Pochodzenie życia i zagadka informacjiCzas czytania: 7 min

Stephen C. Meyer

2022-06-08
Pochodzenie życia i zagadka informacji<span class="wtr-time-wrap after-title">Czas czytania: <span class="wtr-time-number">7</span> min </span>

Od redakcji Evolution News & Science Today: Ten artykuł stanowi część rozdziału opublikowanego w nowej 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]. Rozdział dr. Meyera publikujemy w postaci serii tekstów, w której niniejszy tekst ukazuje się jako drugi.

 

Jak już zauważyłem1, Darwin podjął próbę wyjaśnienia powstania nowych form życia z prostszych, uprzednio istniejących organizmów żywych. Niemniej jego teoria ewolucji drogą doboru naturalnego nie stanowiła próby wyjaśnienia powstania pierwszej formy życia – najprostszej komórki żywej. Tymczasem już nawet we wnętrzu najprostszych, jednokomórkowych organizmów żywych dostrzegamy przekonujące świadectwa inteligentnego projektu. Co więcej, pewna kluczowa cecha komórek żywych – o której Darwin nic nie wiedział – sprawiła, że inteligentny projekt życia stał się naukowo wykrywalny.

W 1953 roku, kiedy James Watson i Francis Crick objaśnili strukturę cząsteczki DNA, dokonali zdumiewającego odkrycia. Struktura DNA pozwala na przechowywanie informacji w postaci kodu cyfrowego złożonego z czterech znaków. Ciągi precyzyjnie zsekwencjonowanych związków chemicznych nazywanych zasadami azotowymi nukleotydów przechowują i przekazują instrukcje montażu – informację – umożliwiające tworzenie kluczowych cząsteczek i maszyn białkowych, których komórka potrzebuje, aby móc istnieć.

 

Słynna hipoteza

Francis Crick rozwinął później tę ideę za pomocą słynnej „hipotezy sekwencji”, zgodnie z którą chemiczne składniki DNA funkcjonują niczym litery w języku pisanym lub symbole w kodzie komputerowym. Tak jak litery angielskiego alfabetu mogą nieść konkretną wiadomość zależnie od swojego układu, tak też pewne sekwencje zasad chemicznych ułożonych wzdłuż szkieletu cząsteczki DNA przenoszą precyzyjne instrukcje tworzenia białek. Układ znaków chemicznych określa funkcję sekwencji jako całości. W związku z tym cząsteczka DNA ma tę samą właściwość „specyficzności sekwencji”, jaką cechują się kody i język.

Co więcej, sekwencje DNA zawierają informację nie tylko w ścisłym matematycznym sensie opisanym przez pioniera teorii informacji, Claude’a Shannona, który powiązał ilość informacji w ciągu symboli z nieprawdopodobieństwem sekwencji (oraz ze związaną z tym redukcją niepewności). Sekwencje zasad azotowych nukleotydów w DNA nie mają wyłącznie matematycznie mierzalnego stopnia nieprawdopodobieństwa, ale w DNA zawarta jest ponadto informacja w bogatszym i zwyklejszym, słownikowym sensie alternatywnych sekwencji lub układów znaków, które tworzą określony skutek. Sekwencje zasad w DNA przenoszą instrukcje. Pełnią funkcje i wywołują konkretne skutki. Nie posiadają jedynie „informacji shannonowskiej”, ale również to, co nazywamy wyspecyfikowaną lub funkcjonalną informacją.

 

Kod genetyczny

Podobnie jak precyzyjny układ zer i jedynek w programie komputerowym, zasady chemiczne w DNA przenoszą instrukcje zapisane w swoim specyficznym ułożeniu – w zgodzie z niezależną konwencją określającą znaczenie symboli, którą zwiemy kodem genetycznym. Jak przyznał biolog Richard Dawkins, „system kodowania genów jest zadziwiająco podobny do kodowania binarnego stosowanego w komputerach”2. Bill Gates zauważył, że „ludzkie DNA jest jak program komputerowy, jednak o wiele bardziej skomplikowany i zaawansowany niż jakiekolwiek oprogramowanie stworzone dotychczas przez człowieka”3. Biotechnolog Leroy Hood również opisuje informację zawartą w DNA jako „kod cyfrowy”4.

Wraz z początkiem lat sześćdziesiątych dalsze odkrycia uzmysłowiły nam, że cyfrowa informacja w DNA i RNA to zaledwie część złożonego systemu przetwarzania informacji, który stanowi zaawansowaną formę nanotechnologii podobnej do nanotechnologii ludzkiej, ale znacznie przewyższającej ją złożonością, logiką projektową i gęstością przechowywanej informacji.

