Maszyna Bżutów
Czym człowiek różni się od kamienia?
W pobliżu Genewy, na pograniczu Francji i Szwajcarii, otworzono dopiero co najnowsze urządzenie dla fizyków, a ja właśnie przeczytałem u Stanisława Lema podróż Ijona Tichego, w której natrafia on na przedziwną maszynę.
Otóż Bżutowie zamieszkujący pewną małą planetę wymyślili urządzenie do przechowywanie, które miało rozwiązać problem ciasnoty na ich planecie. Ponieważ miejsca na niej jest bardzo mało – tak mało, że gdyby wszyscy wyszli z domów, to by się na niej nie pomieścili – to Bżutowie przechowywani są w niej w formie rozproszkowanej. Gdy Tichy niechcący wyłączył to urządzenie i rozsypał atomy jakiegoś akurat rozproszkowanego Bżuta wystarczyło dosypać trochę węgla, cukru, siarki, wrzucić jakiś gwóźdź, piasek itp., by przywrócić go do życia. Słowem maszyna ta produkowała żywe organizmy i to od razu w postaci gotowej.
Jest w tej opowieści dla mnie coś dziwnego. Otóż o ile fizycy mogą sobie w swoich maszynach robić różne próbki materii (czy antymaterii), to myślę, że aby zrobić żywy organizm, trzeba by się zabrać do tego inaczej. Mam silne przeświadczenie, że życia od podstaw w maszynie zrobić się po prostu nie da. I nie jest to tylko kwestia wiedzy, która wciąż jest znikoma.
O jej znikomości w odniesieniu do żywych organizmów przekonałem się dzisiaj, gdy przyszedłem na wystąpienie Jacka Kubiaka na konferencji akurat zorganizowanej w Olsztynie. Trudno by było przepuścić taką okazję.
Nie powtórzę oczywiście, o czym mówił Jacek, ale coś z tego chyba zrozumiałem. Uderzyły mnie dwie rzeczy. Po pierwsze, jak jeszcze wciąż dużo nie wiadomo o procesach zachodzących w żywych organizmach. Po drugie, że organizmy są ogromnie skomplikowane. Mamy do czynienia z mechanizmami, na które w wyniku ewolucji nakładają się niekiedy inne mechanizmy. Dochodzą do tego mniejsze lub większe ewolucyjne modyfikacje tych mechanizmów u poszczególnych gatunków, czy nawet szczepów. Istne kłębowisko.
Mam wrażenie, że to wszystko nie mogło powstać inaczej, jak tylko w wyniku ewolucji. Poziom komplikacji organizmów jest zbyt duży, by więc dojść do niego potrzebna była metoda małych kroczków. Efekt jaki jest, każdy widzi. Ale świadczy to jeszcze o czymś innym – organizmów żywych nie da się otrzymać w maszynach, wyprodukować jak produkuje się np. samochód. Życie jest jakoś inne. I właśnie ta różnica życia w stosunku do przyrody nieożywionej tak mnie zastanawia. Nie dziwię się kreacjonistom, którzy na jej podstawie wyciągają wniosek, że życie potrzebowało oddzielnego aktu kreacji, ponieważ trudno zaakceptować, żeby powstało z materii nieożywionej, od której tak bardzo się różni.
Znam przynajmniej dwóch filozofów (Pierre Teilhard de Chardin i Ken Wilber), którzy z tego powodu opowiadali się za koncepcję szczebli lub poziomów świata. Na przykład takich: materia, życie, myśl. Każdy z tych poziomów funkcjonuje według swoich charakterystycznych praw, ale każdy kolejny z nich wprowadza coś nowego, czego nie ma wcześniej. Nowe szczeble zawierają i przekraczają szczebel wcześniejszy. Chodzi o to, że prawa, które obowiązują w odniesieniu do materii nieożywionej, funkcjonują także w przypadku organizmów żywych, ale pojawiają się tu inne cechy i inne prawa, których próżno by szukać na wcześniejszym etapie. Na przykład: kamień i człowiek zrzuceni z wieży będą spadać mniej więcej z taką samą prędkością, ale próżno oczekiwać od kamienia, by mógł się rozmnażać.
Życie jest inne w stosunku do materii nieożywionej. Różnica ta jest ogromna. To nie tylko trochę węgla, siarki, żelaza itp., ale coś znacznie więcej. Właśnie dlatego trudno mi się zgodzić na maszynę Bżutów, mimo że to tylko fantastyka.
Grzegorz Pacewicz
Fot. rainforest_harley, Flickr (CC SA)
Komentarze
Jest takie pojęcie jak „emergencja”, w którym właśnie zawiera się to wynurzanie kolejnych stopni, różnych jakościowo od poprzednich. Podejście emergencyjne mówi, że nie da się opisać zjawisk opierając się tylko o sztywny redukcjonizm, czyli sprowadzając rzecz do coraz to mniejszych, podstawowych cegiełek-własności; na każdym poziomie ujawniają się swoiste właściwości, których nie sposób wyprowadzić li tylko opierając się na własnościach poziomu podrzędnego. I w nauce nie ma już w tej chwili co do tych kwestii jakiegoś specjalnego sporu, era twardego redukcjonizmu mineła chyba bezpowrotnie.
