Najwyższa elegancja. Precyzyjne dostrojenie właściwości materii do możliwości istnienia życia na ZiemiCzas czytania: 29 min

Michael Denton

2025-07-18
Najwyższa elegancja. Precyzyjne dostrojenie właściwości materii do możliwości istnienia życia na Ziemi<span class="wtr-time-wrap after-title">Czas czytania: <span class="wtr-time-number">29</span> min </span>

Natura lubi prostotę i nie dopuszcza odwoływania się do zbytecznych przyczyn.

– Isaac Newton (1687)1

 

Przekonałem się, że życie wszędzie musi być oparte głównie na związkach węgla, wodoru, azotu i tlenu, a więc na chemii organicznej w wielkiej mierze przypominającej ziemską, i że może powstać wyłącznie w środowisku bogatym w wodę.

– George Wald (1964)2

 

Naprawdę interesuje mnie to, czy Bóg mógł stworzyć świat choć trochę inaczej?

– Albert Einstein (ok. 1925)3

 

 

W niniejszym artykule opiszę kilka niezwykłych przykładów elegancji i oszczędności dostosowania właściwości materii do możliwości istnienia życia. Nie wszyscy mają świadomość o istnieniu tych właściwości, ale ja uważam je za najbardziej przekonujące świadectwa inteligentnego projektu w świecie przyrody.

 

Mobilność czterech atomów

Czterema kluczowymi atomami życia, które składają się na 90 procent materii ożywionej, są węgiel, wodór, tlen i azot (C, H, O i N). Jednym z przykładów elegancji i oszczędności dostosowania właściwości materii do możliwości istnienia życia jest to, że te atomy są tak łatwo rozprowadzane i wcielane do opartego na związkach węgla życia w całej biosferze. Ten istotny cel – kluczowy, jeśli oparte na związkach węgla życie ma istnieć i prosperować na Ziemi (lub jakiejś innej, podobnej do Ziemi planety, na której występuje woda) – nie jest realizowany (jak można by oczekiwać na zasadzie analogii do ludzkich wytworów) za pośrednictwem różnych złożonych mechanizmów dostawczych („zbytecznych przyczyn”, o których pisze Isaac Newton w wyżej przytoczonym cytacie). Jest natomiast realizowany za sprawą właściwości samych atomów albo właściwości prostych molekularnych związków tworzonych między czterema wspomnianymi atomami.

Tlen (O) i azot (N) są rozpuszczalnymi gazami, a w związku tym są łatwo dostępne do realizowania różnych biologicznych celów i funkcji tam, gdzie występuje woda, czyli macierz każdej formy życia na Ziemi. Rozpuszczony tlen jest bezpośrednio pochłaniany z wody do skrzeli ryb oraz z tlenu w stanie gazowym w pęcherzykach płucnych do krwi w płucach organizmów oddychających powietrzem. Rozpuszczony azot jest przekształcany w inny rozpuszczalny związek – amoniak (NH3) – który wcielany jest do biomaterii4 i powstaje z prostego połączenia dwóch z czterech interesujących nas atomów, mianowicie N i H. Atomy węgla są powszechnie dostępne w biosferze, ponieważ przenosi je inny rozpuszczalny gaz – dwutlenek węgla (CO2). Co ciekawe, dwutlenek węgla również jest tworzony przez proste połączenie dwóch z czterech wybranych atomów – węgla i tlenu. Atomy C i O wcielane są do biomaterii głównie za pośrednictwem CO2 w procesie fotosyntezy. Atom wodoru jest łatwo dostępny w całej biosferze jako element składowy wody (H2O), która także tworzona jest przez proste połączenie dwóch z czterech atomów – H i O. Atomy wodoru są wcielane do biomaterii wskutek procesu fotosyntezy razem z CO2.

To więc właśnie rzeczywiste właściwości samych tych czterech atomów albo właściwości tworzonych przez nie prostych molekularnych związków umożliwiają ich rozprowadzanie i łatwą dostępność dla procesów biochemicznych. Już sama wielość form życia na Ziemi i ich obecność w niemal każdej części hydrosfery wyraźnie świadczy o dostosowaniu właściwości czterech cegiełek budulcowych materii organicznej do możliwości łatwego ich rozprowadzania i wykorzystywania w każdym zakątku biosfery. Do ich mobilności i rozprowadzenia nie jest potrzebne nic więcej niż właściwości samych tych czterech atomów oraz właściwości ich możliwie najprostszych molekularnych związków. Nie trzeba odwoływać się również do tego, co Newton nazwał zewnętrznymi, „zbytecznymi przyczynami”.

 

Wyższa architektura molekularna życia

Innym przykładem precyzyjnego dostrojenia właściwości materii do możliwości istnienia opartego na związkach węgla życia jest niezwykły sposób, w jaki wiązania wodorowe i oddziaływanie hydrofobowe odgrywają tak kluczową rolę w określaniu dużej części biomaterialnej architektury wyższego rzędu w komórce. Ta architektura powstaje spontanicznie z podstawowych właściwości samych interesujących nas tutaj czterech atomów.

 

Wiązania wodorowe

Rozważmy najpierw przykład wiązań wodorowych. Wielkie znaczenie tych wiązań w określaniu i stabilizowaniu struktur makrocząsteczek biologicznych wyższego rzędu było podkreślane przez Linusa Paulinga w książce The Nature of the Chemical Bond5 [Natura wiązań chemicznych]. Wiązania wodorowe występują wtedy, gdy jeden atom wodoru jest przyciągany do dwóch atomów – albo, jak wyraził się Pauling, „współdzielony” przez dwa atomy6. Wiązania wodorowe występują powszechnie w cząsteczkach biologicznych, helisach alfa, harmonijkach beta i polimerach dwuniciowych kwasów nukleinowych. Żadne inne wiązanie chemiczne nie ma cech wiązania wodorowego, które przeciętnie jest wiele razy silniejsze od innych, słabych wiązań7. Bez wiązań wodorowych trudno byłoby wyobrazić sobie biochemię choćby odlegle przypominającą tę obserwowaną w przypadku znanej nam, opartej na związkach węgla komórki.