Skąd wzięła się informacja w komórce? I jak powstał złożony komórkowy system przetwarzania informacji? Pytania te leżą w sercu współczesnych badań pochodzenia życia. Informacyjne cechy komórki co najmniej wyglądają na zaprojektowane. Jak ponadto szczegółowo wykazałem w książce Podpis w komórce, żadna teoria niekierowanej ewolucji chemicznej nie wyjaśnia pochodzenia informacji niezbędnej do utworzenia pierwszej komórki żywej5.

 

Zbyt duża ilość informacji

Dlaczego? W komórce znajduje się po prostu zbyt duża ilość informacji, by dało się ją wyjaśnić przez odwołanie wyłącznie do procesów przypadkowych. Natomiast próby wyjaśnienia pochodzenia informacji jako wyniku oddziaływania prebiotycznego doboru naturalnego na skutki losowych zmian muszą zakładać istnienie właśnie tego, co wymaga wyjaśnienia, czyli pokładów uprzednio istniejącej informacji genetycznej. Informacja zawarta w DNA wymyka się również wyjaśnieniu przez odwołanie do praw chemii. Teza przeciwna byłaby równoznaczna ze stwierdzeniem, że nagłówek w gazecie może powstać w wyniku chemicznego przyciągania między cząsteczkami atramentu a cząsteczkami papieru. To oczywiste, że w grę musi wchodzić coś więcej.

Naukowcy, którzy dochodzą do wniosku o istnieniu inteligentnego projektu, nie robią tego wyłącznie na tej podstawie, że procesy naturalne – przypadek, prawa lub ich połączenie – nie wyjaśniają pochodzenia informacji oraz systemów przetwarzania informacji w komórkach. Uważamy, że inteligentny projekt jest wykrywalny w układach ożywionych, ponieważ wiemy z doświadczenia, że układy zawierające duże ilości takiej informacji zawsze powstają wskutek działania przyczyn inteligentnych. Źródłem informacji wyświetlanej na ekranie komputera jest użytkownik lub programista. Informacja w gazecie pochodzi ostatecznie od autora, czyli wywodzi się z umysłu. Jak zauważył pionier teorii informacji, Henry Quastler, „tworzenie informacji zwykle związane jest z działaniem świadomym”6.

 

Informacja i uprzednio istniejąca inteligencja

Ten związek między informacją a uprzednio istniejącą inteligencją umożliwia nam wykrywanie lub wnioskowanie o aktywności inteligentnej, nawet jeśli chodzi o nieobserwowalną inteligencję, która żyła w odległej przeszłości. Archeologowie wnioskują o istnieniu starożytnych skrybów na podstawie hieroglificznych inskrypcji. Badacze SETI (poszukujący inteligencji pozaziemskiej) zakładają, że informacja zawarta w sygnałach elektromagnetycznych odbieranych z przestrzeni kosmicznej wskazywałaby na inteligentne źródło. Radioastronomowie nie natrafili jednak na żaden taki sygnał płynący z odległych układów słonecznych. Tymczasem tutaj na Ziemi biologowie molekularni odkryli informację w komórce, co – w myśl tej samej logiki, którą posiłkują się badacze biorący udział w programie SETI oraz uczeni prowadzący zwykłe rozumowania naukowe dotyczące innych informacyjnych artefaktów – wskazuje na inteligentne źródło.

DNA funkcjonuje podobnie do oprogramowania komputerowego i także zawiera wyspecyfikowaną informację. Wiemy z doświadczenia, że oprogramowanie komputerowe tworzone jest przez programistów. Mamy też ogólną wiedzę o tym, że źródłem wyspecyfikowanej informacji – czy to zawartej w hieroglifach, książkach, czy w sygnałach radiowych – zawsze jest inteligencja. Odkrycie takiej informacji w cząsteczce DNA zapewnia więc mocną podstawę do wnioskowania (lub wykrywania), że inteligencja odegrała rolę w powstaniu DNA, nawet jeśli nie byliśmy naocznymi świadkami tego zdarzenia.

Stephen C. Meyer

Oryginał: The Origin of Life and the Information Enigma, „Evolution News & Science Today” 2022, March 24 [dostęp 8 VI 2022].