Ale… redukowanie życia do życia biologicznego, czy swiadomości do nadsystemu życia biologicznego, to też swoisty redukcjonizm. Zycie, świadomość to pewne własności systemowe, które, teoretycznie, mogą wykwitnąć na podłożu innym niz to, które znamy. Jeśli samoistnie, to oczywiscie konieczny jest jakiś proces ewolucji, jednak „życie” wytworzone w maszynie też można sobie wyobrazić – tak jako świadomość w maszynie, jak i systemy społeczne. Na obecnym poziomie wiedzy nie sposób stwierdzić, czy to w praktyce będzie mozliwe, czy nie.
Zaś za ewolucyjnym pochodzeniem zycia przemawia moim zdaniem nie jego komplikacja, bo skomplikowane rzeczy mozna też skonstruować, cała rzecz sprowadza się jedynie do mozliwości i zdolności „konstruktora”. Za ewolucją, i to ewolucją, nad którą nikt nie czuwa, przemawia natomiast przypadkowość i tymczasowość rozwiązań, niewyobrażalne wręcz marnotrawstwo czasu i środków, doraźność „technologii” i ich ukierunkowanie na realizację doraźnych zysków. To wszystko jest koszmarnie byle jakie, a skuteczne o tyle tylko, że sukces czy to pojedynczych gatunków, czy trwania życia jako takiego, okupiony jest miliardami ofiar, które w ewolucji nieodwracalnie szczezły.
„Zycie, świadomość to pewne własności systemowe, które, teoretycznie, mogą wykwitnąć na podłożu innym niz to, które znamy. ”
Zastanawiałem się, czy procesy życiowe mogły powstać i przebiegać inaczej. Teoretycznie tak. Ale nawet nie wiem jak to sobie wyobrazić.
Rozmaite komputerowe symulacje życia (albo jego wybranych aspektów) przeprowadza się już od dość dawna – to wszystko na razie jeszcze raczkuje, ale widac w tym wszystkim pewne ogólne schematy, widać, że tendencja do tworzenia skomplikowanych i zaawansowanych struktur nie jest niczym nadzwyczajnym, ba, komplikacja jest częstokroć drogą najmniejszego oporu. Trudno na podstwaie tego wnioskować o rozwiązaniach szczegółowych zycia różnego od tego, jakie znamy, ale pewnie z czasem i tu bedzie można sobie co nieco „wyobrazić” 🙂
„Rozmaite komputerowe symulacje życia (albo jego wybranych aspektów) przeprowadza się już od dość dawna – to wszystko na razie jeszcze raczkuje, ale widac w tym wszystkim pewne ogólne schematy, widać, że tendencja do tworzenia skomplikowanych i zaawansowanych struktur nie jest niczym nadzwyczajnym, ba, komplikacja jest częstokroć drogą najmniejszego oporu.”
Dzięki. Chętnie bym coś więcej przeczytał na ten temat.
GP,
zalozmy, ze nie moga, ze jedynym rozwiazaniem „niosacym” zycie w znanym nam Wszechswiecie to rozwiazanie oparte na chemii zwiazkow wegla, tlenu, wodoru, azotu, i lemowskich „gwozdzi” (hehe, akurat to opowiadanie dobrze pamietam). Dokad nie wychodzi sie poza zakres podstawowych elementow, na ktorych opiera znane nam zycie, dotad reguly funkcjonowania struktor skladajacych sie na to zycie maja dosc ograniczone pole wyboru. A w zasadzie nie maja zadnego wyboru, gdyz termodynamika wyboru nie pozostawia.
Jedna z zasadniczych cech zycia w „naszym” wydaniu jest zdolnosc do niesamowitego przyspieszenia reakcji chemicznych, ktore skladaja sie na procesy zyciowy. Ta szybkosc reakcji stanowi kardynalna roznice miedzy zyciem a nie-zyciem. Przyspieszenie tempa reakcji chemicznych mozliwe jest natomiast dzieki enzymom, a te, aby funkcjonowac, wymagaja okreslonych warunkow, takich jak temperatura, pH czy – element zasadniczy – obecnosc wody w stanie plynnym. Byc moze gdzie indziej role wody spelnia cos innego, np. ciekly metan czy inny gaz skroplony. Wynikajace z tego warunki fizyczne (temperatura, cisnienie, koncentracja elektrolitow) i chemiczne beda zdecydowanie inne od srodowiska opartego na wszechobecnosci wody w stanie plynnym, ale byc moze ta innosc bedzie wystarczajaca dla powstania systemow zdolnych do przyspieszenia reakcji chemicznych w tempie wystarczajacym, zeby wyroznic sie od materii nieozywionej.
To tylko jeden z elementow, jaki trzeba moim zdaniem wziasc pod uwage kiedy chcemy wyobrazic sobie zycie „inaczej”. Zycie wymaga okreslonych warunkow, okreslonego srodowiska, przynajmniej na tym etapie rozwoju Wszechswiata. Caly podzial na materie ozywiona i nieozywiona nie ma wiekszego sensu. Zycie na Ziemi nie byloby mozliwe bez udzialu w tym procesie materii „nieozywionej”. Ziemia nie wygladalaby tak jak wyglada gdyby nie obecnosc zycia na naszej planecie. patrzac pod tym katem ewolucja nabiera chyba innego wymiaru.
I dlatego nie idealizowalby zycia, a juz tym bardziej nie odrywalby tego zjawiska od materii „nieozywionej”. Byc moze obecnosc zycia jest immanentna cecha naszego Wszechswiata, i calkiem prawdopodobne, ze oparte jest ono wylacznie na chemii wegla i wody. Podobnie jak wszystkie planety czy gwiazdy maja forme kuli, co winika z obowiazujacych praw fizyki, tak i te same prawa moga dyktowac najbardziej wydajny sposob organizacji materii w proces, jaki nazywamy zyciem.
