Od redakcji Science & Culture Today: Mamy przyjemność zaprezentować serię artykułów Waltera Bradleya i Caseya Luskina dotyczącą zagadnienia „Czy pierwsze życie powstało w sposób w pełni naturalny?”. Niniejszy artykuł stanowi zmodyfikowaną część rozdziału opublikowanego w książce The Comprehensive Guide to Science and Faith: Exploring the Ultimate Questions About Life and the Cosmos [Wyczerpujący przewodnik po nauce i wierze. Rozważania dotyczące podstawowych pytań o życie i kosmos] i ukazuje się jako pierwszy w serii.
W wiodących magazynach i czasopismach naukowych często ukazują się artykuły o „Największych nierozwiązanych zagadkach nauki”1 – a zagadnienie pochodzenia życia prawie zawsze znajduje się na liście, czasem jako zagadka numer jeden2. W tym i następnych postach przyjrzymy się najważniejszym wyzwaniom stojącym na drodze do naturalnego, chemicznego powstania życia. Zastanowimy się nad powstawaniem niezbędnych funkcjonalnych polimerów życia – białek, DNA (kwasu deoksyrybonukleinowego) i RNA (kwasu rybonukleinowego). Jak te nadzwyczaj złożone cząsteczki mogły utworzyć się w oceanach, jeziorach albo sadzawkach z prostych, występujących w naturze molekularnych cegiełek budulcowych, takich jak cukry i aminokwasy? Czym jest życie? Jak funkcjonuje? Czy życie mogło powstać w sposób w pełni naturalny?
Trzy odkrycia naukowe
Darwinowska teoria ewolucji oraz sformułowana przez Ludwiga Boltzmanna i Josiaha Willarda Gibbsa druga zasada termodynamiki to dwa z trzech wielkich dziewiętnastowiecznych odkryć naukowych. Trzecim są opracowane przez Jamesa Clerka Maxwella równania pola dla elektryczności i magnetyzmu. Druga zasada termodynamiki miała unifikacyjne znaczenie dla nauk fizycznych, a teoria ewolucji – dla nauk o życiu. Intrygujące jest to, że przewidywania jednej z tych dwóch koncepcji zdają się przeczyć przewidywaniom drugiej. Wielka opowieść o ewolucji wskazuje, że rozwój układów ożywionych w czasie na ogół przebiega w kierunku od prostszych do bardziej złożonych3. Druga zasada termodynamiki wskazuje na coś zupełnie przeciwnego w fizycznym Wszechświecie, to jest na progresję od stanu uporządkowania do stanu nieuporządkowania, od złożoności do prostoty. Jeśli pozostawisz swój uporządkowany ogród i dom bez nadzoru, to po powrocie zastaniesz chaos. Możesz jednak przywrócić porządek, jeżeli wykonasz niezbędną pracę. W zimie, gdy jest zimno, we wnętrzu twojego domu temperatura stopniowo spada i wyrównuje się z temperaturą panującą na zewnątrz. Piecyk gazowy może jednak odwrócić ten proces, przekształcając energię chemiczną zawartą w naturalnym gazie w energię cieplną ogrzewającą dom.
