Monday, June 12, 2006

Generalizando a genética



Hoje vou falar de uma idéia bem simples, mas que se levarmos, com a alavanca de uma boa abstração, até seu potencial máximo, nos mostrará uma conclusão no mínimo mind boggling: Idéias que são conscientes de si mesmas. (ou melhor, memes que são conscientes de si mesmos, de certa forma).

Primeiro, é preciso definir a tendência da Seleção Natural de forma bem generalizante: Vamos assumir que existam entidades (por entidades podemos entender qualquer conjunto de características de qualquer coisa, desde que este conjunto de características seja reconhecível, de uma forma ou outra), e que estas entidades sejam capazes de criarem réplicas delas mesmas. Eu gostaria de poder fazer toda esta explicação de forma puramente "teórica", sem ter que apontar para nenhuma implementação em particular do conceito. Mas it turns out que deste jeito não funciona. Isto porque existe uma característica essencial desta propriedade de "auto-replicação": A replicação deve ser imperfeita. De um ponto de vista puramente conceitual, poderíamos até imaginar um sistema que se replique de maneira totalmente livre de falhas (mas isto não nos adianta, pois este sistema não estaria sujeito à Seleção Natural). Para qualquer aplicação no "mundo real", por outro lado, é razoavel admitir que sempre haverá falhas na cópia. Estas falhas são devidas ao princípio da Entropia, e ao fato de que estas "auto-replicações", no mundo real, consomem algum tipo de energia. Esta imperfeição é necessária para o funcionamento da Seleção Natural, e portanto não há problemas com ela.

Tendo uma entidade auto-replicante imperfeita, só nos falta mais um ítem para o cenário estar pronto para a Seleção Natural entrar em ação: o "ambiente" que estas entidades permeiam deve ter uma quantidade finita de material, onde material deve ser entendido como qualquer método externo que facilita ou possibilita a sua auto-replicação. No caso de moléculas de DNA, por exemplo, a material, neste sentido, pode ser interpretado como outras moléculas orgânicas simples que devem estar presentes perto do DNA para sua replicação tornar-se possível.

O funcionamento da seleção natural, dados estes pré-requisitos, é bastante simples: Se, em um certo momento, existem diversas entidades auto-replicantes existentes, a tendência é que aquelas que conseguem se reproduzir com mais facilidade aumentem em número, em detrimento daquelas que têm mais dificuldade de se reproduzir. Aqui, "facilidade" e "dificuldade" assumem um significado muito amplo, que pode compreender desde velocidade de replicação, fidelidade da cópia, custo da cópia, e até mesmo número de cópias feito por "passada". É importante ressaltar que este conceito de seleção natural se aplica das moléculas mais simples até correntes de DNA com milhares e milhares de códons, que fazem referência a si mesmos, carregam informações codificadas, e produzem toda ordem de complexidade que vemos na Biologia moderna (mais sobre auto-referência adiante).

Notem que o conceito de Seleção Natural mostrado acima é altamente teórico, e quase independente de uma "implementação". É parte da minha idéia mostrar que existem maneiras bastante ingenious de se fazer esta implementação, e que vão muito além das nossas formas de carbono e água andando por aí. Obviamente, muita gente já teve esta idéia antes, e eu só estou rabiscando meus chutes sobre o que eles pesquisaram com bem mais afinco.