Jak powstają wiązania wodorowe? Za pomocą jakiegoś złożonego mechanizmu, który jest zewnętrzny względem samych atomów? NIE! Ich powstawanie ma bezpośredni związek z odmienną elektroujemnością – „przyciąganiem elektronów” – trzech z czterech kluczowych atomów, mianowicie H, O i N. Tlen i azot mają znacznie większą elektroujemność niż wodór. W rezultacie w wiązaniach O–H i N–H atomy O i N uzyskują ładunek ujemny, a atom wodoru – dodatni. Dlatego atom wodoru może być przyciągany do dwóch sąsiednich atomów azotu lub tlenu (albo – inaczej mówiąc – może być przez nie współdzielony), czyli tworzyć O–H–N, N–H–N lub O–H–O.

Tylko trzy atomy – tlen, azot i fluor – mogą tworzyć wiązania wodorowe na tyle silne, aby mogły pełnić funkcje w komórce8. Z tych trzech atomów tylko tlen i azot są dostępne dla procesów biochemicznych, ponieważ fluor tworzy bardzo silne wiązanie kowalencyjne z węglem, co prowadzi do powstawania toksycznych „wiecznych związków”. Te związki są zasadniczo niedegradowalne w układach biologicznych9. I to właśnie dostosowanie O i N do tworzenia wiązań wodorowych stanowi jeden z kluczowych powodów do uwzględnienia N, O i H w „wybranej czwórce” atomów, które umożliwiają tworzenie biomaterii.

Te niezbędne wiązania, odgrywające tak ważną rolę w określaniu struktury wyższego rzędu w przypadku makrocząsteczek, nie są – jak można by oczekiwać – generowane przez jakieś „pomysłowe urządzenie”, które jest zewnętrzne względem atomów H, O i N. Powstają one spontanicznie, z oszczędną elegancją, dzięki wewnętrznym właściwościom samych tych trzech atomów.

 

Oddziaływanie hydrofobowe

Innym istotnym czynnikiem biorącym udział w tworzeniu wielu struktur wyższego rzędu w komórce jest oddziaływanie hydrofobowe. Odpowiada ono za wypieranie niepolarnych związków hydrofobowych oraz hydrofobowych części związków, takich jak łańcuchy węglowodorów, a także innych struktur hydrofobowych z fazy wodnej w komórce. Powoduje to spontaniczne tworzenie się dwuwarstwy lipidowej błony komórkowej (jednej z najważniejszych organelli w komórce) i dwuwarstwy lipidowej licznych innych błon (na przykład błony otaczającej mitochondria albo jądro komórkowe), jak również rdzenia hydrofobowego wewnątrz białek (skupiska hydrofobowych, czyli zawierających węglowodór, łańcuchów bocznych aminokwasów). Rdzeń hydrofobowy odgrywa kluczową rolę w fałdowaniu i stabilizowaniu natywnych form białek10. Oddziaływanie hydrofobowe stabilizuje również podwójną helisę DNA11.

Znaczenie oddziaływania hydrofobowego w komórce podkreśla Charles Tanford, wybitny specjalista w zakresie chemii białek:

Chociaż w określanie dokładnej specyficzności biologicznych interakcji molekularnych zaangażowane są różne czynniki, to we wszystkich procesach życiowych oddziaływanie hydrofobowe jest z energetycznego punktu widzenia oddziaływaniem dominującym w zakresie odgraniczania, adhezji i tym podobnych12.

Co odpowiada za oddziaływanie hydrofobowe? Jakiś sprytnie obmyślony zespół mechanizmów, które są zewnętrzne względem atomów wodoru i tlenu składających się na cząsteczkę wody? Jakieś „zbyteczne przyczyny” – by ponownie posłużyć się określeniem Newtona? NIE! To niezbędne oddziaływanie powstaje spontanicznie ze względu na wysoce polarny charakter samej wody, a powodowane jest – jak wspomniałem wyżej – przez bardzo odmienne przyciąganie elektronów przez atomy O i H w cząsteczce H2O, co skutkuje tym, że atom O ma ładunek ujemny, a atom H – dodatni. W związku z tym polarne cząsteczki niehydrofobowe (wliczając w to ogromną większość związków organicznych), których atomy także są naładowane, są elektrostatycznie przyciągane do atomów O i H w wodzie. Są więc lubiane przez wodę i łatwo stają się częścią roztworu. Natomiast w przypadku łańcuchów węglowodorów, które są niepolarne przez wzgląd na zbliżoną elektroujemność składających się na nie atomów C i H, ani atomy C, ani atomy H nie są naładowane. Oznacza to, że atomy w węglowodorach nie są elektrostatycznie przyciągane do atomów O i H w wodzie. Są nielubiane przez wodę, nie są w niej rozpuszczalne, a ich skupiska wypierają kompleksy znajdujące się w dwuwarstwie lipidowej błon i hydrofobowym rdzeniu białek.

Krótko mówiąc, zarówno wiązania wodorowe, jak i oddziaływanie hydrofobowe wody, a w rezultacie duża część architektury wyższego rzędu w komórce, nie powstają za pomocą jakichś zewnętrznych, „zbytecznych” i złożonych mechanizmów, lecz są skutkiem wewnętrznych właściwości podstawowych pierwiastków życia.

