, podobnie jak w technice, o układach zamkniętych i o układach otwartych, które sterują funkcjami ciała oraz je regulują.
W układzie zamkniętym mamy do czynienia z wartościami zadanymi (pożądanymi), których zachowanie regulowane jest automatycznie. Zadanie to spełnia ?czujnik”, mierzący wartość rzeczywistą (chwilową), ?regulator”, który porównuje tę wartość z wartością zadaną, oraz ?nastawnik” - korygujący odchylenie od wartości żądanej. Czujnik informuje regulator o aktualnym stanie, a ten w momencie osiągnięcia wartości zadanej ?wyłącza” nastawnik.

DNA upakowany jest w chromosomach, stałych składnikach jąder komórek. W łańcuchach cząsteczek DNA, zwiniętych w podwójną helisę, mieści się cały plan budowy naszego organizmu, wszystkie informacje potrzebne do tego, aby mógł on rozwinąć się i utrzymać przy życiu. U człowieka łańcuchy DNA składają się z kilku miliardów nukleotydów. Podczas podziału komórki ?sklejony” z dwóch łańcuchów DNA rozdziela się i do każdej z jego pojedynczych nici przyłączają się wolne nukleotydy - dokładnie w takiej samej kolejności, jak w odłączonej nici podzielonej cząsteczki. Tę fantastyczną zdolność przekazywania przez miliony pokoleń komórek dokładnie tej samej informacji, zakodowanej w dokładnie tej samej kolejności, nazywamy replikacją DNA. Każda z około stu bilionów komórek naszego ciała zawiera cały kod genetyczny, całą ?instrukcję uruchomienia” organizmu. Dzięki genom dziedziczymy ten kod. Genetyczne wyposażenie dziecka to 23 pary chromosomów, a w każdej parze jeden chromosom pochodzący od matki i jeden od ojca. Przekazana nam przez rodziców genetyczna informacja sprawia, że nasz organizm jest określony w swojej jedyności, nadaje nam odrębny, jednostkowy charakter. Zgodnie z zasadą swojej unikalnej organizacji informacja genetyczna steruje wzrostem i rozwojem, wykształceniem cech, które stymulują nasze potrzeby, określając indywidualność.
Opisaliśmy podstawowe komponenty układu, jakim jest nasz organizm. Teraz przyjrzyjmy się, jak pracuje nasze ciało, jak reaguje i działa.