To tylko przypuszczenie, ale byc moze kiedys zostanie ono w jakis sposob zweryfikowane.
„Caly podzial na materie ozywiona i nieozywiona nie ma wiekszego sensu. Zycie na Ziemi nie byloby mozliwe bez udzialu w tym procesie materii ?nieozywionej?. Ziemia nie wygladalaby tak jak wyglada gdyby nie obecnosc zycia na naszej planecie. patrzac pod tym katem ewolucja nabiera chyba innego wymiaru.”
Oczywiście, że bez tzw. materii nieożywionej nie byłoby życia. Ale jak sam zauważasz organizmy żywe mocno różnią się do materii nieożywionej. Podział jest skutkiem dostrzeżenia tej różnicy. Teilhard pisał np. coś takiego „funkcją materii jest witalizacja”, co miałoby znaczyć, że niejako wcześniej czy później logiczne jest, że powstanie życie. Mam wrażenie, że coś podobnego jest w Twoim komentarzu.
W jednym z ostatnich „Światów Nauki” jest arykuł na ten temat: nasz potoczny sposób tłumaczenia zjawisk przebiega od materii „w górę”. Tak więc biolodzy będą szukać wytłumaczeń raczej fizycznych zanim zdecydują się na wprowadzenie odrębnych sił, podobnie nauki społeczne czerpią z biologii dopóki to możliwe wystrzegając się definiowania odrębnych pojęć wyższego rzędu. Gdyby przyjąć tłumaczenia w odwrotnym kierunku zmieniłoby to nasz obraz świata.
@Hoko wspomina o eksperymentach symulacyjnych. Mam z nimi trochę do czynienia i pozwolę sobie wyrazić pogląd, że niezależnie od złożoności schematów biologicznych i społecznych istotną cechą umysłu ludzkiego jest zdolność do ich przekraczania tj. do zachowań poza-schematycznych, czasami nazywana wolną wolą.
Cechy myslenia, które nie sposób ująć w schematy na obecnym etapie (a prawdopodobnie wogóle) wymienia Penrose w swojej książce „Nowy umysł cesarza” zaś przekonanie o pewnej niezależności umysłu od ograniczeń biologicznych J. Eccles w swoich pracy o rozwoju mózgu.
Tak więc istnieją przesłanki do myślenia, że życie to co innego niż materia nieożywiona a umysł to coś więcej niż życie, ale nie jestem pewien czy na obecnym etapie odpowiadają one tematyce, którą zajmuje się nauka.
To problem redukcjonizmu, który w fizyce i innych naukach sprawdza się bez zarzutu. Nie sądzę jednak, aby dało się sprowadzić poszczególne nauki do jednej podstawowej. W tym wypadku nie da się po prostu zredukować biologii do fizyki.
Chemia opisuje skomplikowane reakcje zachodzące w żywych organizmach i to do niej zapewne będzie należało wskazanie pierwszego ciągu reakcji, który będzie można już nazwać proto-metabolizmem. Jednak dopiero na poziomie biologicznym istnienie „cząsteczek pamięci”, ich kopiowanie się oraz dobór naturalny najlepiej przystosowanych do danych warunków, tłumaczą powstanie organizmów żywych w całym bogactwie, które znamy.
Fizyka i chemia dają tu tylko ogólne ramy, odpowiedzi udziela biologia.
GP,
problem w istocie nie jest nowy, bo przeciez od dawna przeciwstawia sie redukcjonistom podejsce oparte na obserwacji, ze uklad zlozony z wielu skladnikow nie stanowi tylko prostej sumy tych skladnikow. Stanowi cos wiecej, czyli system. I tym wlasnie rozni sie podejscie systemowe do biologii od podejscia redukcjonistycznego, ktore wyrzadzilo i wyrzadza tyle szkod nie tylko biologii. Nie wiem natomiast, czy w odniesieniu do tej dyskusji koniecznym jest uzywanie nic nie znaczacych w sumie terminow typu „witalizacja” materii. POniewaz termin ten pochodzi od Teilharda, a wiec smiem podejzewac, ze kryje za nim drugie, bardziej metafizyczne znaczenie przypisane procesom i zjawiskom „witalizaji”, ale moze sie myle.
Bardzo trafnie pisze „sceptyk” na temat proto-metabolizmu i poprzedzajacego to zjawisko organizowania sie swiata czastek chemicznych w formy bardziej zlozone. Zjawiska to odtwarzane jest w pewnym ograniczonym zakresie takze dzis, w laboratoriach badawczych szukajacych odpowiedzi w temacie poczatkow zycia. Wiele wyjasnien oferowanych obecnie stanowi w sumie konkretne odpowiedzi pozwalajace wyobrazic sobie nie tylko warunki poczatkowe (w tym dostepnosc energii niezbednej dla zachodzenia procesow chemicznych oraz role substratu mineralnego jako katalizatora tychze procesow), ale rowniez, a moze przede wszytkim pozwalajace zdac sobie sprawe z roli postawowego czynnika, jaki trzeba wziasc pod uwage, czyli czasu. Czas, enegria oraz proste formy istnienia materii to sa elementy fundamentalne, z ktorych sklada sie nasz Wszechswiat.