 

Jak ciało pozbywa się dwutlenku węgla i ciepła

W przypadku precyzyjnego dostrojenia materii do możliwości istnienia życia kolejnym przykładem zadziwiającej elegancji i oszczędności jest sposób, w jaki dwutlenek węgla i ciepło – dwa odpady metabolizmu tlenowego – są odprowadzane z ciała. Również tym razem można by sobie wyobrazić, że ich usuwanie wymaga udziału różnych skomplikowanych mechanizmów lub procesów, które są dodatkowe i zewnętrzne względem właściwości materii. Tak jednak NIE JEST! Odprowadzane są one spontanicznie i bez trudu wyłącznie dzięki podstawowym właściwościom dwutlenku węgla i wody i niepotrzebny jest do tego żaden zewnętrzny udział „zbytecznych przyczyn”.

 

Dwutlenek węgla

Jak w książce The Fitness of the Environment13 [Dostosowanie środowiska] przekonywał Lawrence J. Henderson: gdyby CO2 nie był rozpuszczalnym gazem, który łatwo można wydalić z płuc do powietrza, to jego odprowadzenie byłoby największym wyzwaniem. Przyroda oczywiście ułatwia sprawę, ponieważ CO2 rzeczywiście jest rozpuszczalnym gazem możliwym do usunięcia za pomocą tego samego układu narządowego – płuc – przez który do ciała przedostaje się inny kluczowy gaz, czyli tlen.

Proces wydalania CO2 ma też pewien bardzo niezwykły aspekt, który zdumiewa mnie, od kiedy po raz pierwszy zainteresowałem się zagadnieniem dostosowania właściwości materii do możliwości istnienia życia. CO2 jest przenoszony do płuc nie tylko jako rozpuszczony gaz, lecz głównie jako wodorowęglan (HCO3–). Ten związek, również ilustrujący elegancką oszczędność projektu przyrody, powstaje spontanicznie (i bez trudu) w wyniku połączenia CO2 i H2O, co tworzy kwas węglowy (H2CO3), który spontanicznie dysocjuje na wodorowęglan (HCO3–) i jony wodorowe (H+). Inaczej mówiąc: CO2 + H2O = H2CO3 = HCO3– + H+.

I chociaż trudno w to uwierzyć, to kwas węglowy i zasada wodorowęglanowa (jego sprzężona zasada) zapewniają bufor – bufor wodorowęglanowy – który ma całkowicie odpowiednie cechy do chronienia krwi przed zmianami kwasowości w organizmie oddychającym powietrzem14. Jest to ponadto jedyny dostępny bufor, który ma odpowiednie cechy do tej roli. Inaczej mówiąc, jedyny dostępny bufor biorący udział w pełnieniu najważniejszych funkcji fizjologicznych w ciele powstaje spontanicznie – w sposób niemal magiczny – z dwóch produktów metabolizmu tlenowego. Elegancja i prostota tego rozwiązania jest w najwyższym stopniu zdumiewająca. Gdyby to zjawisko nie było powszechnie znane, to nikt by w to nie wierzył!!!

 

Ciepło

Innym odpadem metabolizmu tlenowego jest ciepło. Chociaż u organizmów endotermicznych (stałocieplnych) ciepło pomaga utrzymywać stałą temperaturę ciała, to nadmiar ciepła musi być szybko z ciała odprowadzany15, ponieważ w przeciwnym razie w ciągu kilku godzin nastąpiłaby śmierć wskutek hipotermii. Jak więc ciepło jest odprowadzane i jak ciało broni się przed wzrostami ciepła?

Okazuje się, że kluczową w tym rolę odgrywa woda, czyli macierz życia i nośnik krwi (i, co ciekawe, kolejny odpad metabolizmu tlenowego). Po pierwsze, woda ma znacznie wyższe ciepło właściwe w porównaniu z większością cieczy16. Zapewnia to pierwszą linię obrony przed dowolnym wzrostem temperatury. Po drugie, spośród wszystkich znanych cieczy woda ma jedną z najwyższych szybkości przewodzenia ciepła17. Każde ciepło wytworzone w tkankach łatwo jest więc przekierować do krwi w naczyniach włosowatych. Gdy ciepło trafi do krwi, jest przenoszone za pośrednictwem krążenia do peryferii ciała, gdzie odprowadzane jest przez skórę za pomocą przewodzenia i promieniowania. Kiedy jednak temperatura środowiska jest wyższa od temperatury ciała, to jedynym sposobem na odprowadzenie ciepła jest wykorzystanie ciepła utajonego parowania wody18, które jest najwyższe pośród wszystkich znanych cieczy molekularnych19 i wywiera na ciało silny efekt chłodzący.

Wysokie ciepło właściwe wody, jej wysoka przewodność cieplna i wysokie ciepło utajone są więc kluczowe w utrzymywaniu stałej temperatury ciała i odprowadzaniu z niego nadmiaru ciepła. A jaka substancja przenosi ciepło do peryferii ciała? Jest to ta sama substancja, która chroni ciało przed przegrzaniem, czyli woda. Woda jako unikalnie dostosowany nośnik krążenia krwi przenosi ciepło z tkanek do peryferii ciała, skąd ciepło jest odprowadzane!

To, że wydalanie odpadów metabolizmu tlenowego (czy oddychania) u organizmów wyższych powinno zależeć od takiej niesamowicie pięknej synergii i oszczędności, skłania do przeprowadzenia wnioskowania o inteligentnym projekcie. Można w tym kontekście trafnie sparafrazować wypowiedź Freda Hoyle’a20: „Zdroworozsądkowa interpretacja faktów wskazuje, że jakiś superintelekt manipulował prawami chemii i biologii i precyzyjnie dostroił właściwości materii z myślą o realizacji konkretnego celu, jakim jest wydalanie odpadów metabolizmu tlenowego”.

Każdy, na kim niezwykły sposób, w jaki ciepło i dwutlenek węgla są odprowadzane z ciała, oraz oszczędny sposób, w jaki bufor wodorowęglanowy powstaje z dwóch produktów oddychania, nie sprawiają ogromnego wrażenia, z pewnością całkowicie utracił zdolność do wpadania w podziw!