Bom. Vamos agora viajar até a Terra mais ou menos uns 4 bilhões de anos atrás. Lá, tudo o que existia eram diferenças enormes de potencial energético por tudo que é lugar, o que ocasionava milhares e milhares de reações químicas das mais variadas. Estas reações iam chutando, ao acaso, milhões de possibilidades de moléculas, algumas estáveis e outras não, algumas grandes e outras pequenas, e toda sorte de compostos orgânicos que se possa imaginar. (Esta hipótese já foi testada pelo famoso experimento de Miller-Urey). Eis que então, por um acaso, surgiu uma molécula que tinha uma característica maravilhosa: Ela era capaz de ir "rolando" pelo mundo e de vez em quando, só de vez em quando, ela passava por algumas outras moléculas e recombinava estas moléculas, de forma que o composto novo era parecido com a original! (Eu digo parecido porque esta molécula provavelmente fazia uma replicação muito pouco fiel). Elas eram diferentes, mas a nova mantinha esta capacidade de cópia. Esta Terra pré-pré-Histórica era o ambiente perfeito, com este monte de reações acontecendo para tudo quanto é lado, de se criar uma "implementação" da Seleção Natural. E assim foi: Essas moléculas copiantes passaram, depois de alguns milhares de anos (as faixas temporais aqui são chutes mesmo) a competir pelos átomos de carbono que estavam jogados pelos cantos. Disso surgiu que as moléculas capazes (notem que esta capacidade é um grande acaso químico: as moléculas nunca "quiseram" ser auto-replicantes, ou "quiseram" ser boas em pegar carbonos, pelo menos não neste nível de simplicidade) de, por algum jeito ou outro, serem "melhores" em se copiar começaram a tomar conta daquelas que eram mais ruinzinhas. Muito, muito tempo se passou com esta disputa de poder acontecendo, até que um evento muito importante ocorreu (também de maneira gradativa e por uma série de acasos químicos), que mudou conceitualmente a forma destas moléculas.

Antes de revelar qual a moral deste momento, é importante ressaltar que neste nível de simplicidade, as moléculas _não_ eram cadeias de DNA, e nem nenhuma outra analogia, pois elas não carregavam informação simbólica codificada (more on this later) dentro de sua estrutura: elas eram simplesmente maquininhas de auto-replicação. De fato, o "evento importante" ao qual me referi acima é justamente o advento da informação codificada nestas moléculas.

Ao evento, então: Eis que uma dessas moleculinhas era construída de tal forma que uma certa combinação de átomos nela, _além_ de ser esta combinação em especial, também desencadeou uma reação química que formava uma espécie de barreira muito rudimentar ao redor da moleculinha. Podendo se defender do ambiente externo fez com que esta entidade em particular tivesse uma tremenda "vantagem" sobre as outras copiadoras espalhadas pelo mundo. Então ela começou a se proliferar, e logo a grande maioria das copiadoras tinha alguma forma de parede ao seu redor.

Com o tempo, estas entidades foram se modificando de forma que a sua estrutura primária se tornava cada vez mais complexa, e outras coisas como esta parede começaram a aparecer: A molécula principal começou a "codificar" a construção de _outras_ moléculas (estas que não eram capazes de se auto-replicar), e a partir destas auxiliares, a moleculinha podia criar uma miríade de coisas, como perninhas, membranas das mais variadas, pequenas organelas, e mais um monte de coisas, todas que acabavam por facilitar o processo de replicação da moleculinha em si. Agora a nossa história já está no ponto onde faz algum sentido falarmos em DNA: A moleculinha é uma corrente de DNA, e as outras moléculas que ela "codifica" são as proteínas, formadas por aminoácidos que são literalmente "traduzidos" a partir da ordem de letrinhas (GATC) do DNA em si. Neste momento, surge a diferenciação muito sutil, mas muito importante, de dois conceitos essenciais na minha idéia: Aqui nós temos a organização física da moleculinha, que é definida suficientemente por uma descrição de quais átomos estão conectados com quais, e em qual posição. Mas, além disso, existe um rudimento de _informação simbólica_ guardada nestas moleculinhas: Os códons de DNA codificam proteínas, "explicam" a formação de proteínas, sem, entretanto, _serem_ as proteínas em si.

Depois deste momento, duas coisas começam a existir em paralelo: Nós temos a organização física da moleculinha em si, a qual chamaremos de genótipo, e a _manifestação_ física do "código" que a moleculinha carrega, que se traduz em pernas, pêlos, olhos, braços, etc., que chamaremos de fenótipo. Começa a ficar estranho definir a seleção natural ainda em termos do genótipo, porque o fenótipo manifesta coisas maravilhosamente complicadas que as vezes podem confundir nossos sentidos; é importante ressaltar, entretanto, que a seleção natural _ainda_ se aplica sobre o genótipo; o fenótipo é simplesmente a decodificação da informação simbólica de dentro do genótipo, e fenótipos "evoluídos" são somente aqueles que auxiliam mais os seus genótipos a se replicarem. O motivo pelo qual podemos falar com convicção que a Seleção Natural acontece exclusivamente no genótipo é bastante evidente: A _auto_ duplicação física, que acontece por meios de reações químicas, ainda acontece predominantemente entre as moléculas de DNA (a estrutura detalhada pela qual esta replicação acontece é bastante complicada, na verdade, mas isto não faz diferença).