Oczywiscie powyzsze nie dostarcza odpowiedzi na pytanie fundamentalne „ale dlaczego ?” Dlaczego np. zycie, dokad ono trwa, dazy przeciw entropii skoro zycie podlega tym samym prawom fizycznym, z ktorych wynika entropia ?
Byc moze odpowiedz tkwi wlasnie z stopnio zlozonosci ukladu ? Byc moze zlozonosc systemu, od pewnego jej stopnia, pozwala przelamac wszechwladze entropii, a wiec trzeba tylko znac wartosc progowa tej zlozonosci zeby, przy dostepnym poziome energii, mozna bylo mowic o zyciu jako procesie trwalym. BYc moze zycie jako zespol zjawisk jest, w pewnym metaforycznym sensie oczywiscie, forma „walki” energii oraz podleglej tej energii materii z entropia rozpraszajaca energie ? Jest „orezem” w tej „walce” ?
Oczywisie to tylko luzne mysli ad hoc, wyrazone przy porannej kawie, mysli z pewnoscia pelne bledow konceptualnych, zwlaszcza w odniesieniu do entropii. Ale z pewnoscia cos w tym jest. W koncu smierc jako zjawisko w opozycji do zycia to miedzy innymi ustanie przeplywu i uzytkowania energii.
„Witalizacja” Teilharda to też tylko pewna metafora, która ma oddawać myśl, że życie powstało w pewien nieprzypadkowy sposób. Żeby być dobrze zrozumianym: oczywiście samo powstanie życia było możliwe dzięki szczęśliwemu zbiegowi wielu okoliczności i ten zbieg okoliczności można nazwać „przypadkiem”. Ale jemu chodzi o to, że wcześniej czy później to musiało nastąpić (i można dla uzupełnienia nazwać to koniecznością).
Druga część Twoich porannych myśli przy kawie, to już bardzo duża zbieżność ze wspomnianym Teilhardem. 🙂
GP,
dzieki za wyjasnienie.
To prawda, ze organizmy sa ogolnie biorac bardzo skomplikowane i do tego aby operowaly poprawnie potrzebuja sporo istotnych elementow (jak enzymy) , ktorych spontaniczne powstanie trudno jest wyjasnic na drodze teorii ewolucji. Jest tez problem celowosciowej specjalizacji komorek, ktory trudno wyjasnic selektywnym dzialaniem srodowiska. Ale klopot zaczyna sie juz przy organizmach najprostszych- jednokomorkowcach i wirusach. Chcialbym widziec w jaki sposob nasi dzielni ewolucjonisci planuja powolac do zycia nawet prosta amebe i to majac do dyspozycji wszystkie materialy skladowe. Jest to w pewnym sensie problem samozlozenie sie zegarka droga losowych interwencji otoczenia, ktore nie wie do czego ten sprzet ma sluzyc. Nawet powstanie poczatkowego, martwego, lancucha biopolimeru z roztworu bedacego w stanie rownowagi termodynamicznej jest termodynamicznie niemozliwe. Stale rownowagi reakcji polikondensacji sa tak male, ze stezenie polikondensatu zlozonego z wielu monomerow jest nieskonczenie male. A pamietajmy, ze w termodynamice rownowagowej czas nie gra roli. Mamy go tyle ile chcemy.
Moze warto przypomniec, ze jeszcze nie tak dawno,
bo „zaledwie” jakies 180 lat temu wiekszosc naukowcow
byla swiecie przekonana, ze do uzyskania zwiazkow
organicznych niezbedny jest zywy organizm.
Byla to teoria tzw. sily witalnej, ktora jak zywo przypomina
sugerowane powyzej tezy.
Na szczescie dokladnie 180 lat temu pewien mlody Niemiec
odeslal te teorie na zaszczytne miejsce na smietnik historii,
pokazujac wszystkim zainteresowanym, ze mozna zrobic
mocznik w kolbie z nieorganicznych cyjanianow i amoniaku
bez udzialu zywego organizmu.
Dla nas jest to dzis oczywiste, ze mozemy zrobic np. witamine C
czy morfine w laboratorium, ale 180 lat temu to musial
byc przelom.
Dlatego radzilbym ostroznosc w postulowaniu jakiejs
„szczegolnosci” organizmow zywych, bo moze za kilkadziesiat
lat znajdzie sie jakis nowy Wohler, ktory zrobi bakterie w probowce.
Nota bene pierwszy syntetyczny wirus zrobiono juz pare lat temu.
A jakze, zlozyl sie do kupy sam. Naukowcy sciagneli sekwencje
RNA z bazy danych po czym zamowili odpowiednie RNA w specjalistycznej firmie. Dalej to juz jest w miare proste: nalezy zsyntetyzowac bialka majac gotowy material genetyczny (dzien powszedni biologow) i mamy gotowy wirus.
Pozostaje rzecza dyskusyjna, czy wirusy sa zywe czy nie,
IMHO jest to taki ni pies ni wydra, ale od czegos przeciez
trzeba zaczac.
„..Nawet powstanie poczatkowego, martwego, lancucha biopolimeru z roztworu bedacego w stanie rownowagi termodynamicznej jest termodynamicznie niemozliwe…”
A kto powiedzial, ze w pierwotnym srodowisku ziemskim panowala rownowaga termodynamiczna ? Przeciwnie ! Istnialy warunki, zeby te rownowage zaburzac: promieniowanie kosmiczne przechodzace przez pra-atmosfere, radioaktywnosc wlasna Ziemi – ze tez poprzestane na tym.
