Astrofizyk twierdzi, że „Jeszcze nie wiemy, jak, gdzie ani dlaczego powstała pierwsza forma życia”Czas czytania: 8 min

Na łamach magazynu „Universe Today” opublikowano wspaniały artykuł zatytułowany The Improbable Origins of Life on Earth [Małe prawdopodobieństwo powstania życia na Ziemi]¹. Na samym jego początku autor otwarcie przyznaje, że nie wiemy, jak powstało życie:

Jeszcze nie wiemy, jak, gdzie ani dlaczego powstała pierwsza forma życia na naszej planecie. Problem polega po części na tym, że nie dysponujemy żadną ścisłą, powszechnie akceptowaną definicją „życia”².

Autorem artykułu jest Paul M. Sutter, astrofizyk z Uniwersytetu Stanu Ohio. I trzeba przyznać, że ma on absolutną rację: aktualnie nie istnieje żadne naturalistyczne wyjaśnienie pochodzenia życia.

Czym jest życie?

Sutter proponuje kilka użytecznych definicji życia, a zaczyna od tego, co określa mianem „prostego sformułowania”:

Żywe jest to, co podlega ewolucji darwinowskiej. Inaczej mówiąc, życie podlega doborowi naturalnemu – tej nieustającej presji, która selekcjonuje cechy przekazywane nowemu pokoleniu po prostu ze względu na ich wpływ na przeżywalność².

Jeśli uznamy, że ta definicja jest do przyjęcia, to życie musi być bardzo złożone. To dlatego, że ewolucja darwinowska jest możliwa nie tylko wtedy, gdy organizmy przeżywają, ale też gdy się rozmnażają. Do przeżycia potrzebna jest zdolność do przekształcania materiałów pochodzących z otaczającego środowiska w postać energii, która zasila reakcje chemiczne życia, a do rozmnażania się niezbędna jest zdolność do tworzenia swoich kopii z zachowaniem pewnego minimalnego stopnia wierności. Oba te wymogi pociągają za sobą istnienie bardzo złożonych układów.

Tak razem z Walterem L. Bradleyem w rozdziale Did Life First Arise by Purely Natural Means (Abiogenesis)? [Czy pierwsza forma życia powstała wyłącznie za pomocą procesów naturalnych (w procesie abiogenezy)?] zamieszczonym w książce The Comprehensive Guide to Science and Faith [Wyczerpujący przewodnik po nauce i wierze] opisaliśmy minimalną złożoność życia:

Wszystkie układy ożywione (1) przetwarzają energię, (2) przechowują informację i (3) rozmnażają się. W przyrodzie te procesy są realizowane głównie przez cząsteczki należące do trzech rodzin dużych biopolimerów: białek, DNA i RNA. Zagadka, jaki był początek życia, to zasadniczo zagadka dotycząca tego, jak te trzy typy biopolimerów powstały i zgromadziły się w komórce wyposażonej w barierę utworzoną z lipidów i stanowiącej samopowielający się system³.

Sutter wydaje się nieświadomie zgadzać z tym opisem życia, ponieważ następnie zastanawia się nad tym, co jest konieczne do umożliwienia ewolucji darwinowskiej. Ostatecznie dochodzi do dokładnie tych samych trzech wymogów życia (aczkolwiek wymienionych w innej kolejności):

Aby ewolucja życia mogła zakończyć się sukcesem i aby życie mogło być czymś więcej niż zwykłymi reakcjami chemicznymi, potrzebne jest spełnienie trzech wymogów. Po pierwsze, życie musi w jakiś sposób przechowywać informację, na przykład poprzez kodowanie różnych procesów i cech. W ten sposób korzystne cechy mogą zostać przekazane z jednego pokolenia do kolejnego.

Po drugie, życie musi być zdolne do samoreplikacji. Musi potrafić tworzyć dostatecznie wierne kopie swojej struktury molekularnej, tak aby zawarta w niej informacja miała szansę zostać przekazana do kolejnego pokolenia, a także ulegała zmianom ze względu na swój wpływ na przeżywalność.

Wreszcie, życie musi katalizować reakcje. Musi wywierać wpływ na swoje środowisko – aby móc się poruszać, zyskiwać lub przechowywać energię, wykształcać nowe struktury bądź pełnić wszystkie te liczne i wspaniałe aktywności, które życie wykonuje każdego dnia⁴.

Sutter ponownie ma rację. Spełnienie tych „trzech wymogów” – „przechowywania informacji”, „samoreplikacji” i „katalizowania reakcji” – nie jest zadaniem prostym. Cały ten proces wymaga udziału złożonych cząsteczek DNA i RNA oraz maszyn molekularnych. Sutter jest tego świadomy i trafnie opisuje złożoność życia:

Życie na Ziemi wykształciło oszałamiający wachlarz maszyn chemicznych i molekularnych umożliwiających mu rozmnażanie się – menażerię tak złożoną i współzależną, że jeszcze jej w pełni nie rozumiemy. Dysponujemy jednak ogólnym obrazem. Mówiąc w wielkim uproszczeniu (nie chciałbym, aby czytelnik wziął mnie za biologa), życie wykonuje te zadania za pomocą triady narzędzi molekularnych².

