Ненад Тешовић: БИОЛОГИЈА У ПОТРАЗИ ЗА ОДГОВОРОМ О ПОРЕКЛУ ЖИВОТА

0

Изгледа да су све материјалне ствари састављене од чврстих честица… различито повезаних током првог стварања, промислом интелигентног Чиниоца. Јер је Он тај који их је створио и довео у ред.

интелигентни дизајн
Фото: Илустрација

А ако јесте тако, неразумно је тражити било које друго објашњење за порекло света или претварати се да би он могао настати из хаоса пуким законима природе. – Исак Њутн, Оптика (друго издање 1718), 377-378

Увод

Исак Њутн је један од најпознатијих научника свих времена. Многи га сматрају највећим генијем који је икада живео, али нерадо говоре о његовим верским уверењима. Њутн је веровао да је Бог створио свет и одлучно одбацивао атеизам.

Преко овога би се могло прећи да је у питању изузетак, али није тако. Напротив, савремену науку створили су људи истих уверења. Хероји научне револуције: Никола Коперник, Галилео Галилеј, Јохан Кеплер, Вилијам Харви, Блез Паскал и други, посветили су се откривању тајни природе управо због уверења да ће се природа показати разумљивом јер је дело интелигентног Творца по чијем смо лику и ми створени.

Од научне револуције прошло је доста времена, а најпознатија лица данашње науке су Нил Деграс Тајсон и Бил Нај (Bill Nye the Science Guy).

интелигентни дизајн
Бил Нај и Нил Деграс Тајсон са Бараком Обамом 2014. године / Фото: Википедија

Живимо у време великих иронија и парадокса где се језици, културе и читави народи одвајају од свог корена и окрећу против њега као да им само постојање зависи од порицања свог порекла. Слична судбина задесила је и науку. Иако је настала на темељима хришћанске културе и цивилизације, често изгледа да је за данашњу науку кључно веровати да је она потпуно одвојена од религије. Свака прилика се користи да се нагласи да је сав живот, па и ми сами, ту као последица неусмерених случајних процеса и да, као што Ричард Докинс каже: „нема добра, нема зла, нема ничега осим слепе немилосрдне равнодушности.“

У претходном чланку: „Шта је интелигентни дизајн – Од великана научне револуције до нових атеиста“ дат је део одговора на питање како смо дошли од Њутна до Нила Деграс Тајсона и Била Наја говорећи о развоју космологије. Овај чланак испричаће како су се слична дешавања паралелно одигравала на пољу биологије.

Деветнаести век – пад теистичке науке

Ретко ко се сећа да је у школи помињано име Немачког хемичара Фридриха Велера чији је експеримент 1828. године преокренуо наше разумевање живота.

Као професор Политехничке школе у Берлину започео је истраживања супстанци које ослобађају цијанид када се загреју. Једног дана загрејао је одређену количину амонијум цијаната, очекујући да ће ослободити цијанид. То се није десило. Топлота је изменила кристале амонијум цијаната изменивши и њихов изглед и тачку топљења. Добијени материјал, бела кристална супстанца, била је потпуно различита од типичних цијаната. Шта се десило? Нови материјал је изгледао познато. Прво је помислио да је добијен алкалоид, али је морао одбацити ту идеју пошто је мистериозна супстанца имала негативне тестове типичне за алкалоиде. Велер се окренуо литератури и свом широком образовању из хемије и медицине. Тада се сетио. Уреа! Одмах је послао писмо свом колеги Јакобу Берцелијусу: „Могу правити уреу без бубрега, чак и животињску, и људску и псећу: амонијум соли цијанске киселине су уреа“.

Експеримент је успешно поновљен у лабораторијама широм света и показао је да се хемијска једињења живих организама могу вештачки синтетисати. Иако су хемичари пре Велера синтетисали уобичајене минералне супстанце из природе, многи су претпостављали да је немогуће синтетисати једињења из живих организама, јер се сматрало да органска материја садржи мистериозне нематеријалне „виталне силе“. Као што је Фредерик Гауланд Хопкинс касније рекао, Велерово откриће означило је почетак оспоравања „примитивне вере у непремостиву границу између органског и неорганског“. Велеров рад имао је дубок утицај на научне идеје о пореклу живота дуже од једног века.

Фридрих Велер 1856 године / Фото: Википедија

Како је могуће да је Велерово откриће било довољно да увери научнике да је живот могао настати сам од себе?