@Bobola Jest jeszcze gorzej niż to przedstawiłeś. Samo istnienie żywego organizmu będącego w stanie równowagi termodynamicznej jest termodynamicznie niemożliwe. Jednak niektórych fizyków i to już dosyć dawno ta konstatacja nie zainspirowała tak jak Ciebie do głoszenia Słowa Bożego lecz niestety skłoniła ich do konstruowania modeli opartych na termodynamice procesów nieliniowych. W środowisku naukowym niestety zawsze znajdzie się jakiś niedowiar-ek.
Czy da się w laboratorium zrobić komórkę od zera? – trudno powiedzieć. Jak na razie wszystkie sztuczne komórki były syntetyzowane jako kopie bakterii i trwały (żyły?) raczej krótko. No i co to znaczy „od zera”? Nawet pierwotna pizza musiała być czymś bardziej złożonym niż – ot mieszanina ditlenku węgla, amoniaku, wody i pirytu.
Jacobsky,
Mowie o rownowadze termodynamicznej bo zwolennicy TE zawsze posluguja sie argumentem dlugiegi czasu pozwalajacego na wytworzenie biologicznie znaczacej struktury polimerowej droga wielu prob losowych. Oczywiscie stan pra-Ziemi odbiegal znacznie od stanu rownowagi termodynamicznej ale nawet wtedy budowano biopolimer krok po kroku , dodajac kolejne monomery w stosownej kolejnosci. Warunki te preferowaly raczej destrukcje wiekszych molekul niz stopniowe syntetyzowanie coraz dluzszych nici.
Jarek;
Termodynamika nieliniowa procesow nieodwracalnych jest mi znana zawodowo. Nie ma ona jednak wiele wspolnego z TE i argumentami powstawania zycia czy biopolimerow w warunkach prebiotycznych.
Prezesie;
„Naukowcy zamowili RNA w firmie…”. Oczywiscie, chemicy organicy moga zsyntetyzowac bardzo skomplikowane biopolimery ale synteza jest bardzo sterowana i zlozona proceduralnie. Ponadto ktos musi zaprojektowac okreslona sekwencje monomerow tak aby produkt byl czynny
biologicznie. Losowa konstrukcja biologicznie aktywnych polimerow w pra-oceanie nie wchodzi w rachube.
„Warunki te preferowaly raczej destrukcje wiekszych molekul niz stopniowe syntetyzowanie coraz dluzszych nic”
Warunki moga preferowac dluzsze nici polymerow jezeli te polymery maja wlasnosci autokatalityczne — a w szczegolnosci jezeli moga promowac wlasna replikacje (sluzyc jako matryca dla syntezy nowych podobnych polymerow. Takie wlasnosci ma RNA. Co wiecej, doswiadczenia in vitro pokazuja jak z przypadkowych sekwencji RNA mozna wyselekcjonowac nowe polymery o zwiekszonym przystosowaniu. Tak wiec, jest mozliwosze ze zanim powstala pierwsza komorka, byly juz samo-katalizujace czasteczki RNA ktore podlegaly darwinowskiej selekcji. Aminokwasy i bialka mogly pojawic sie pozniej a na samym koncu blona lipidowa.
Polecam ten artykul na temat modelow ewolucji RNA i nastepny jako ogolna dyskusje modeli abiogenezy.
http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TCH-4T7XGX2-1&_user=655127&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000033918&_version=1&_urlVersion=0&_userid=655127&md5=67f15441260b9e4425e0c0d6666f2f66#secx1
http://biology.plosjournals.org/perlserv/?request=get-document&doi=10.1371%2Fjournal.pbio.0030396
Bobola,
niekoniecznie destrukcje. Nie zapominaj, ze znakomita wiekszosc procesow chemicznych odbywala sie prawdopodobnie w, wtedy juz obecnym przeciez, srodowisku wodnym. Woda, jak z pewnoscia Ci wiadomo, ma ciekawe wlasciwosci chemiczne i fizyczne, w tym potrafi ona lagodzic skutki promieniowania, jest ona doskonalym rozpuszczalnikiem, jej pojemnosc termiczna pozwala na wytworzenie stref wzgledniej stabilnosci termicznej (w rozumieniu dynamicznym), i tak dalej. Innymi slowy Twoja „niemozliwosc” syntezy dlugich polimerow droga procesow naturalnych nie jest az tak niemozliwa.
Nie sposob tu strescic ksiazki dosc pojemnej w wyjasnienia i fakty poparte doswiadczeniami w laboratoriach. Mowa o ksiazce de C. de Duve pt. Singularities . Zapraszam do jej przeczytania. Wierze, ze bedzie to lektura ciekawa, zwlaszcza dla kogos, kto zna sie na termodynamice i warunkach niezbednych dla zaistnienia reakcji chemicznych.
jacek_placek,
to wlasnie pojawienie sie RNA nalezy chyba uznac za „zapalnik”, i nie tylko z powodu wlasnosci swoich auto-katalitycznych, bo takowe posiadaja rowniez niektore peptydy, nie mowiac o tym, ze, zwlaszcza w przypadku ARN, jego wlasnosci wynikac mogly nie tylko z samej struktury kwasu rybonukleinowego, ale rowniez z obecnosci ko-enzymow majacych takze strukture oparta na nukleotydach (np. NAD, NADP, FAD). Dzis uwaza sie zreszta te ko-enzymy jako swego rodzaju zywe skamienieliny odpowiadajacych im ryboenzymow. To wlasnie one mogly doprowadzic do utrwalenia sie nie tylko zdolnosci samoreplikacji RNA, ale i popchnac ewolucje w kierunku formacji rybosomow i zwiazanego z nimi procesu.