Sutter słusznie wskazuje, że życie zawiera całą masę maszyn molekularnych i że w dalszym ciągu usiłujemy pojąć jego złożoność. Triada narzędzi molekularnych, o której pisze Sutter, składa się z DNA, RNA i białek.

Molekularna triada życia

Na temat DNA Sutter ma bardzo intrygujące spostrzeżenie: „Sama zdolność DNA do przechowywania ogromnych ilości informacji zakrawa na cud”².

W odniesieniu do RNA pisze on, że „przechowuje informację, ale – ponownie mówiąc samymi ogólnikami – jego głównym zadaniem jest odczytywanie instrukcji chemicznych przechowywanych w DNA i wykorzystanie ich do tworzenia ostatniego członka triady, czyli białek”². Sutter ma oczywiście rację, że RNA przechowuje (i transportuje) informację, która jest wykorzystywana do produkcji białek, ale uważam, że jednocześnie bagatelizuje on inne ważne funkcje RNA. W innej publikacji wskazywałem, że potrafimy już identyfikować „geny RNA”, które produkują RNA jako cel sam w sobie – te RNA pełnią liczne ważne funkcje komórkowe.

Pisząc o białkach, Sutter świetnie podsumowuje ich znaczenie i różnorodność:

„Białka” to ogólny, pojemny termin odnoszący się do niemal niezliczonych typów maszyn molekularnych, które wykonują różne zadania: tną cząsteczki, na powrót wiążą je ze sobą, produkują nowe, utrzymują struktury w całości, same stają się strukturami, przenoszą ważne cząsteczki z jednego miejsca do drugiego, przekształcają energię z jednej jej formy w inną i tak dalej².

Jest tutaj jednak pewien haczyk: białka są również niezbędne do replikacji DNA. Jak wyjaśnia Sutter: „DNA przechowuje informację, RNA wykorzystuje tę informację do produkowania białek, a białka oddziałują ze środowiskiem i odpowiadają za samoreplikację DNA”².

Nieredukowalna złożoność życia

Dalej Sutter dochodzi jednak do mocnego wniosku, że „współzależny” charakter tej triady wskazuje na to, iż wszystkie aspekty tego systemu muszą być obecne, aby życie mogło funkcjonować:

Współzależny charakter DNA, RNA i białek oznacza, że nie mogły one wyłonić się na początku z pierwotnego szlamu, ponieważ jeśli brakuje choćby jednego elementu, to cały system się rozpada – krzesło z trzema nogami nie może stać, gdy zabraknie jednej nogi².

Brzmi to niemalże jak opis „nieredukowalnej złożoności” – „jeśli brakuje choćby jednego elementu, to cały system się rozpada”. Sutter również tym razem ma absolutną rację: znane nam życie wymaga DNA, RNA i białek, aby mogło funkcjonować, a w związku z tym nie mogło powstać stopniowo na wczesnej Ziemi.

Ogromne wyzwanie dla teorii ewolucji chemicznej

Jak mamy zrozumieć komentarz Suttera, że „współzależny charakter” życia oznacza, że „nie mogło wyłonić się na początku z pierwotnego szlamu”? Wygląda to na ogromne wyzwanie dla teorii ewolucji chemicznej.

Z jednej strony Sutter w wielu miejscach artykułu z wyraźną przychylnością wypowiada się na temat teorii ewolucji, a drugiej – nie mam pojęcia, co sądzi on na temat teorii inteligentnego projektu. I chociaż uważa on, że życie „nie mogło wyłonić się na początku z pierwotnego szlamu”, to nie jest jasne, czy używając tych słów, chciał on otworzyć drzwi dla jakichś innych, nieokreślonych typów modeli naturalnego powstania życia. Niemniej jego argumenty dotyczące przeszkód stojących na drodze stopniowego wyjaśnienia ewolucji chemicznej – czyni nawet aluzję do nieredukowalnie złożonej natury fundamentalnych cząsteczek biologicznych – są jak najbardziej słuszne.

Miło jest znaleźć innego naukowca – niemającego powiązań z teorią inteligentnego projektu – który ma tak klarowne spojrzenie na sprawę.

Casey Luskin

Oryginał: Astrophysicist: “We Do Not Yet Know How, Where, or Why Life First Appeared”, „Evolution News & Science Today” 2024, January 31 [dostęp: 12 VII 2024].

Przekład z języka angielskiego: Dariusz Sagan

Literatura: