Student World

Lidský genom sotva může obsahovat informace o tom, jak přesně poskládat složité struktury v lidské těle, kde přesně má být jaká buňka a jaký má být její osud (z mnohobuněčných organismů toto zvládne snad jen červ Caenorhabditis elegans s několika buňkami). Respektive – nemůže mít takové informace zakódované přímo. Musí tedy obsahovat spíše jednoduchá pravidla, jejichž aplikace dá ve výsledku složité struktury. Vnucuje se analogie s fraktály.

Samozřejmě, že podobnost s fraktály může platit jen do určité míry – struktury lidského těla nemohou být zcela nezávislé na volbě měřítka, někde na úrovni buněk se příslušná podobnost musí ztrácet. Navíc můžeme uvažovat i o tom, že lidské tělo není z „pravidel genomu“ generováno jako fraktál, ale řada informací je i mimo DNA, pravidla čtení jsou volnější atd. Každopádně: pokud by genom obsahoval podobně jako předpis fraktálu spíše informace o „větvení“, měli bychom dokázat podobné struktury najít i v těle.
John Gleick uvádí řadu systémů, které se skutečně fraktálům podobají. V první řadě má takovou povahu síť žil. Neustále se větví do menších a menších „čar“. Do mezeného objemu musí síť žil natěstnat obrovský povrch – tady už je zřejmá podobnost třeba s Kochovou křivkou. Výsledkem je, že v tkání není de facto žádná buňka od rozvodné sítě vzdálená dále než několik buněk, cévy a krev však přesto zabírají na objem jen malou část lidského těla. Výsledkem je, že „bez prolití krve nelze odebrat ani miligram masa“.
Podobné triky s dimenzemi se používají i v trávicí soustavě a plicích. Také zde je potřeba kvůli efektivnímu vstřebávání živin a absorpci kyslíku dosáhnout co největšího povrchu. Obdobné vlastnosti mají i srdeční vlákna nebo vylučovací soustava. Dokonce i cyklus stahů buněk zdravého srdce má strukturu (rytmus) do značné míry nezávislou na volbě měřítka a nemocné srdce se pozná mj. i zhroucením „fraktálovitosti“.
Ať už se ale nakonec složité biologické struktury staví jakýmkoliv mechanismem, fraktály jsou vhodnou ilustrací toho, jak se z jednoduchých pravidel vygenerují složité struktury. Neuplatňují se jen při popisu fyzikálních či ekonomických jevů, ale i v ontogenezi a morfogenezi. Navíc je takový popis mnohdy účinný, protože rozdělení na velké a malé často nepřináší další porozumění a bývá provedeno spíše náhodně/arbitrárně (kde je „skutečná“ hranice mezi velkými a malými cévami?).

Zdroj: John Gleick: Chaos, Ando Publishing, Brno, 1996 a další

autor Pavel Houser