 

Przekład z języka angielskiego: Dariusz Sagan

Źródło zdjęcia: Pixabay

Ostatnia aktualizacja strony: 08.06.2022

Przypisy

  1. Por. S.C. Meyer, Jakie świadectwa przemawiają na rzecz teorii inteligentnego projektu i jakie są ich teistyczne implikacje?, tłum. D. Sagan, „W Poszukiwaniu Projektu” 2022, 3 czerwca [dostęp 04 VI 2022].
  2. R. Dawkins, Rzeka genów, tłum. M. Jannasz, „Science Masters”, Wydawnictwo CiS i Oficyna Wydawnicza MOST, Warszawa 1995, s. 37.
  3. B. Gates, Droga ku przyszłości, tłum. P. Cichawa, Studio EMKA, Warszawa 1997, s. 235.
  4. L. Hood, D. Galas, The Digital Code of DNA, „Nature” 2003, Vol. 421, s. 444–448.
  5. Por. S.C. Meyer, Podpis w komórce. DNA i świadectwa inteligentnego projektu, tłum. J. Chojak-Koźniewska, „Seria Inteligentny Projekt”, Fundacja En Arche, Warszawa 2021, s. 195–362 [dostęp 27 III 2022] (przyp. tłum.).
  6. H. Quastler, The Emergence of Biological Organization, Yale University Press, New Haven 1964, s. 16.

Literatura:

  1. Dawkins R., Rzeka genów, tłum. M. Jannasz, „Science Masters”, Wydawnictwo CiS i Oficyna Wydawnicza MOST, Warszawa 1995.
  2. Gates B., Droga ku przyszłości, tłum. P. Cichawa, Studio EMKA, Warszawa 1997.
  3. Hood L., Galas D., The Digital Code of DNA, „Nature” 2003, Vol. 421, s. 444–448.
  4. Meyer S.C., Podpis w komórce. DNA i świadectwa inteligentnego projektu, tłum. J. Chojak-Koźniewska, „Seria Inteligentny Projekt”, Fundacja En Arche, Warszawa 2021 [dostęp 27 III 2022].
  5. Meyer S.C., Jakie świadectwa przemawiają na rzecz teorii inteligentnego projektu i jakie są ich teistyczne implikacje?, tłum. D. Sagan, „W Poszukiwaniu Projektu” 2022, 3 czerwca [dostęp 04 VI 2022].
  6. Quastler H., The Emergence of Biological Organization, Yale University Press, New Haven 1964.

Jedna odpowiedź do “Pochodzenie życia i zagadka informacjiCzas czytania: 7 min

  1. Czwarta koncepcja (abio)genezy życia. Poprzednie: najpierw RNA, potem najpierw metabolizm. Nastepnie nowa koncepcja: (jednak) najpierw bialka. Obecnie w celu ominiecia dylematu: co bylo pierwsze kura czy jajo? Tlumaczac na jezyk chemii: DNA, RNA czy bialka, zaproponowano: najpierw RNA i bialka:

    https://www.science.org/content/article/how-life-could-have-arisen-rna-world?utm_campaign=SciMag&utm_source=Social&utm_medium=Facebook

    ”To ostateczna zagadka kurczaka i jajka. Życie nie działa bez maleńkich maszyn molekularnych zwanych rybosomami, których zadaniem jest tłumaczenie genów na białka. Ale same rybosomy składają się z białek. Jak więc powstało pierwsze życie?

    Naukowcy mogli zrobić pierwszy krok w kierunku rozwiązania tej zagadki. Wykazali, że cząsteczki RNA mogą same wyhodować krótkie białka zwane peptydami – nie jest wymagany rybosom. Co więcej, ta chemia działa w warunkach, które prawdopodobnie występują na wczesnej Ziemi.

    „To ważny postęp”, mówi Claudia Bonfio, chemik pochodzenia życia na Uniwersytecie w Strasburgu, który nie był zaangażowany w prace. Jak mówi, badanie zapewnia naukowcom nowy sposób myślenia o budowie peptydów.

    Naukowcy badający pochodzenie życia od dawna uważali RNA za głównego gracza, ponieważ może on zarówno przenosić informacje genetyczne, jak i katalizować niezbędne reakcje chemiczne. Prawdopodobnie był obecny na naszej planecie , zanim powstało życie . Ale aby dać początek współczesnemu życiu, RNA musiałoby jakoś „nauczyć się” tworzenia białek i ostatecznie rybosomów. „W tej chwili rybosom po prostu spada z nieba”, mówi Thomas Carell, chemik z Uniwersytetu Ludwiga Maximiliana w Monachium.

    Wskazówka do tej zagadki pochodzi z wcześniejszych prac laboratoryjnych. W 2018 roku Carell i jego koledzy próbowali zrozumieć, w jaki sposób cztery „kanoniczne” zasady RNA mogły powstać z prostszych cząsteczek. We współczesnych komórkach te zasady RNA – guanina, uracyl, adenina i cytozyna – tworzą litery genetyczne w informacyjnym RNA (mRNA), które rybosomy odczytują i tłumaczą na białka. Jednak we współczesnych komórkach wszechobecne są również inne „niekanoniczne” zasady RNA, pełniące różne role. Obejmują one stabilizację wiązania między kanonicznymi RNA i „transferowymi RNA”, które pomagają rybosomom przekształcić kod genetyczny mRNA w białka.