 

Dostosowanie wody do cyklu hydrologicznego

Kolejnym przykładem uderzającej oszczędności precyzyjnego dostrojenia materii do możliwości istnienia życia jest zbiór elementów dostosowania przejawiający się w różnych właściwościach wody i umożliwiający zachodzenie cyklu hydrologicznego. Ten niezwykły cykl dostarcza niezbędną wodę, minerały i zatrzymujące wodę gleby na ląd, dzięki czemu mogą istnieć rośliny i zwierzęta lądowe. (Z bardziej szczegółowym omówieniem dostosowania wody do cyklu hydrologicznego można zapoznać się w mojej monografii Fenomen wody21).

W cyklu hydrologicznym najbardziej niezwykłe jest to, że całkowicie zależy on nie od jednej, lecz od kilku różnych właściwości wody, z których większość jest unikalna dla tej „fenomenalnej cieczy”! Woda ma przede wszystkim różne właściwości, które umożliwiają cyrkulowanie wody z oceanów na ląd i z powrotem. Są to między innymi unikalna właściwość wody do występowania w trzech stanach skupienia w warunkach otoczenia: jako para, ciecz i ciało stałe. Woda parująca z oceanów wraca na ziemię w postaci deszczu lub śniegu. Woda deszczowa spływa następnie za pośrednictwem strumieni lub rzek z powrotem do oceanów. Śnieg topnieje i pochodząca z niego woda trafia za pośrednictwem rzek do oceanów albo tworzy lodowce, które ostatecznie przesuwają się powoli do oceanów bądź topnieją, uwalniając wodę, która wraca do oceanów w postaci rzek. Należy zaznaczyć, że woda jest jedyną substancją na powierzchni Ziemi, która występuje w trzech stanach skupienia w warunkach otoczenia22.

Kolejnym fenomenem jest to, że cykl hydrologiczny jest możliwy dzięki dwóm innym właściwościom wody. Są to: niska lepkość wody w stanie ciekłym, dzięki której woda w postaci deszczu szybko wpada z powrotem do oceanów, oraz niska lepkość wody w stanie stałym, czyli lodu, która jest znacznie niższa od lepkości większości ciał krystalicznych23. Ta druga właściwość gwarantuje, że na biegunach lub w regionach górskich nigdy nie odłożą się ogromne ilości lodu. Zamarznięta woda powoli powraca do oceanów.

Proces dostarczania wody do lądowych ekosystemów jest więc umożliwiany nie przez jakieś zewnętrzne, złożone mechanizmy dostawcze, lecz powstaje spontanicznie z kilku różnych właściwości samej wody. Oznacza to, że woda sama dostarcza się na ląd dzięki swoim unikalnym, wewnętrznym właściwościom. Cóż za elegancja!

 

Dostarczanie minerałów

Woda to nie wszystko, czego potrzebują lądowe ekosystemy. Istoty żywe potrzebują zbioru około dwudziestu różnych atomów, aby mogły pełnić swoje funkcje biologiczne i utrzymywać swoje struktury. Te atomy również muszą być dostępne i dostarczane na ląd, aby organizmy lądowe mogły prosperować.

Może wydawać się to zdumiewające, ale w wielkiej mierze odpowiada za to również woda. Gdy rzeki spadają w postaci wodospadów albo spływają po zboczach górskich w swojej powrotnej podróży do oceanów, kilka dodatkowych właściwości wody współdziała ze sobą, umożliwiając wypłukiwanie życiodajnych minerałów ze skał i ostateczne dostarczenie ich do lądowej biosfery. Te właściwości to: (1) doskonałość wody jako rozpuszczalnika; (2) wysokie napięcie powierzchniowe wody (najwyższe pośród wszystkich znanych substancji, z wyjątkiem rtęci24), dzięki któremu woda wypełnia szczeliny w skałach, między innymi w wyższych szerokościach geograficznych lub na większych wysokościach, gdzie woda okresowo zamarza; oraz (3) rozszerzanie się wody po zamarznięciu (jest to niemal unikalna właściwość wody25), co prowadzi do kruszenia skał i wspomaga ich erozję oraz wystawia większe obszary powierzchni na rozpuszczające oddziaływanie wody. Wypłukiwanie niezbędnych minerałów ze skał jest więc możliwe niemal wyłącznie dzięki działaniu tej fenomenalnej cieczy.

 

Gleby zatrzymujące wodę

Nawet to wszystko nie wystarczy jednak do utrzymania złożonych lądowych ekosystemów. Do rozwoju roślin i drzew, od których zależą wszystkie lądowe formy życia, potrzebne są ponadto gleby zatrzymujące wodę, czyli takie, które zawierają sieć mikroporów, w których utrzymywana jest woda. Z ratunkiem ponownie przychodzi woda. Chodzi tutaj o te same spływające po skałach wody, które wypłukują minerały i za sprawą swojej niestrudzonej erozyjnej aktywności kruszą skały na piasek i szlam tworzące stałą macierz gleby. Ta macierz zapewnia niezbędne mikropory, które z powodu wysokiego napięcia powierzchniowego wody utrzymują wodę potrzebną roślinom i drzewom, a ostatecznie również zwierzętom zależnym od składników pokarmowych dostarczanych przez rośliny i drzewa.

To, że kolonizacja lądu przez rośliny i zwierzęta powinna zależeć od zbiegnięcia się tak różnorodnych i – w wielu przypadkach – unikalnych właściwości jednej materialnej substancji, jest rozwiązaniem o charakterze transcendującej oszczędności: to cud pierwszego rzędu. (Zauważmy, że dostosowanie wody do możliwości istnienia życia dalece wykracza poza cykl hydrologiczny, na co wskazuję w książce Fenomen wody).

