Biologisk information – vad är det?

av Lars Johan Erkell

Ett argument man inte så sällan får höra från evolutionskritiker är att storskalig evolution skulle vara omöjlig därför att evolutionsprocessen inte skulle kunna skapa ny ”information”. Vad som egentligen menas med denna ”information” är dock oklart – ingen verkar riktigt veta vad slags information det handlar om, eller hur man mäter den. Ändå får man om och om igen höra att detta är ett riktigt tungt argument.

Ordet ”information” är flitigt använt, och i likhet med andra flitigt använda ord har det många olika betydelser. Det finns flera olika informationsbegrepp varav de mest kända är Shannons och Kolmogoroffs. Det handlar dock inte om någon av dessa. Så vad handlar det om?

En påläst förespråkare för intelligent design (ID) hänvisar till complex specified information (CSI), ett begrepp som lanserats av ID-gurun William Dembski. Emellertid är Dembski inte konsekvent i sin definition, som dessutom är självmotsägande. Han har heller aldrig angett någon mätmetod för CSI. Följaktligen har ingen heller kunnat mäta CSI i någonting. Begreppet är alltså oanvändbart.

En annan ID-förespråkare, idéhistorikern Stephen Meyer, har skrivit en drygt 600-sidig bok på temat, Signature in the Cell (2009). Han menar att cellen innehåller digital information som inte kan ha kommit dit på ”naturlig” väg. Kärnan i hans resonemang är följande (s. 378–379):

Premise One: Despite a thorough search, no material causes have been discovered that demonstrate the power to produce large amounts of specified information. Premise Two: Intelligent causes have demonstrated the power to produce large amounts of specified information. Conclusion: Intelligent design constitutes the best, most causally adequate, explanation for information in the cell.”

Hela resonemanget står och faller med att det faktiskt går att mäta ”specified information” i levande organismer, och att man kan konstatera att rent materiella processer, som naturlig selektion, inte kan öka mängden av denna information. Observera att det i den första satsen står: ”Despite a thorough search, no material causes have been discovered that [...] produce large amounts of specified information.” Det framgår tydligt att man måste ha gjort omfattande studier där man mätt ”specified information”. Men redovisar Meyer några mätningar eller hänvisar han till några? Nej. Redovisar han en mätmetod? Nej.

Hur definierar då Meyer sin information? Inte alls, visar det sig, ingenstans i boken finns det någon definition av hans nyckelbegrepp, det som mer än 600 sidor grundar sig på. Men det tycks inte bekymra Meyer, han låtsas som om hans informationsbegrepp var vetenskapligt etablerat. Vilket det alltså inte är; hans resonemang är helt baserat på spekulationer.

Inte bara ID-kritiker tycker det är otillfredsställande med odefinierade begrepp. På den ledande ID-bloggen, Uncommon Descent, ställde någon frågan: Vad är nu Dembskis CSI egentligen, och hur mäter man den? En oerhört rörig diskussion med mer än 400 kommentarer följde – utan att man kom fram till någonting alls.

 ***

Emellertid har ID-rörelsens mest framstående expert på området, Werner Gitt, nu publicerat en artikel där han försöker reda ut informationsbegreppet. Artikeln Biological Information – What is It? ingår i antologin Biological Information: New Perspectives (2013). Gitt är pensionerad professor i informationsteori, så han – om någon – borde kunna förklara vad som menas med detta svårfångade begrepp. Han har tidigare publicerat sig i ämnet, men då inte kunnat ge något tydligt svar. Hans nya artikel inleds med orden:

”The title of this symposium is Biological Information: New Perspectives. But what do we mean by the term ’biological information’? We suggest that, at present, it cannot be unambiguously defined.”

Man tackar för denna rättframhet. Gitt kan alltså inte svara på frågan han ställer i titeln, så artikeln kunde egentligen sluta där. En definition måste vara ”unambiguous”, otvetydig, det är själva poängen med en definition. Men en artikel på tre rader känns ju lite rumphuggen, så i stället diskuterar författarna vad biologisk information nu skulle kunna tänkas vara för någonting. Gitt menar att all information karaktäriseras av fyra attribut:
Som författarna själva påpekar har man utgått från mänsklig kommunikation när man har fastställt dessa informationens nödvändiga attribut. Av detta följer att all information, även den biologiska information man söker definiera, måste ha sitt ursprung i ett medvetande. Man behöver alltså inte visa att det finns en avsändare, en skapare – en sådan förutsätts i definitionen av vad som är information.