Prawda dotycząca całego życia
Ta prosta analogia ilustruje, co jest prawdą o wszystkich układach ożywionych: mogą one żyć tylko wtedy, gdy mają dostęp do energii oraz środki do przekształcania jej w alternatywne formy energii albo pracę potrzebne do przeciwstawienia się tendencji do wchodzenia w stan równowagi termodynamicznej, czyli do przechodzenia od złożoności do prostoty. Układy ożywione są znacznie bardziej złożone od układów nieożywionych. Podobnie jak kosiarka do trawy mająca za źródło energii benzynę i posiadająca silnik konwertujący tę energię na ruch ostrza tnącego trawę, układy ożywione muszą mieć dostęp do źródeł energii i układów przekształcających tę energię w taki sposób, aby zaspokoić potrzeby roślin i zwierząt. Obiekty nieożywione istniejące w przyrodzie nie wymagają żadnych funkcjonalnych złożonych systemów ani przepływu energii. Na ogół utworzone są one z prostych krystalicznych lub amorficznych materiałów. Powyższe zdjęcie przedstawia mój (Waltera Bradleya) ogródek za domem. Na pierwszym planie widać obszar, który jest całkowicie przykryty cieniem rzucanym przez duży dąb. Nie docierają tam promienie słoneczne, a przez to nie rośnie trawa. Z tym zacienionym, jałowym obszarem sąsiaduje obszar, do którego promienie słoneczne docierają przez około 50 procent dnia, i dzięki temu rośnie tam piękna trawa. Druga zasada termodynamiki jest prawem przyrody (podlegają jej wszyscy, tak jak grawitacji). Rośliny i zwierzęta mogą przetrwać tylko wtedy, gdy przez ich układy płynie energia. Obiekty nieożywione, takie jak góry, skały, piasek, rzeki i gleba, nie wymagają przepływu energii i nie mają złożoności, która umożliwiałaby im wykorzystanie tej energii w jakimś celu.
Wykorzystywanie i magazynowanie energii
Podsumowując, rośliny mogą wykorzystywać energię słoneczną do utrzymywania się ponad stanem równowagi termodynamicznej. Obiekty nieożywione, takie jak góry, oceany, skały, piasek i gleba, nie wymagają takiej złożoności. Nie magazynują energii chemicznej, jak rośliny, i nie potrafią przetwarzać energii słonecznej ani innych form energii. Materia ożywiona (na przykład RNA, DNA, białko i tak dalej) jest znacznie bardziej złożona i musi być zdolna do wykorzystywania i magazynowania energii docierającej ze Słońca albo czerpanej z pokarmów roślinnych i zwierzęcych.
Walter Bradley, Casey Luskin
Oryginał: Did Life First Arise by Purely Natural Means?, „Science & Culture Today” 2022, September 19 [dostęp: 1 X 2025].
Przekład z języka angielskiego: Dariusz Sagan
Źródło zdjęcia: Pixabay
Ostatnia aktualizacja strony: 1.10.2025
Przypisy
- Por. np. R. Gupta, The 7 Biggest Unsolved Mysteries in Science, „Digit” 2015, May 26 [dostęp: 5 IX 2025].
- Por. np. P. Ball, Chemia: 10 nierozwiązanych zagadek, „Świat Nauki” 2011, nr 11 (243), s. 30–35.
- Ściśle rzecz biorąc, oficjalnie ewolucjoniści neodarwinowscy utrzymują, że ewolucja nie wie nic o „postępie” i niekoniecznie przebiega od układów „prostszych do bardziej złożonych”. Niemniej prawdą jest również, że opowieść o ewolucji w znakomitej większości mówi o powstawaniu organizmów bardziej złożonych z organizmów prostszych. Zgodnie z tą opowieścią układy biologiczne i organiczne zapoczątkowała jedna samoreplikująca się cząsteczka, z której powstaliśmy w końcu my. Biologowie ewolucyjni niekiedy usiłują trywializować tę wyraźną progresję, uznając ją za „odbicie się od dolnej granicy złożoności”, ale jest niezaprzeczalne, że ich opowieść pociąga za sobą przekonanie o marszu w kierunku większej złożoności. Por. np. S.J. Gould, Full House: The Spread of Excellence from Plato to Darwin, Three Rivers, New York 1996.
Literatura:
1. Ball P., Chemia: 10 nierozwiązanych zagadek, „Świat Nauki” 2011, nr 11 (243), s. 30–35.
2. Gould S.J., Full House: The Spread of Excellence from Plato to Darwin, Three Rivers, New York 1996.
3. Gupta R., The 7 Biggest Unsolved Mysteries in Science, „Digit” 2015, May 26, https://www.digit.in/features/general/7-greatest-unsolved-problems-in-science-26132.html [dostęp: 5 IX 2025].