Sposób, w jaki woda umożliwia zachodzenie cyklu hydrologicznego, to być może najbardziej uderzający w całej przyrodzie przykład eleganckiej oszczędności precyzyjnego dostrojenia właściwości materii do możliwości istnienia życia. Jedynym zdroworozsądkowym i racjonalnym wnioskiem jest ten, że właściwości wody zostały inteligentnie zaprojektowane nie tylko z myślą o pojawieniu się życia na Ziemi, ale też w bardzo szczególnym celu zaistnienia lądowych form życia.

 

Refleksje

Moim celem w niniejszym artykule było opisanie eleganckiej oszczędności precyzyjnego dostrojenia właściwości niektórych kluczowych atomów i materialnych substancji do możliwości istnienia opartego na związkach węgla życia na Ziemi. Zamierzałem pokazać, że w obszarze biochemii przyroda rzeczywiście – jak słusznie zauważył Newton – „lubi prostotę” i odczuwa wstręt do „zbytecznych przyczyn”. Cztery najważniejsze atomy mają oczywiście wiele dodatkowych elementów dostosowania do możliwości istnienia życia na Ziemi i część z nich omówiłem w książce Niesamowita komórka26.

Istnieje na przykład wyjątkowo dużo atomów węgla, co umożliwia tworzenie nieporównanie wielkiego zasobu związków organicznych. Tlen opornie wchodzi w reakcje w temperaturach otoczenia, co przeciwdziała spontanicznemu spalaniu materiałów organicznych i katastrofalnym pożarom lasów, a także umożliwia oddychającym powietrzem organizmom życie w atmosferze mocno wzbogaconej w tlen. Wysokie ciepło właściwe azotu działa jako opóźniacz spalania, spowalniając tempo rozprzestrzeniania się ognia, umożliwiając kontrolę nad nim i w jeszcze większym stopniu łagodząc skutki pożarów lasów.

Niniejszy artykuł jest za krótki, aby dało się w nim opisać unikalne dostosowanie wielu innych atomów okresowego układu pierwiastków do pełnienia licznych, bardzo specyficznych funkcji biologicznych. Przykładem jest unikalne dostosowanie metali przejściowych do redukowania ilości tlenu w ciele i aktywowania go, przezwyciężania jego oporności wobec wchodzenia w reakcje (o czym wspomniałem wyżej) i umożliwiania organizmowi wykorzystanie utleniania do wspomagania metabolizmu.

Należy dojść do racjonalnego wniosku, że przedstawione tutaj dane stanowią przekonujące świadectwa inteligentnego projektu. Piękno tego projektu przejawia się nie tylko w opartej na związkach węgla komórce, lecz również w takich zaawansowanych organizmach lądowych, jak my. Przejawia się ono w precyzyjnym dostrojeniu wody do możliwości zachodzenia cyklu hydrologicznego i w zbiorze elementów dostosowania biorących udział w odprowadzaniu CO2 i ciepła z ludzkiego ciała. Jeśli „piękno jest prawdą, prawda pięknem”27, jak pisał John Keats, to całą tę debatę należy zakończyć. Teoria inteligentnego projektu nie wymaga żadnej dodatkowej obrony.

Co więcej, z tego, że właściwości materii stanowią część struktury samego świata, wynika, iż inteligentnym projektantem nie może być nikt inny niż wszechpotężna istota, która stworzyła prawa przyrody oraz właściwości materii i sprowadziła kosmos do istnienia. Ponieważ właściwości materii nie uległy zmianie od momentu powstania Wszechświata około 14 miliardów lat temu, więc precyzyjne dostrojenie – dobitniej niż jakakolwiek inna linia danych empirycznych – wskazuje, że życie na Ziemi nie jest jakimś przygodnym dodatkiem, lecz Mistrzowski Magik miał je na myśli już w chwili stworzenia. Jak ujął tę kwestię Freeman Dyson: „Wszechświat w jakimś sensie musiał wiedzieć o naszym nadejściu”28.

Albert Einstein postawił pytanie: „czy Bóg mógł stworzyć świat choć trochę inaczej?”. Biorąc pod uwagę przedstawione tutaj dane empiryczne, należy uznać, że przynajmniej w obszarze biochemii odpowiedź powinna brzmieć „nie”. Jak woda mogłaby zostać dostarczona na ląd, jeśli nie dzięki swoim unikalnym właściwościom? Czy istnieje jakiś sposób, w który atomy życia mogłyby zostać wydajnie rozprowadzone w biosferze (czy też w gruncie rzeczy dowolny analogiczny zbiór atomów w jakiejś hipotetycznej biosferze), jeżeli nie dzieje się to po prostu spontanicznie dzięki wewnętrznym właściwościom atomów lub prostym molekularnym kombinacjom tych samych czterech kluczowych atomów? Trudno też wyobrazić sobie, jak wiązania wodorowe i oddziaływanie hydrofobowe mogłyby odgrywać rolę w tworzeniu uporządkowania wyższego rzędu w komórce, jeśli nie za sprawą wykorzystania właściwości samych podstawowych, atomowych cegiełek budulcowych.

Ujmując rzecz prosto, ziemskie życie wydaje się możliwe wyłącznie dzięki zdumiewająco eleganckiemu i oszczędnemu ulokowaniu bardzo specyficznych elementów dostosowania we właściwościach materii. Żadne świadectwa nie przemawiają za tym, że mogłoby być inaczej, czyli że zamiast właściwości materii moglibyśmy mieć do czynienia z wieloma skomplikowanymi mechanizmami, które są zewnętrzne względem atomów – byłby to ogromny, mało prawdopodobny, niewydajny zbiór „zbytecznych przyczyn”, o których pisał Newton.

Gdyby mogło istnieć oparte na związkach chemicznych życie, tylko w niewielkim stopniu przypominające oparte na związkach węgla formy ziemskiego życia, to najpewniej właściwości materii musiałyby zostać precyzyjnie dostrojone równie elegancko i oszczędnie. Wygląda na to, że tworząc strukturę świata, Bóg nie miał innego wyboru.