jednak zdecydowanie najwazniejszy rezultat obecnosci samoreplikujacego sie RNA to przekwalifikowanie selekcji, do tej pory opartej na przypadku, na selekcje optymizujaca, czyli duzo „wydajniejsza” niz selekcja czysto przypadkowa. Wydajniesza w tym sensie, ze jesli pozostawic selekcje wolnej grze przypadku, aby dojsc do powstania TEJ JEDNEJ sekwecji RNA o dlugosci np. 100 nt, to przy sredniej masie molowej jednego rybonukleotydu = 321g, ilosc RNA potrzebna, aby przez przypadek zaistaniala TA JEDNA sekwencja wynosi 8,56 x 10g do 40 potegi (masa Ziemi: 8 x 10g do 44 potegi). Absurd. Czyli po pierwsze: jest calkiem mozliwe, ze z poczatku RNA (a takze bialka, bo jesli zastosowac podobna metode liczenia w odniesieniu do bialek, to wyniki staja sie jeszcze bardziej nieprawdopodone) skladal sie ze stosunkowo malej ilosci nukleotydow (dla RNA o dlugosci 35 nt laczna masa potrzebna do zaistnienia TEJ JEDNEJ czasteczki wynosi raptem 22g), i wraz z procesem selekcji optymizujacej, czyli pozostawiajacej w puli replikacyjnej tylko sekwencje wyselekcjonowane, dzieki ich samoreplikacji, oraz wraz z tendencja do laczenia sie krotkich fragmentow RNA w dluzsze (lub w RNA o dwoch niciach), natura doszla do stworzenia podstaw dla istniejacych dzis rozwiazan w dziedzinie kodu genetyznego i syntezy bialek. POdobnie zreszta musialo byc w przypadku tych ostatnich (selekcja optymizujaca), gdyz trudno sobie wyobrazic, zeby RNA i bialka nie ewoluowaly w sposob scisle uzalezniony od siebie.
Ale wszystko to bez udzialu mocy nadprzyrodzonych, bez potrzeby ID.
GP,
Wszystko jest przecież wyjaśnione dalej w Dziennikach, no i chcoćby w Bajkach Robotów. 🙂
?materia, życie, myśl?
Mnie ciekawi ? co dalej? Bo przecież ewolucja się chyba nie zatrzyma?
GP
>Ale świadczy to jeszcze o czymś innym – organizmów żywych nie da się otrzymać w maszynach, wyprodukować jak produkuje się np. samochód.
Czy Venter i Szostak są tego świadomi? Albo ich sponsorzy? 😉
GP pisze ” próżno oczekiwać od kamienia, by mógł się rozmnażać”
Ale mozna oczekiwac ze ten kamien, jezeli ma na sobie deposit z zelaza albo niklu albo kobaltu, moze sie wiazac z siarka i weglem i (jak pokazaly doswiadczenia w laboratoriach) katalizowac tworzenie zwiazkow organicznych, rowniez tych dlugich lancuchow weglowych.
panek dobrze uchwycil problem. Z jednej strony mamy postawe ktora jest kapitulacja intelektualna a z drugiej strony mamy ludzi takich jak Venter i Szostak ktorzy szukaja wytlumaczen.
Jacobsky — zgoda ale nie rozumiem dlaczego akurat co najmniej mol RNA bylby potrzebny. Moze mikromol albo nanomol wystarczy jezeli material jest skoncentrowany w jakiejs dziurze na dnie oceanu z odpowiednim przeplywem. Oczywiscie, najwiekszym problemem jest zrozumienie jak powstaly skladniki RNA — rybonukleotydy. A bardziej precyzyjnie, okazyjne wytworzenie rybonukleotydu nie jest trudne to wyobrazenia ale trudniej jest zrozumiec jak te skladniki byly tworzone aby osiagnac odpowiednie stezenie niezbedne do budowy i selekcji polimerow RNA.
Jacobsky,
Doskonale, przeczytam ksiazke Prof. de Duve, ktora polecasz. Pamietaj jednak, ze jest to czlowiek w wieku podeszlym (ur.1917r) oraz z zawodu biolog czy medyk. Stad podchodzilbym z duza rezerwa do jakichkolwiek opinii na temat chemii czy fizyki jakie moze wyglaszac nawet tak bardzo zasluzony dla nauk biologicznych czlowiek.
Pamietaj tez , ze stale reakcji o ktorych wspominalem dotyczyly wlasnie roztworow wodnych odpowiednich prostych aminokwasow.
jacek_placek;
Zanim powstana polimery RNA czy DNA musza najpierw powstac dimery, trimery itd. Jak wspominalem wyzej stale rownowagi takich reakcji sa bardzo male a w konsekwencji wzrastajaco mniejsze sa stale reakcji multimerow.
Jak zwykle wyjasnienie tego dlaczego mam watpliwosci co do naturalnego powstania biopolimerow wymaga paru wzorow i dluzszego tekstu niz ten jaki moge zamiescic tutaj. Tak wiec jak w przypadku AIDS i epidemii postaram sie dostarczyc stosowny material dotyczacy biogenezy na bobolowisku (http://bobolowisko.blogspot.com), do ktorego lektury i komentowania serdecznie zapraszam.