Det här kan tyckas märkligt, men är helt i linje med vad Gitt tidigare skrivit i sin bok In the Beginning was Information (2000). Bokens titel syftar på Johannesevangeliets inledning: ”I begynnelsen var ordet.” Gitt definierar i sin bok information som något icke-materiellt:

Theorem 1: The fundamental quantity information is a nonmaterial (mental) entity. It is not a property of matter, so that purely material processes are fundamentally precluded as sources of information.” (s. 47)

Detta skulle gälla alla typer av information:

”After a thorough analysis of the information concept, it will be shown that the fundamental theorems can be applied to all technological and biological systems and also to all communication systems [...].” (s. 44)

Men håller detta i alla lägen? Vi kan på jorden registrera signaler som sänds ut av pulsarer långt borta i rymden. Signalen består av regelbundna pulser överlagrade med brus. Denna signal kan enligt Gitt inte innehålla någon information, eftersom den alstras av rent materiella processer. Ändå kan vi tillämpa Shannons informationsbegrepp på signalöverföringen i detektionskedjan, och vill vi komprimera signalen för att lättare lagra den kan vi använda Kolmogorovs informationsbegrepp. Och det märkliga är att vi kan få kunskap om pulsarer genom att studera signaler från dem, trots att signalerna inte skulle innehålla någon information. Signaler kan alltså förmedla det vi normalt avser med ”information”, trots att det enligt Gitt inte kan finnas någon information i dem.

Genom att Gitts informationsbegrepp kräver att signaler måste ha en medveten avsändare är det alltså inte heltäckande, och kan inte användas i alla situationer. De kanske mest centrala begreppen i informationsteorin, Shannons och Kolmogorovs informationsbegrepp, kräver inte någon medveten avsändare. Enligt Gitt skulle alltså informationsteorin (eller delar av den) inte handla om information. Man anar varför han haft svårt att publicera sina tankar om informationens natur i fackpressen [1]. Men om man vill argumentera för intelligent design är det ju onekligen bekvämt att bygga in designern i själva definitionen av information, så man slipper lägga fram några belägg för att designern faktiskt existerar.

 ***

Gitts spekulationer står i skarp kontrast till informationsteorins praktiska tillämpningar. Man använder där specifika informationsbegrepp som redskap för att arbeta med specifika problemställningar, och grubblar inte över den sanna informationens andliga dimensioner [2].

Många forskare arbetar med biologiska tillämpningar av Shannons informationsbegrepp: exempelvis har Motoo Kimura, Thomas Schneider och Martin Rosvall visat hur evolutionära processer kan öka informationen i ett system. Den naturliga selektionen väljer generation för generation ut de bäst fungerande genvarianterna, och därmed byggs information om de faktorer som är viktiga för överlevnad och reproduktion in i genomet. Det krävs ingen medveten design för den här processen.

Rent praktiskt vet vi att genduplikationer kan inträffa ganska lätt, och att en sådan duplikation också funktionellt kan göra skillnad när mängden genprodukt ökar. Ett känt exempel är dupliceringar i människans amylasgener, som ökar förmågan att bryta ner stärkelse. Antalet genkopior varierar mellan olika kulturer, och står i relation till hur stärkelserik kosten är. Ett annat exempel gäller insekter som blivit resistenta mot insektsgifter, bl.a. genom att duplicera gener för avgiftningsenzym. Vidare kan den ena genkopian mutera och få en förändrad funktion. Dessa processer ökar informationsmängden enligt både Shannons och Kolmogorovs begrepp.

Det är alltså visat, teoretiskt och empiriskt, att evolutionära processer kan öka informationen i biologiska system.

Nu protesterar kanske någon läsare och säger att detta är fel sorts information. Men vad skulle då vara ”riktig” information, och varför skulle den vara bättre? Det går hur som helst inte att hänvisa till Gitts ”biologiska information”, odefinierad och omätbar som den är. 

Noter

[1] Antologin Biological Information: New Perspectives (2013) grundar sig på ett symposium som arrangerats av Discovery Institute, den amerikanska tankesmedja som är ID-rörelsens nav. Ursprungligen skulle volymen publicerats av det ansedda förlaget Springer, som dock drog sig ur när man fick klart för sig vad det hela handlade om. Monografin In the Beginning was Information (2000) publicerades på ett litet förlag, Christliche Literatur-Verbreitung e. V. Artikeln Information, Science and Biology publicerades först i Journal of Creation.

[2] Filosofen John Wilkins har läsvärda reflexioner över informationsbegreppet på sin blogg Evolving Thoughts

Länk- och lästips

Översiktsartiklar om biologi och informationsteori som kan rekommenderas:
 Några exempel på hur man tillämpar Shannons informationsbegrepp på biologiska system är:
[Ursprungligen publicerad på http://biologg.wordpress.com.]