Michael Denton

 

Oryginał: Supreme Elegance: The Fine-Tuning of the Properties of Matter for Life on Earth, „Evolution News & Science Today” 2024, August 6 [dostęp: 18 VII 2025].

Przekład z języka angielskiego: Dariusz Sagan

 

Przypisy

  1. I. Newton, Matematyczne zasady filozofii naturalnej, tłum. S. Brzezowski, Copernicus Center Press, Kraków 2020, s. 533.
  2. G. Wald, The Origins of Life, „Proceedings of the National Academy of Sciences USA” 1964, Vol. 52, No. 2, s. 606 [595–610], https://doi.org/10.1073/pnas.52.2.595.
  3. Słowa Alberta Einsteina wypowiedziane w rozmowie z Ernstem Strausem. Cyt. za: A. Calaprice, Einstein w cytatach. Pełne wydanie, tłum. M. Krośniak, Wydawnictwo Poltext, Warszawa 2014, s. 328. Por. też G. Holton, The Scientific Imagination: Case Studies, Cambridge University Press, Cambridge 1978, s. xii.
  4. Por. S.C. Wagner, Biological Nitrogen Fixation, „Nature Education Knowledge” 2011, Vol. 3, No. 10, numer artykułu: 15 [dostęp: 5 V 2025].
  5. Por. L. Pauling, The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals: An Introduction to Modern Structural Chemistry, 3rd ed., Cornell University Press, New York 2010, rozdz. 12.
  6. Por. tamże, s. 449.
  7. Por. J.D. Watson, Molecular Biology of the Gene, 3rd ed., W.A. Benjamin, Menlo Park 1976, s. 90.
  8. Por. tamże.
  9. Por. Per- and Polyfluoroalkyl Substances, „Wikipedia” [dostęp: 6 V 2025]; Carbon-fluorine Bond, „Wikipedia” [dostęp: 6 V 2025].
  10. Por. G.G. Ferenczy, M. Kellermayer, Contribution of Hydrophobic Interactions to Protein Mechanical Stability, „Computational and Structural Biotechnology Journal” 2022, Vol. 20, No. 4, s. 1946–1956, https://doi.org/10.1016/j.csbj.2022.04.025; H.J. Dyson, P.E. Wright, H.A. Scheraga, The Role of Hydrophobic Interactions in Initiation and Propagation of Protein Folding, „Proceedings of the National Academy of Sciences USA” 2006, Vol. 103, No. 35, s. 13057–13061, https://doi.org/10.1073/pnas.0605504103; C. Pace et al., Forces Contributing to the Conformational Stability of Proteins, „The FASEB Journal” 1996, Vol. 10, No. 1, s. 75–83, https://doi.org/10.1096/fasebj.10.1.8566551.
  11. Por. B. Feng et al., Hydrophobic Catalysis and a Potential Biological Role of DNA Unstacking Induced by Environment Effects, „Proceedings of the National Academy of Sciences USA” 2019, Vol. 116, No. 35, s. 17169–17174, https://doi.org/10.1073/pnas.1909122116.
  12. C. Tanford, How Protein Chemists Learned about the Hydrophobic Factor, „Protein Science” 1997, Vol. 6, No. 6, s. 1365 [1358–1366], https://doi.org/10.1002/pro.5560060627 [wyróżnienie zgodnie z oryginałem cytatu].
  13. Por. L.J. Henderson, The Fitness of the Environment: An Enquiry into the Biological Significance of the Properties of Matter, The McMillan Company, New York 1913. Henderson komentuje: „W ciągu dnia człowiek średniego wzrostu produkuje, wskutek aktywności swojego metabolizmu, blisko kilogram dwutlenku węgla. Cały ten dwutlenek węgla musi zostać usunięty z ciała. Trudno wyobrazić sobie, za pomocą jakich chemicznych i fizycznych mechanizmów ciało mogłoby pozbyć się tak ogromnej ilości materiału, gdyby nie to, że z płuc […] [dwutlenek węgla] może zostać odprowadzony do powietrza, w którym ten gaz występuje w niewielkich ilościach. Gdyby dwutlenek węgla nie znajdował się w stanie gazowym, jego wydalenie stanowiłoby najtrudniejsze zadanie fizjologiczne. Gdyby nie był zaś łatwo rozpuszczalny, to wiele pospolitych procesów fizjologicznych byłoby niemożliwych” (tamże, s. 139–140).
  14. Por. B.D. Rose, Clinical Physiology of Acid-Base and Electrolyte Disorders, McGraw Hill, New York 1977. Autor tej książki, Burton D. Rose, zamieścił w niej następujący komentarz: „Obliczenia pokazują, że ze względu na łatwość, z jaką dwutlenek węgla (a wraz z nim jony wodorowe) może być wydychany, ochronna zdolność buforu wodorowęglanowego wzrasta od 10 do 20 razy (w porównaniu ze zwykłym buforem) i bufor ten jest znacznie wydajniejszy niż »zwykły bufor« działający nawet przy optymalnym pH” (tamże, s. 176). Por. też wypowiedź innych autorów: „Połączenie kwasowości i ochronnej zdolności H2CO3 wraz z lotnością CO2 zapewnia mechanizm o niezrównanej wydajności, utrzymujący stały poziom pH w układach, które tak jak organizmy żywe są nieustannie zaopatrywane w kwasowe produkty metabolizmu” (J.T. Edsall, J. Wyman, Biophysical Chemistry, Vol. 1, Academic Press, New York 1958, s. 550).
  15. Tak pisze na ten temat Henderson: „U takiego zwierzęcia, jak człowiek, którego metabolizm jest bardzo intensywny, ciepło jest najważniejszym produktem do usunięcia i stale jest odprowadzane w dużych ilościach. Do tego celu dostępne są tylko trzy ważne środki: przewodzenie, promieniowanie i parowanie wody. Względna użyteczność tych trzech metod różni się w zależności od temperatury środowiska. W niskich temperaturach woda paruje tylko w niewielkich ilościach, ale w temperaturze ciała albo wyższej do utraty ciepła w ogóle nie może dochodzić wskutek przewodzenia ani promieniowania, a więc zależy to wyłącznie od parowania” (L.J. Henderson, The Fitness of the Environment, s. 102–103).
  16. Por. tamże, s. 81; Specific Heat of Common Materials – Engineering Reference, „The Engineering ToolBox” [dostęp: 6 V 2025].
  17. Por. L.J. Henderson, The Fitness of the Environment, s. 106; Liquids – Thermal Conductivities, „The Engineering ToolBox” [dostęp: 6 V 2025].
  18. Por. L.J. Henderson, The Fitness of the Environment, s. 102–103.
  19. Por. M. Chaplin, Explanation of the Thermodynamic Anomalies of Water (T1–T11), „Water Structure and Science” 2016, October 14 [dostęp: 6 V 2025].
  20. Por. F. Hoyle, The Universe: Past and Present Reflections, „Engineering & Science” 1981, Vol. 11, s. 12 [8–12] [dostęp: 6 V 2025]. Tak brzmi oryginalna wypowiedź Hoyle’a: „Zdroworozsądkowa interpretacja faktów wskazuje, że jakiś superintelekt manipulował fizyką, a także chemią i biologią, a w przyrodzie nie istnieją żadne ślepe siły, o których warto mówić” (przyp. tłum.).
  21. Por. M. Denton, Fenomen wody. Doskonałe przystosowanie wody do istnienia człowieka i życia na Ziemi, tłum. Z. Kościuk, „Wyjątkowy Gatunek”, Fundacja En Arche, Warszawa 2023, rozdz. 1.
  22. Por. P. Ball, H2O: A Biography of Water, Weidenfeld and Nicolson, London 1999, s. 26.
  23. Lepkość lodu jest 10 rzędów wielkości mniejsza od lepkości większości skał skorupy ziemskiej. Por. Y. Shi, J. Cao, Lithosphere Effective Viscosity of Continental China, „Earth Science Frontiers” 2008; Vol. 15, No. 30, s. 82–95, https://doi.org/10.1016/S1872-5791(08)60064-0; G.V. Middleton, P.R. Wilcock, Mechanics in the Earth and Environmental Sciences, Cambridge University Press, New York 1994, s. 84.
  24. Por. L.J. Henderson, The Fitness of the Environment, s. 126.
  25. Por. N.N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2nd ed., Elsevier Science, Jordan Hill 2012, s. 223–224. Woda rozszerza się po zamarznięciu bardziej niż jakakolwiek inna substancja. Na temat pięciu znanych substancji, które rozszerzają się po zamarznięciu, por.: Water, „Wikipedia” [dostęp: 6 V 2025]; Germanium, „Wikipedia” [dostęp: 6 V 2025]; Gallium, „Wikipedia” [dostęp: 6 V 2025]; Bismuth, „Wikipedia” [dostęp: 6 V 2025]; Antimony, „Wikipedia” [dostęp: 6 V 2025].
  26. Por. M. Denton, Niesamowita komórka. O drobince materii, która nie ma sobie równych, tłum. G. Smółka, „Wyjątkowy Gatunek”, Fundacja En Arche, Warszawa 2024.
  27. J. Keats, Oda do greckiej urny, tłum. Z. Przesmycki [dostęp: 7 V 2025].
  28. F. Dyson, Energy in the Universe, „Scientific American” 1971, Vol. 225, No. 3, s. 59 [50–59].

