7.1 Originea conștiinței: nașterea proto-conștiinței

Acasă ／ Capitolul 7: Diverse reflecții (V5.05)

I. Patru condiții pentru cea mai mică buclă a conștiinței

Definim „cea mai mică conștiință” drept o buclă testabilă și falsificabilă care îndeplinește simultan patru condiții: a percepe, a reține pe termen scurt, a selecta și a aduce avantaj propriu. În limbajul Teoriei Filamentelor de Energie (EFT) — „filament”, „mare”, „densitate” și „tensiune” — fiecare pas se sprijină pe un mecanism fizic concret. În continuare folosim numai denumirea Teoria Filamentelor de Energie.

1. A percepe: a înscrie diferențele externe la graniță

• Sens: O structură răspunde diferit în funcție de intensitatea, direcția de sosire sau tipul stimulului.
• Schiță „filament/mare”: Membrana celulară este o graniță „de filament” orientată, iar lichidele din interior și din exterior formează „marea”. Când intervin lumină, substanțe chimice sau curgeri cu forfecare, tensiunea și curbura membranei sunt rescrise; canalele cu poartă — practic „porți aproape de prag” — capătă probabilități de deschidere dependente de direcție. Aceasta este „perceperea”.

2. A reține: a păstra pe scurt ceea ce tocmai s-a întâmplat

• Sens: După terminarea stimulului, sistemul nu revine instantaneu la zero; păstrează o mică întârziere, astfel încât răspunsul următor „își amintește” de cel anterior.
• Bază fizică: Revenirea tensiunii membranei necesită timp; canalele se desensibilizează și se refac; mesagerii secundari (de exemplu, ionii de calciu și nucleotidele ciclice) se estompează pe scări de timp proprii. Astfel, „starea înscrisă” se păstrează pe termen scurt — acesta este „retinerea”.

3. A selecta: a transforma „retinerea” în bias pentru pasul următor

• Sens: Dintre mai multe răspunsuri posibile, sistemul preferă una.
• Implementare: Bias de direcție sau de prag în probabilitatea de deschidere a canalelor, în tensiunea de suprafață, în curgerile de suprafață tip Marangoni, în punctul de lucru al pompelor de ioni și în frecvența bătăilor flagelare transformă „memoria” într-o diferență de probabilitate a alegerii. Aceasta este „selecția”.

4. Avantaj propriu: biasul ales crește supraviețuirea sau câștigul

• Sens: Alegerea favorizează sistemul (apropiere de resurse, evitarea daunelor, menținerea homeostaziei), mărind statistic șansa de supraviețuire sau de contact cu resursele. Acesta este „avantajul propriu”.

Regulă de decizie: Toate cele patru condiții sunt necesare. Percepția simplă sau revenirea pasivă la echilibru nu constituie conștiință; abia când bucla „a percepe–a reține–a selecta–avantaj propriu” funcționează cap-coadă vorbim despre proto-conștiință.

II. Realitatea unicelulară: de la fototaxie la chemotaxie

Algele verzi, euglenidele și alte organisme unicelulare prezintă fototaxie stabilă; numeroase bacterii și amebe prezintă chemotaxie. În cadrul celor patru condiții, mecanismele devin concrete.

1. Fototaxie: lumina direcționată devine diferență de tensiune direcționată

• A percepe:
  • Moleculele fotosensibile din membrane sau din proteinele canalelor (de exemplu, canale de tip rodopsină și pompe de protoni) convertesc intensitatea și direcția luminii în gradient transmembranar și în rescriere locală a tensiunii.
  • Multe unicelulare au o „pată de umbrire” sau o polaritate geometrică datorată granulelor de pigment submembranare, astfel încât „direcția luminii incidente” produce răspunsuri asimetrice ale membranei.
• A reține:
  • Canalele controlate de lumină au timpi de inactivare și de refacere.
  • Semnalele cu calciu, nucleotidele ciclice și gradientele de protoni se estompează natural.
  • Citoscheletul și membrana revin elastic cu întârziere. Împreună oferă „memorie scurtă”.
• A selecta:
  • Celula transformă biasul abia înscris în comportament prin diferențe de bătaie a flagelului, direcția de creștere a pseudopodelor, controlul pompelor de ioni și „gating” metabolic.
  • La celulele imobile, curgerile de suprafață ale membranei și schimbarea probabilității de adeziune–dezadeziune favorizează creșterea sau alungirea spre o parte.
• Avantaj propriu:
  • Deplasarea spre o zonă cu lumină potrivită înseamnă alimentare energetică mai bună și mai puține fotodaune; avantajul se vede ca persistență mai lungă și probabilitate mai mare de diviziune.
  • Pentru tipurile care evită lumina puternică, logica se inversează, rămânând tot un „avantaj propriu”.
• Pe scurt: Fototaxia nu este o „reacție misterioasă”, ci un lanț vizibil: lumină → diferență de tensiune → gating → memorie scurtă → bias în mișcare/gating.

2. Chemotaxie: gradientele chimice rescriu tensiunea și gating-ul

• A percepe: Receptorii sau canalele răspund la diferențe de concentrație ale ligandului, generând asimetrie în tensiunea membranei și în gradientele electrochimice.
• A reține: Adaptarea/desensibilizarea receptorilor, stingerea cascadei de semnalizare și revenirea elastică a ansamblului membrană–citoschelet oferă memorie scurtă.
• A selecta: Comutarea sensului de rotație al flagelului, modificarea probabilității de adeziune și alungirea asimetrică a pseudopodelor transformă memoria în alegere.
• Avantaj propriu: Accesul la zone bogate în nutrienți devine mai ușor, iar toxinele sunt evitate; cresc șansele de supraviețuire și înmulțire.
• Foto vs. chemo: Diferența constă doar în tipul de „pachet de undă/stimulus” care rescrie tensiunea; structura buclei este izomorfă.