Mais alguns milhões de anos se passam. O cenário que temos agora é de várias meta-entidades (eu chamo de meta-entidades porque as entidades nós já dissemos que são as moleculinhas em si) traduzidas de DNA's diversos, andando por aí e se predando de forma mais ou menos intrusiva, sempre evoluindo e se modificando. Um detalhe da "implementação" do DNA é que as reações químicas que a moleculinha em si é capaz de desencadear são relativamente lentas. Isto é, uma moleculinha consegue enviar uma "mensagem" para ativar sua duplicação a cada mais ou menos duas horas (para grande parte das bactérias atuais). Sob um ponto de vista evolucionista, este tempo é bastante breve. Mas, se por um acaso a moleculinha estiver no limiar de ser comida por um leão, não há tempo hábil de se defender. Ou seja, se por um acaso alguma dessas moleculinhas conseguisse codificar em seu "alfabeto" de GAT e C's, uma "máquina" de tomar decisões rápidas, isto seria muito bom. Se uma reação química de repente gerasse uma moleculinha "mutante" que, ao ser traduzida para fenótipo, por chance criasse algum sistema que conseguisse "detectar" o que acontece além das fronteiras do fenótipo, e tomar decisões favoráveis à moleculinha, com base nestas informações, isto seria muito bom. Esta moleculinha em particular teria inúmeras vantagens sobre as suas concorrentes. E eis que isto realmente aconteceu, o que nos conduz para o próximo evento na história.

O nascimento de sistemas sensoriais. Com o rudimento de um sistema nervoso, ou pelo menos algum método de comunicar mensagens e decisões ao longo de diversas partes do fenótipo de uma determinada moleculinha, atitudes bem mais elaboradas passaram a poder ser desempenhadas pelos fenótipos. Quando, também por algum acaso de mutação, um certo genótipo passou a codificar um fenótipo que é capaz de "olhar" para o mundo e "reconhecer" se uma determinada bolota de matéria a sua frente na verdade trata-se de uma "cópia" deste mesmo genótipo, os dois podem passar a se ajudar, de forma a aumentar as chances de que estes genótipos (que são, para todos os efeitos de conceito, um só) consigam se reproduzir mais do que seus concorrentes. Assim, surge o conceito de convivência social, por mais rudimentar e tribal que seja. Obviamente, esse _não_ é o complexo convívio social que os humanos possuem, mas sim algo mais próximo ao sistema "comunal" de animais como formigas e abelhas.

O codificação desta "máquina" capaz de tomar decisões rápidas sobre o meio-ambiente foi uma grande idéia, indeed. Tanto que, com o tempo passando mais e mais, diversas variantes de máquinas deste tipo foram aparecendo, cada uma mais maravilhosamente complexa do que a anterior. Estas máquinas, para funcionarem com mais precisão e eficiência, começaram (sempre por acasos químicos sucessivos lá na replicação das moleculinhas) a "codificar", dentro delas mesmas, uma simulação rudimentar do mundo externo. É importantíssimo notar que esta codificação nova opera um nível mais para cima na nossa hierarquia de entidades: Temos as moleculinhas criando um alfatebo químico que codifica máquinas, que acabam tendo internamente um certo alfabeto simbólico que codifica uma simulação do mundo externo. Esta diferenciação de níves também é essencial para o argumento que eu quero mostrar.