Literatura:

1. Antimony, „Wikipedia” [dostęp: 6 V 2025].

2. Ball P., H2O: A Biography of Water, Weidenfeld and Nicolson, London 1999.

3. Bismuth, „Wikipedia” [dostęp: 6 V 2025].

4. Calaprice A., Einstein w cytatach. Pełne wydanie, tłum. M. Krośniak, Wydawnictwo Poltext, Warszawa 2014.

5. Carbon-fluorine Bond, „Wikipedia” [dostęp: 6 V 2025].

6. Chaplin M., Explanation of the Thermodynamic Anomalies of Water (T1–T11), „Water Structure and Science” 2016, October 14 [dostęp: 6 V 2025].

7. Denton M., Fenomen wody. Doskonałe przystosowanie wody do istnienia człowieka i życia na Ziemi, tłum. Z. Kościuk, „Wyjątkowy Gatunek”, Fundacja En Arche, Warszawa 2023.

8. Denton M., Niesamowita komórka. O drobince materii, która nie ma sobie równych, tłum. G. Smółka, „Wyjątkowy Gatunek”, Fundacja En Arche, Warszawa 2024.

9. Dyson F., Energy in the Universe, „Scientific American” 1971, Vol. 225, No. 3, s. 50–59.

10. Dyson H.J., Wright P.E., Scheraga H.A., The Role of Hydrophobic Interactions in Initiation and Propagation of Protein Folding, „Proceedings of the National Academy of Sciences USA” 2006, Vol. 103, No. 35, s. 13057–13061, https://doi.org/10.1073/pnas.0605504103.

11. Edsall J.T., Wyman J., Biophysical Chemistry, Vol. 1, Academic Press, New York 1958.

12. Feng B. et al., Hydrophobic Catalysis and a Potential Biological Role of DNA Unstacking Induced by Environment Effects, „Proceedings of the National Academy of Sciences USA” 2019, Vol. 116, No. 35, s. 17169–17174, https://doi.org/10.1073/pnas.1909122116.

13. Ferenczy G.G., Kellermayer M., Contribution of Hydrophobic Interactions to Protein Mechanical Stability, „Computational and Structural Biotechnology Journal” 2022, Vol. 20, No. 4, s. 1946–1956, https://doi.org/10.1016/j.csbj.2022.04.025.