Bobola,
urok ksiazki de Duve polega na tym, ze w sumie jest to resume artykulow opublikowanych w dziedzinie, ktorej dotyczy ksiazka. Artykulow az po najnowsze w chwili pisania ksiazki (2004). Artykulow publikowanych w Nature czy w Science, nie mowiac o innych periodykach bardziej specjalistycznych. Natomiast wiek autora ma tutaj niewielkie znaczenie, bo nie chce odczytac Twojej uwagi jako aluzja, ze de Duve cierpi na starcza dementie i bredzi.
Ale skoro juz rozmawiamy na poziomie „a kim jest ten de Duve”, to byc moze do Twojej reki wpadla wersja ksiazki bez obwoluty. Na mojej wersji (z obwoluta) znajduje sie krotki zyciorys de Duve: miedzy innymi profesor-emeritus Katolickiego Uniwersytetu w Louvain.
Zapytasz jaki to ma zwiazek z dyskusja ? Taki sam jak data urodzenia de Duve.
Ciekawe jaki z siedmiu mechanizmow powstania singularities, o ktorych mowi de Duve, Ty wybierasz, Bobola 😉 ?
No cóż zobaczymy, czy Venter otrzyma sztucznie organizm. Na razie zaczął od kopiowania. 🙂
Szczerze podziwiam poziom prowadzonej przez Was dyskusji i chociaż nie wszystkie szczegóły dobrze rozumiem to mam podobne jak Wy (z wyj. pana B.) podejście do poruszanych problemów. Dziękuję.
Venter niczego nie otrzyma. Przynajmniej w dziedzinie wytworzenia sztucznej komorki. Venter to arogancki bufon, tyle ze z zacięciem do biznesu. Z równą swadą produkowałby on buty, z jaką produkuje teraz sekwencje DNA na sprzedaż, i wnioski o patenty na te sekwencje. Nie wydaje mi się, żeby „parcie na kasę” było akurat najlepszym z napędów dla naukowców starających się stworzyć „sztuczna komorke”.
Zresztą co sztucznego może być w takiej komórce, która chce stworzyć Center ? DNA ? Proteiny ? Membrany ? Hola ! Hola ! Przecież nawet Venter i Szostak nie są aż takimi woltyżerami naukowymi, żeby napisać kod genetyczny od zera. Mogą co najwyżej pomajstrować tu i tam przy istniejących sekwencjach, ale i tak otrzymają tylko komórki mniej lub bardziej zmodyfikowane w stosunku do pierwowzorów znanych z natury.
Co oczywiście nie przeszkodzi w opatentowaniu otrzymanych „kreacji”.
I o to tylko chodzi Vnterowi i s-ka.
Musze bronic Craig’a Venter’a ktorego uwazam za jednego z najwiekszych umyslow w biologii. Zanim Venter zwiazal sie z inwestorami, probowal realizowac swoje odwazne pomysly „wewnatrz systemu”. Tutaj spotykal sie czesto z murem niecheci. Przypomijmy ze szereg jego projektow w dziedzinie sekwencjonowania genomu czlowieka zostala storpedowana przez dyrektora programu, James’a Watsona. Venter jest na pierwszym miejscu naukowcem ktorego sila motywacyjna jest ciekawosc swiata. Sam pomysl sekwencjonowania genomu byl na samym poczatku rozwinieciem projektu naukowego dotyczacego receptorow. Odsylam do biografii Ventera (znakomicie napisana):
http://www.amazon.com/Life-Decoded-My-Genome/dp/B001BSQN4C/ref=pd_bbs_sr_1?ie=UTF8&s=books&qid=1221407816&sr=8-1
Jednym z projektow Venter’a jest stworzenie minimalnej komorki, takiej ktora ma absolutne minimum informacji genetycznej do zycia. Bedzie to wazne osiagniecie dla ewentualnych przyszlych prob stworzenia jeszcze bardziej sztucznych form zycia. Wiedza na temat minimalnego genomu bedzie miala wielkie znaczenie w biologii ilosciowej (biologia systemow).
Dodajmy ze Venter stworzyl kilka instytucji naukowych ktore dzialaja na zasadzie „non-profit”. Wiele projektow Ventera korzysta z funduszy panstwowych ktore sa uzyskiwane w drodze konkursu. Np Departament Energii USA finansuje czesciowo projekt minimalnej komorki.
Na koncu, trzeba tez wyjasnic ze naukowcy z instytucji panstwowych lub stanowych rowniez ubiegaja sie o patenty i maja czesto z tego niezly zarobek. Wiele z najbardziej dochodowych patentow sa posiadane przez uniwersytety w USA z osobistym udzialem naukowcow.
Bobola pisze:
„Stad podchodzilbym z duza rezerwa do jakichkolwiek opinii na temat chemii czy fizyki jakie moze wyglaszac nawet tak bardzo zasluzony dla nauk biologicznych czlowiek.”