Mais alguns milhões de anos mais tarde: Temos entidades andantes thriving com simulações mais ou menos complicadas do ambiente "codificadas" dentro de sua máquina de tomar decisões. Eis que então, uma destas máquinas aparece que tem a grande característica que um dos símbolos usados para criar a sua simulação de mundo externo tem o significado de self. Ou seja, dentro da simulação da criatura, temos uma espécie de metacópia dela mesma! Agora que as coisas começam a ficar malucas mesmo. Isto porque, uma vez que a criatura (que até agora considerávamos como uma seqüência mais ou menos inerte de reações químicas) tem dentro dela uma imagem de si mesma, esta criatura pode (e agora com algo que podemos chamar de "intenção") tomar decisões sobre ela mesma! Conforme falei anteriormente, teríamos mais sobre auto-referência. Acredita-se que é neste momento, quando a simulação passa a conter uma cópia da mente que a simula, que surge a consciência. É imprescindível se dar conta de que, o hardware que codifica tudo no fundo _ainda é_ uma seqüência "inerte" de reações químicas. Só coloquei o "interte" entre aspas porque agora, estas reações químicas apontam, depois de vários níveis de complexidade entrelaçados, para elas mesmas. De certo modo, então, elas "decidem" seu próprio acontecimento. Eu acredito que este loop esteja no cerne da definição de consciência das pessoas. Neste nível de complexidade, passa a ser razoável renomearmos esta "máquina" de tomar decisões de cérebro, assim como anteriormente nós renomeamos a moleculinha de DNA.

Bom. Tudo isto que eu falei até agora foi, na verdade, uma espécie de prelúdio para a idéia verdadeiramente nova que eu quero mostrar. Agora que nós já explicamos como uma criatura com consciência e um cérebro complexo pode surgir de elementos químicos aparentemente banais que só são capazes de se auto replicarem, podemos começar a tratar mais específicamente com aquele meta-código que eu falei antes, usado pelos cérebros para codificar o mundo externo.

Passando ainda mais alguns milhões de anos, a complexidade dos cérebros que perambulam por aí aumentou quase que exponencialmente (isto pode ser comprovado por medições do volume de crânios de fósseis encontrados por aí). Este hardware complexo o suficiente permite que coisas ainda mais interessantes comecem a acontecer. A partir daqui, tudo que eu escrevo é especulação minha, estejam de sobreaviso. Bom, imaginemos que o alfabeto simbólico que um certo cérebro tem passa a ser capaz de criar padrões que tem somente uma propriedade, bem simples: Estes padrões são capazes de se auto-replicarem dentro do alfabeto de determinados cérebros. É importante observar que cérebros capazes de "gerar" estes códigos auto-replicadores só irão existir caso isto seja "vantajoso", de alguma forma, para os genótipos underlying tudo isto. Aparentemente, isto é verdade, pois temos na natureza dezenas de códigos auto-replicantes; E como toda boa entidade auto-replicante, a cópia nunca sai perfeita. Algumas saem, por acaso, sendo melhores em se copiarem, do que outras, e portanto tendem a se proliferar mais. E eles também competem por espaço limitado: Primeiramente, devem competir pelo espaço finito que um determinado cérebro possuí para representar símbolos. Depois, com o advento da linguagem (escrita ou oral), estes meta-códigos começam a competir por espaço nas cabeças de outras pessoas (e a competir com os meta-códigos _gerados_ nas cabeças dessas pessoas!), e também por espaços em livros, cartazes, textos de internet de algum blogueiro audacioso (hmmm), e etc. Em mais um momento de renomeação, vamos agora chamar estes meta-códigos de memes (não fui eu quem cunhou o termo). Existem diversas teorias e hipóteses sobre memes, mas para minha idéia basta o que eu já falei anteriormente.