3. De ce „doar lumina” nu implică conștiință
   Lumina este un pachet de perturbare a tensiunii și poate rescrie distribuția tensiunii membranei. Totuși, pentru „conștiință fototactică” sunt necesare trei componente suplimentare:

• Un lanț de transducție care transformă lumina în diferență de tensiune (fototermic, fotochimic sau fotoelectric, de regulă prin molecule fotosensibile).
• O mică polaritate geometrică (pată de umbrire, distribuție neuniformă a canalelor sau curbură asimetrică) care transformă „direcția de sosire” în „diferență de răspuns”.
• Memorie scurtă și un efect or (desensibilizare/revenire + mișcare sau gating) care transformă „retinerea” în „selecție”.
  Când toate trei sunt prezente, apare proto-conștiința; dacă lipsește oricare, rămâne cel mult percepție pasivă sau relaxare — insuficient.

III. Prototip minimal și testabil: veziculă lipidică primitivă + canale mecanosensibile

1. Cum decidem că „cea mai simplă conștiință” a apărut (pentru experiment și reflecție)

• A percepe: Sub stimuli de amplitudine egală, dar din direcții diferite, apar diferențe direcționale în gating-ul canalelor, în indicatorii de tensiune ai membranei și în vectorii de micromigrație.
• A reține: În teste cu impuls dublu, al doilea răspuns depinde de primul și se estompează în timp.
• A selecta: După „inscriere”, între mai multe intrări echivalente apare un bias de alegere statistic semnificativ.
• Avantaj propriu: În micro-medii cu resurse și factori inhibitori, biasul crește probabilitatea de supraviețuire sau de contact cu resursele.
  Îndeplinirea celor patru criterii închide bucla; unul–două criterii nu sunt suficiente pentru proto-conștiință.

2. Proiect de prototip: o veziculă lipidică închisă cu canale mecanosensibile rare pe membrană („pori aproape de prag” care se deschid mai ușor sub tensiune membranară și forfecare direcționată).
   O rotație a buclei de evenimente:

• A percepe: Perturbări direcționate — gradient osmotic, curgere cu forfecare, încălzire locală sau „strângere” locală indusă de lumină — întind mai tare o parte a membranei, ceea ce deschide mai multe canale mecanosensibile acolo.
• A reține: Canalele abia deschise se desensibilizează; tensiunea și curbura membranei revin cu întârziere. Pragurile locale se modifică temporar, lăsând o memorie scurtă.
• A selecta: Diferențele de gating generează diferențe de flux ionic/molecular mic și curgeri de suprafață, producând micro-derivă direcționată sau o configurație internă de gating cu bias.
• Avantaj propriu: Biasul duce mai des vezicula spre osmoză blândă și nutrienți sau departe de zone afectate; cresc șansele de supraviețuire și de contact cu resursele.
  Prototipul nu cere neuroni sau rețele metabolice complexe; o graniță (membrană), porți (canale), memorie scurtă (desensibilizare/revenire) și efectoare (curgeri de suprafață/redistribuirea fluxului sau micromigrație) sunt suficiente pentru a îndeplini cele patru condiții — o „punte de la zero la unu”.

3. Rute experimentale

• Ruta mecanosenzitivă („tensiune → gating → memorie scurtă → selecție”):
  • Componente: vezicule unilamelare gigant (GUV), canale mecanosensibile (de ex. MscL/MscS), cititoare ale tensiunii membranei (coloranți/forma), indicatori ionici/fluorescenți (Ca²⁺, pH).
  • Operații: Întindere direcționată a membranei cu microfluidică sau micropipetă (forfecare/presiune negativă); înregistrarea secvenței prima deschidere → desensibilizare/refacere → restimulare (memorie scurtă). În canale cu gradient, observarea derivei micro direcționate sau a avantajului de stabilitate internă.
  • Criterii: Praguri de deschidere dependente de direcție, isterezis clar la impuls dublu și câștig măsurabil în supraviețuire/păstrarea conținutului.
• Ruta fotosenzitivă („lumină → tensiune/electrochimie → gating → selecție”):
  • Componente: GUV, pompe/canale acționate de lumină (de ex. bacteriorodopsină și canale fotocomandate), indicatori de pH/potențial/calciu și o ușoară polaritate „de umbră” (particule submembranare/iluminare modelată).
  • Operații: Iluminare direcționată pentru a crea diferențe locale de tensiune/electrochimie; urmărirea deschiderii anizotrope a canalelor și a curgerilor membranare. După stingere, măsurarea revenirii lente (memorie scurtă). În gradient de lumină, compararea probabilității de derivă direcționată și a stabilității mediului intern (avantaj).

IV. Pe scurt (cinci idei de luat acasă)

• Proto-conștiința nu este mistică, ci o buclă fizică în patru pași: a percepe, a reține, a selecta și a obține avantaj propriu.
• Membrana celulară este platforma naturală pentru granițe și porți: „marea” transferă energie, „filamentul” dă formă, „densitatea” furnizează material, iar „tensiunea” stabilește direcția și scara de timp.
• Fototaxia și chemotaxia folosesc aceeași buclă: diferențele externe se înscriu în tensiunea și gating-ul membranei; memoria scurtă poartă „bătaia anterioară” în „cea următoare”; efectoarele o transformă în selecție.
• Când aceste patru etape se leagă, o unicelulară manifestă deja cea mai simplă formă de conștiință; neuronii nu sunt decisivi.
• Din această „cea mai mică cărămidă” — adăugând porți, prelungind memoria și lărgind cuplările — apar forme mai înalte ale conștiinței, ca scalări și orchestrări ale aceleiași fizici.