    Carell i jego koledzy zauważyli, że niektóre z tych niekanonicznych RNA mogły zostać zsyntetyzowane z prostych cząsteczek na wczesnej Ziemi. Oni i inni wykazali, że niektóre niekanoniczne zasady mogą wiązać się z aminokwasami, elementami budulcowymi białek, co zwiększa prawdopodobieństwo, że mogą również łączyć je ze sobą w peptydy.

    Teraz zespół Carella donosi, że para niekanonicznych zasad RNA może właśnie to zrobić. Zaczęli od par nici RNA, z których każda składała się z ciągów zasad RNA połączonych ze sobą w łańcuch. Te pary nici uzupełniały się, umożliwiając im rozpoznawanie i wiązanie się ze sobą. Na jednym końcu pierwszej nici – zwanej nicią „donorową” – zawierały niekanoniczną zasadę RNA, zwaną 6 A, która jest zdolna do wiązania aminokwasu. Na końcu drugiej nici RNA – zwanej nicią „akceptorową” – dodali kolejną niekanoniczną zasadę RNA, zwaną mnm 5 U.

    Zespół Carella odkrył, że kiedy komplementarne nici RNA donora i akceptora związały się ze sobą, mnm 5 U chwycił aminokwas w t 6 A. Po dodaniu tylko odrobiny ciepła t 6 A puścił i przekazał swój aminokwas kwas do mnm 5 U, a komplementarne nici oddzieliły się i rozeszły.

    Ale proces może się powtórzyć. Druga nić donorowa zawierająca inny aminokwas mogłaby następnie wiązać się z nicią akceptorową i przechodzić przez jej aminokwas, który był połączony z pierwszą. Proces ten może stworzyć łańcuchy peptydowe o długości do 15 aminokwasów , jak donosi zespół w Nature .

    Carell i jego koledzy odkryli również, że gdy komplementarne nici RNA zawierające pary niekanonicznych zasad RNA wiążą się ze sobą, aminokwasy, które początkowo dzielą, wzmacniają wiązanie dwóch nici RNA. W rezultacie, jak mówi Bonfio, na wczesnej Ziemi tworzenie peptydów i RNA mogło być synergiczne: RNA mogło pomóc w tworzeniu peptydów, a peptydy mogły pomóc w stabilizacji i tworzeniu coraz dłuższych RNA.

    Ona i Carell twierdzą, że ta synergia mogła wytworzyć ogromną chemiczną różnorodność RNA, peptydów i ich kombinacji, które mogłyby następnie doprowadzić do powstania złożonej chemii potrzebnej do życia – a wszystko to bez potrzeby stosowania rybosomów.

    Carell przyznaje, że praca jest tylko „pierwszą odskocznią”. Naukowcy wciąż muszą wykazać, w jaki sposób nici RNA – zawierające zasady kanoniczne lub inne – mogły zostać wybrane do określonych ciągów aminokwasów potrzebnych do rzeczywistych białek. Ale dzięki jednej odskoczni, badacze pochodzenia życia mają teraz pomysł, gdzie szukać dalej.

    KOMENTARZ:

    Po kompromitacji Jacka Szostaka, ktory przed podjeciem badan opublikowal artykul, z ktorego wynikalo, ze peptydy laczyly sie z matrycowymi nicmi RNA i w ten sposob stabilizowaly i przyspieszaly synteze komplementarnych lancuchow RNA.

    Nowi badacze twierdza, ze aminokwas wystepujacy w bialkach laczy sie z sekwencja RNA i idac dalej wyprowadzili wniosek, ze moze sie polaczyc z tym pierwszym drugi, z drugim trzeci az do powstania krotkiego peptydu.

    Zeby dodac tym bajkom pozorow naukowosci zasugerowali, ze tak mogly wygladac protorybosomy. Idzmy ich tokiem myslenia: aminokwasy lacza sie w peptydy, te w pilpeptydy i co dalej?

    „Nature”, to powazne czasopismo. Jezeli artykul dotyczylby zagadnienia medycznego, to takie infantylne popluczyny, oszustowa nigdy nie przeszlyby przez sito recenzentow.

    Ewolucjonizm, czy to chemiczny czy biologiczny neodarwinowski ma zielone swiatlo na wypisywanie wszelkich kocopolow, bajek i jawnych oszustw. Zobacz tez:

    Abiogeneza: najpierw RNA, najpierw metabolizm czy najpierw białka?

    https://slawekp7.wordpress.com/2021/08/09/abiogeneza-najpierw-rna-najpierw-metabolizm-czy-najpierw-bialka/

Dodaj komentarz



Najnowsze wpisy

Najczęściej oglądane wpisy

Wybrane tagi