Notem que até agora, o índice de "quão bom" é um meme (no sentido de se reproduzir ou não) pode ser diretamente mapeado para "quão bom" ele é em fazer com que o genótipo por baixo do cérebro que o interpreta consiga se reproduzir melhor. Mas, uma vez que os memes se espalham para fora desses cérebros, ocorre um rompimento com a genética normal, e o julgamento da qualidade de um meme passa a ser simplesmente se ele é capaz de "se fazer replicado" rapidamente ou não. To drive the point home: Tentem imaginar, agora, o que aconteceria se, a partir de uma mutação aleatória de um meme, aparecesse alguma coisa que, além de ser uma informação interpretável por um cérebro, contivesse uma meta-meta-informação, que pudesse ser interpretada por alguma "construção" dos memes, de forma que esta interpretação ajudasse este determinado meta-meta-código a replicar seu meme gerador? Ou seja, para manter analogias com partes anteriores deste texto: O que aconteceria se memes passassem a ser, além de replicadores, correntes de "DNA" mentais? Se memes fossem capazes de codificar, neles mesmos, coisas que facilitariam sua própria replicação? E, além disso, imaginem daí que estes DNA's meméticos passassem a formar "idéias" que seriam capazes de se modificarem, de acordo com o "ambiente externo de idéias" de forma a facilitar a sua replicação? Eu sei que aqui a abstração começa a ficar complicada. Mas só imaginem: Conceitos que "tomam decisões" de forma a fazer com que eles sejam capazes de se reproduzir mais e mais. E se, num nível máximo de complexidade, estas decisões conseguissem modificar as próprias idéias? Teríamos, talvez, o surgimento de "consciência" em uma idéia? Uma fofoca auto-consciente, que se torna mais ou menos juicy conforme a sua chance de se reproduzir? Uma forma de vida auto-consciente, totalmente independente de uma implementação específica de "replicabilidade"?

E, para terminar em tom de polêmica: É concebível imaginarmos um meme que, quando aplicado dentro da cabeça de uma pessoa, faça com que esta pessoa construa uma máquina, para dentro da qual este meme possa ser mapeado, de forma que a reprodução dos memes deixe de ser dependente do hardware biológico de nossos cérebros? Para a maioria das pessoas, isto parece viagem de ficção científica, mas para mim isto é no mínimo unnerving, e definitivamente merecedor de mais discussão.

Agora, por favor: Quem sobreviveu até aqui, comente que leu! Nem que seja para dizer "não entendi nada, mas cheguei até o final", ou ainda "sou criacionista e acho que tudo que tu falou é uma bobagem". Mas comentem, por favor, e se tiverem alguma coisa interessante pra dizer a este respeito, tanto melhor.
--- Seção "Do dia" ---

Música do dia:
Yes - Tango
Piada do dia:
Como as células se reproduzem?
Uma enzima da outra
Como as células se locomovem?
De motocôndria
O que uma célula disse para outra?
Cromossomos bonitas!
(Tudo bem, são péssimas.. Mas elas cabem tão bem no clima!)
Fato imbecil do dia:
Frase do dia:
“The theory of evolution by cumulative natural selection is the only theory we know of that is in principle capable of explaining the existence of organized complexity”
-Richard Dawkins

8 Comments:

Blogger Adriana PS said...

Ah,não li o post inteiro ainda...mas vou ler. Entretanto já tenho um comentario a fazer:

Gostei de onde tu hospedou a imagem do post ;)

12:05 AM  
Anonymous Jorge said...

Interessante o ensaio. O estilo, com nível razoavelmente baixo de hermetismo, facilita a leitura por leigos no assunto. A idéia de que as coisas fundamentais são simples, e tudo o mais são repetições, ampliações ou cruzamento dessas coisas básicas, me agrada (é uma sensação, não uma racionalidade).

Uma linha que eu gostaria de explorar: Se a COMPETIÇÃO é um "mecanismo sub-molecular", rastreável na sua origem ao próprio princípio entrópico, não seria COLABORAÇÃO a manifestação oposta, racionalizada à medida que evolui a civilização, com o objetivo de retardar ou afastar para outro ponto do "sistema fechado universal" o congelamento entrópico? Se entendi bem tua argumentação, colaboração seria uma forma melhor de competir, ao contrário da linha acima; a validação do teu argumento não nos levaria a questionar até a existência de algo como evolução humana ou racional, ficando tudo no nível da competição elementar?

Longe de mim defender a idéia de que os humanos sejamos uma espécie privilegiada, até pelo que já se sabe (cientificamente) sobre organização, comunicação e socialização em outras espécies (insetos, cetáceos e símios). Porém, as diferenças entre comportamentos e resultados DENTRO da mesma espécie humana me remetem a questionar teu argumento e procurar outras explicações.