Mam nadzieje ze na tej samej zasadzie odnosisz sie ze zrozumieniem do rezerwy z jaka biolog moze traktowac Twoje wypowiedzi na temat ewolucji, nie ta dzialka…
Swoja droga, co sie dzieje z chemia, a szczegolnie ta ilosciowa, zaczynam sie obawiac o jej zasoby intelektualne. Ostatnie 6 nagrod Nobla z dziedziny chemii otrzymali … biolodzy (ostatnia w 2006 R Kornberg za badania nad transkrypcja). Oczywiscie idealnie chcielibysmy aby biologia stala sie ilosciowa tak jak fizyka, ale tak dlugo jeszcze nie bedzie i wiele badan ilosciowych bedzie przedwczesna i malo odkrywcza z prostego powodu. Nawet najbardziej prosty process biologiczny obejmuje tysiace skladnikow, w wiekszosci o nieznanej naturze i nieobliczonych stalych reakcji. W niczym nie umniejszajac roli podejscia ilosciowego ktore toruje sobie droge, na dlugo jeszcze w biologii bedziemy zaczynali od doswiadczenia. Twoje rozumowanie dotyczace polimerow biologicznych nie uwzglednia mozliwosci ze polimer ma „emerging property”, np obniza stala reakcji na etapie elongacji albo robi rozne inne rzeczy ktorych nie zrobi mono- albo dimer. Chocby taki kawalek RNA ktory sie sam wycina i liguje ale tylko jak ma odpowiednia dlugosc i pofaldowanie (nagroda Nobla w 1989).
Pozdrawiam,
Chcialem powiedziec ze 3 nagrody na 6 ostatnich z chemii otrzymali biolodzy.
Jacobsky, jacek-placek;
W roku 2004, w ktorym ponoc powstala ksiazka de Duve , ktora zamowilem ale jeszcze nie czytalem, jej autor czy redaktor naczelny liczyl sobie 87 lat. Sa oczywiscie wyjatki, ale wiekszosc zasluzonych staruszkow w tym wieku ma do zaofiarowania co najwyzej swoje zdobyte wczesniej, nazwisko. Mysle, ze tak tez bylo i w tym przypadku skoro Jacobsky pisze, ze ksiazka jest w istocie zbiorem artykulow pisanych zapewne przez uczniow Profesora badz tez jego artykulow wlasnych pisanych wczesniej. Jak przeczytam, to napisze co o tym mysle.
Problem z powstawaniem polikondensatow opisze wyraznie na bobolowisku. Pamietajmy takze, ze aby powstal biopolimer o znaczeniu biologicznym monomery musza sie polaczyc w okreslonym porzadku co dodatkowo zmniejsza prawdopodobienstwo jego powstania. Jest bardzo mozliwe, ze dluzsze makroczasteczki maja dodatkowe wlasnosci, ktorych moga sprzyjac duplikacji itp. Nie mniej nie moglem nigdzie znalezc wartosci stalych rownowag nawet prostych dimeryzacji wiekszosci (18) podstawowych aminokwasow. Gdyby, ktos z Szanownych Biologow mogl mnie skierowac do odpowiednich ndanych termodynamicznych bylbym bardzo wdzieczny.
Nic nie sprawiloby mi wiekszej przyjemnosci gdybym mogl powiedziec z czystym sumieniem, ze problem powstania zycia i ewolucji oragnizmow zywych jest definitywnie rozwiazany. Tak jednak nie jest i dlatego wyciagam slabe punkty rozumowania neodarwinistycznego tak jak to moze robic przedstawiciel nauk scislych- to jest przez podawanie konkretnych przykladow blednych czy nie uzasadnionych koncepcji.
Bobola pisze:
„Pamietajmy takze, ze aby powstal biopolimer o znaczeniu biologicznym monomery musza sie polaczyc w okreslonym porzadku co dodatkowo zmniejsza prawdopodobienstwo jego powstania”
Nie koniecznie. Pierwsze samo-replikujace lancuchy np RNA mogly byc homopolimeryczne. Na poczatkowym etapie, to co bylo konieczne to mozliwosc powstawania polimeru poprzez jakas forme autokatalizy albo juz jako matryca dla innej czasteczki. Rozne rodzaje monomerow mogly sie pojawic pozniej. Z pojawieniem sie roznych rodzajow monomerow, zaczela sie selekcja na sekwencje, czyli jej zawartosc informacyjna. Inaczej mowiac, to „znaczenie biologiczne” o ktorym piszesz, poczatkowo moglo byc bardzo skromne — replikacja bez metabolizmu innego niz ten wymagany to powstawania monomerow. Ten pierwotny metabolizm musial byc bardzo prosty, potencjalnie katalizowany przez otaczajace powierzchnie nie-organiczne.
Bobola (2008-09-14 o godz. 02:33)
„Doskonale, przeczytam ksiazke Prof. de Duve”
Bobola (2008-09-16 o godz. 16:33)
„…powstala ksiazka de Duve , ktora zamowilem ale jeszcze nie czytalem…”
To w zasadzie wystarcza jako komentarz do uwag o bredzeniu i pisaniu, co tylko wyobraznia do palcow przekarze.
I to bredzenia nie w wykonaniu 87-letniego staruszka, bo masz chyba mniej lat od de Duve, Bobola.
Gratuluje dobrego samopoczucia i pozdrawiam,
Jacobsky
„przekaze”, a nie „przekarze” – sorry
Jako przerywnik w powyższych ciekawych chociaż skomplikowanych wywodach proponuję zauważyć, że autor dyskutowanego artykułu pisze: „Na przykład kamień i człowiek zrzuceni z wieży będą spadać mniej więcej z taką samą prędkością, ale próżno oczekiwać od kamienia, aby mógł się rozmnażać.” Uważam, że od człowieka po upadku z wieży też trudno oczekiwać.
To zależy od wysokości wieży.