14. Gallium, „Wikipedia” [dostęp: 6 V 2025].

15. Germanium, „Wikipedia” [dostęp: 6 V 2025].

16. Greenwood N.N., Earnshaw A., Chemistry of the Elements, 2nd ed., Elsevier Science, Jordan Hill 2012.

17. Henderson L.J., The Fitness of the Environment: An Enquiry into the Biological Significance of the Properties of Matter, The McMillan Company, New York 1913.

18. Holton G., The Scientific Imagination: Case Studies, Cambridge University Press, Cambridge 1978.

19. Hoyle F., The Universe: Past and Present Reflections, „Engineering & Science” 1981, Vol. 11, s. 8–12 [dostęp: 6 V 2025].

20. Keats J., Oda do greckiej urny, tłum. Z. Przesmycki [dostęp: 7 V 2025].

21. Liquids – Thermal Conductivities, „The Engineering ToolBox” [dostęp: 6 V 2025].

22. Middleton G.V., Wilcock P.R., Mechanics in the Earth and Environmental Sciences, Cambridge University Press, New York 1994.

23. Newton I., Matematyczne zasady filozofii naturalnej, tłum. S. Brzezowski, Copernicus Center Press, Kraków 2020.

24. Pace C. et al., Forces Contributing to the Conformational Stability of Proteins, „The FASEB Journal” 1996, Vol. 10, No. 1, s. 75–83, https://doi.org/10.1096/fasebj.10.1.8566551.

25. Pauling L., The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals: An Introduction to Modern Structural Chemistry, 3rd ed., Cornell University Press, New York 2010.

26. Per- and Polyfluoroalkyl Substances, „Wikipedia” [dostęp: 6 V 2025].

27. Rose B.D., Clinical Physiology of Acid-Base and Electrolyte Disorders, McGraw Hill, New York 1977.

28. Shi Y., Cao J., Lithosphere Effective Viscosity of Continental China, „Earth Science Frontiers” 2008, Vol. 15, No. 30, s. 82–95, https://doi.org/10.1016/S1872-5791(08)60064-0.

29. Specific Heat of Common Materials – Engineering Reference, „The Engineering ToolBox” [dostęp: 6 V 2025].

30. Tanford C., How Protein Chemists Learned about the Hydrophobic Factor, „Protein Science” 1997, Vol. 6, No. 6, s. 1358–1366, https://doi.org/10.1002/pro.5560060627.

31. Wagner S.C., Biological Nitrogen Fixation, „Nature Education Knowledge” 2011, Vol. 3, No. 10, numer artykułu: 15 [dostęp: 5 V 2025].

32. Wald G., The Origins of Life, „Proceedings of the National Academy of Sciences USA” 1964, Vol. 52, No. 2, s. 595–610, https://doi.org/10.1073/pnas.52.2.595.

33. Water, „Wikipedia” [dostęp: 6 V 2025].

34. Watson J.D., Molecular Biology of the Gene, 3rd ed., W.A. Benjamin, Menlo Park 1976.

Liczba wyświetleń: 25
Tagi: Albert Einstein, aminokwas, amoniak, atmosfera, atom, azot, białko, biochemia, biologia, biomateria, biosfera, Bóg, bufor wodorowęglanowy, Burton D. Rose, cel biologiczny, Charles Tanford, chemia, chemia białek, chemia organiczna, ciepło, ciepło utajone parowania wody, ciepło właściwe, ciepło właściwe azotu, cykl hydrologiczny, cząsteczka biologiczna, cząsteczka wody, Dariusz Sagan, dostosowanie, dostosowanie środowiska, dwutlenek węgla, dwuwarstwa lipidowa błony komórkowej, elektron, elektroujemność, fałdowanie białek, fizyka, fluor, forma życia, fotosynteza, Fred Hoyle, Freeman Dyson, funkcja biologiczna, funkcja fizjologiczna, George Wald, gleba zatrzymująca wodę, harmonijka beta, helisa alfa, helisa DNA, hipotermia, hydrosfera, inteligentny projekt, inteligentny projektant, Isaac Newton, jądro komórkowe, John Keats, jon wodorowy, komórka, kosmos, krew, kwas nukleinowy, kwas węglowy, kwasowość, lądowa forma życia, Lawrence J. Henderson, lepkość lodu, lepkość wody, Linus Pauling, makrocząsteczka biologiczna, materia, materia ożywiona, mechanizm, metabolizm tlenowy, metal przejściowy, Michael Denton, mikropor, minerał, mitochondrium, napięcie powierzchniowe wody, niepolarny związek hydrofobowy, oddychanie, oddziaływanie hydrofobowe, ogień, okresowy układ pierwiastków, organizm endotermiczny, organizm lądowy, organizm oddychający powietrzem, organizm stałocieplny, organizm żywy, parowanie wody, piękno, polarna cząsteczka niehydrofobowa, powietrze, prawda, prawo biologii, prawo chemii, prawo przyrody, precyzyjne dostrojenie, proces biochemiczny, proces fizjologiczny, proces życiowy, projekt, projekt przyrody, promieniowanie, prostota, przewodność cieplna, przewodzenie, przyroda, płuca, rdzeń hydrofobowy, rozpuszczalny gaz, rtęć, stan skupienia, stworzenie, superintelekt, temperatura ciała, temperatura środowiska, teoria inteligentnego projektu, tlen, układ biologiczny, utlenianie, węgiel, węglowodór, wiązanie chemiczne, wiązanie kowalencyjne, wiązanie wodorowe, wnioskowanie o inteligentnym projekcie, woda, wodór, wodorowęglan, wszechpotężna istota, wszechświat, wypłukiwanie minerałów ze skał, zasada wodorowęglanowa, zbyteczne przyczyny, Ziemia, związek organiczny, życie

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *



Najnowsze wpisy

Najczęściej oglądane wpisy

Wybrane tagi