10:35 AM  
Blogger Paulo Becker said...

Ooh, nam-shubs =D

9:08 AM  
Blogger Marvin the Paranoid Android said...

HAHAHAHAHAHAHAHAH Stephenson freak ;)

1:43 PM  
Blogger Carlos said...

A idéia dos memes é muito legal. O problema é o seguinte: o único motivo pelo qual evolução darwiniana hoje em dia é aceita como uma teoria é porque nos permitiu prever praticamente toda a complexidade da biologia.

Pra comentar sobre o comentário do pai: Digo "praticamente" porque a unidade de seleção natural precisa ser o gene pra que a gente possa explicar fenômenos como insetos sociais, cuja sociedade é absolutamente diferente da nossa. Os insetos são sociais porque eles são essencialmente gemeos de pai mas nao de mãe. Não acho que exista nenhum modelo de sociedade atualmente onde assumir que exista colaboração permita explicar comportamentos e acontecimentos passados, ou, pior ainda, prever comportamentos futuros. O termo "evolução", infelizmente, foi transformado em "melhora", mas isso é meio errado, e o termo originalmente era mais próximo de "transformação". Evolução é diferente de melhora porque, primeiro, implica alguém saber dizer que uma coisa é melhor que a outra (que é um problema grande demais pra meter no resto da discussão). E não vale dizer que o que vem depois é melhor do que o que veio antes, porque por definição, isso não adiciona nenhuma informação nova.

Mas, se ao contrário, modelarmos a sociedade como sendo simplesmente pessoas querendo passar seus genes adiante (que se resume a uma briga por energia, no fim), aí não é difícil chegar em aproximações razoavelmente boas do que está acontecendo atualmente. Infelizmente, não parece que estejamos melhorando - acho que só estamos evoluindo, no sentido original da palavra. Isso não quer dizer que não devamos ser bons - só quer dizer que precisamos tomar cuidado com as suposições centrais nas quais construímos a sociedade. Afinal de contas, quanta coisa "ruim" já não aconteceu por gente "ruim" fazendo o "bem"? E se alguém disser que eles estavam fazendo o "bem" errado, esse alguém está cometendo o mesmo erro do cara que fez a coisa "ruim": ele está usando a sua próprio medida de bem vs. mal.

(voltando)

Existe alguma aplicação experimental para memes? Em outras palavras: existe algum fenômeno natural observado que precise do maquinário inteiro de memes para ser explicado? Eu não tenho certeza.

Agora, minha crítica principal é a seguinte: não existe evidência nenhuma de que o cérebro humano seja um sistema essencialmente simbólico (HERESIA, tu diz, depois de ler o Godel, Escher e Bach :) mas é verdade). Pelo contrário, existe uma certa quantidade de evidência experimental de que não é bem assim, de que o hardware do cérebro, na verdade, não funciona com símbolos (vide O erro de Descartes), e que símbolos, na forma como a gente percebe, são razoavelmente alto nível, e que nada muito maluco ou extraordinário acontece com eles. E lembra que a suposição inicial pra que memes funcionem é que a unidade essencial de reprodução (o "DNA") deve ser digital.

Enfim: ia ser muito legal se memes realmente fossem um otimo modelo pra explicar a disseminação de idéias, mas eu ainda não estou convencido disso.

12:44 PM  
Blogger Carlos said...

Ohhhh nam-shubs. Snow crash. Agora eu entendi :)

</lerdo>

11:33 AM  
Blogger Felipe said...

hey, way too complex for me. Memes are fun, though.

12:46 PM  
Blogger Gui said...

Estou muito "admirado" com o conceito de meme. Esta admiração veio logo após ter ouvido o conceito pela primeira vez, e decorre do fato de eu pensar que teria como "reduzir" um pensamento a uma unidade básica.

Também acho que agora estamos entrando na fase de fazer experimentos e tentar "jogar" o conceito para a realidade. Para assim dar "validade" ao meme.

Meme, é uma idéia que merece sim ser estudada com mais afinco. Devido a seu nivel de abstração e sua capacidade [se for provada sua validade] de explicar muitas questões da vida, universo e tudo mais.

12:13 AM  

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