Одговор је прилично једноставан – тада се није знало ништа о унутрашњој структури ћелије. Оне су сматране за „хомогене сфере протоплазме без унутрашње структуре“. Није се знало за ДНК, а биолошке информације нису постојале ни као концепт.

Појавом Дарвинове књиге „О пореклу врста“ 1859. године већина биолога се сложила да би природна селекција могла објаснити зашто биолошки системи изгледају дизајнирано. Иако није било објашњења како је живот могао настати и упркос било каквом увиду у функционисање унутрашњег света ћелије, научници са краја 19. века били су необично сигурни у тачност својих теорија. За ту самоувереност добрим делом је заслужна Велерова „Еурека!“, тј. у овом случају „Уреа!“, и начин на који су научници тог времена гледали на природу живота.

Неоправдана самоувереност имала је своје последице.

Немачки ботаниста Хуго фон Мол показао је да биљне ћелије садрже материјал богат азотом, кога је звао протоплазма. Показао је да је биљкама овај материјал неопходан за живот. Мол је касније са Швајцарским ботанистом Карлом Негелијем закључио да је протоплазма неопходна за виталне функције и заслужна за особине биљних ћелија, а да је ћелијски зид једноставна „облога која лежи на површини ћелијског садржаја, излучен од њега самог“.

Ово се показало феноменално нетачно. Ћелијски зид је засебна, запањујуће сложена структура која садржи системе капија и пролаза који контролишу проток у и из ћелије.

Ипак, Молово и Негелијево наглашавање важности садржаја ћелије добило је општу подршку 1850. године када је биолог Фердинанд Кон показао да се опис биљне протоплазме поклапа са ранијим описима „саркода“ пронађеног у шупљинама једноћелијских организама. Сматрајући да је саркод протоплазма животињских ћелија, Кон је своје идеје повезао са Моловим. Пошто је ова супстанца неопходна за живот и биљкама и животињама, Кон је закључио да је протоплазма од суштинског значаја свим живим организмима. Почевши 1857. године, серија научних радова које су објавили научници Франц Лејдиг, Хенрих Антон де Бари, и Макс Шулц, тврдила је да ћелије могу постојати и без ћелијске мембране (иако данас знамо да не могу). Тако су научници добијали све веће оправдање сматрајући протоплазму за кључни састојак живота. Када је чувени британски научник Томас Хенри Хаксли, током свог познатог предавања у Единбургу 1868. године, објавио да протоплазма сачињава „физичку основу и материју живота“, његова тврдња је била одраз општеприхваћеног консензуса.

Пошто је протоплазмична теорија дефинисала хемијску основу живота, изгледало је прихватљиво да су се прави хемијски елементи, у правом окружењу, могли помешати и направити једноставну протоплазмичну супстанцу. Ако је тако, порекло живота се могло објаснити аналогијом са једноставном хемијском реакцијом, као када се водоник и кисеоник споје и добије се вода. Ако се вода може добити комбинацијом два састојка толико другачија од ње, као што су водоник и кисеоник, онда је можда и живот могао настати комбиновањем једноставних хемијских састојака који сами за себе немају очигледних сличности са живом протоплазмом.

Тако се захваљујући серији погрешних претпоставки наука самоуверено приближавала објашњењу спонтаног настанка живота из неживе материје. Прве материјалистичке теорије о настанку живота почеле су се појављивати 1860-их година. Имајући у виду тадашњи степен увида у биологију ћелије, ове теорије су током наредних 90 година биле довољне да објасне настанак живота у оквирима научних сазнања тог периода.

Прве теорије настанка живота

Томас Хенри Хаксли и Ернст Хекел били су прва два научника који су понудили теорије које покушавају да објасне како је живот настао од неживих хемијских супстанци. Иако је Хаксли био Британац, а Хекел Немац, имали су заједничка уверења. Обојица су одбацивали витализам и били одлучни заступници Дарвиновог погледа на настанак врста. Обојица су били ревносни материјалисти и обојица су прихватали и заступали протоплазмичну теорију живота. Обојица су формулисали теорију абиогенезе која је допринела превласти материјалистичког становишта у науци тог доба.

Хаксли је замишљао да се настанак живота десио у виду једноставне двостепене хемијске реакције у којој су угљеник, водоник, азот и кисеоник, прво међусобно реаговали како би се створила вода, угљена киселина и амонијак. Веровао је да су се ове компоненте затим помешале створивши протоплазму, хемијску суштину живота.

Истовремено у Немачкој, Хекел је говорио о „унутрашњим конструктивним силама“ и „формативним тенденцијама“ материје, сматрајући их њеним основним особинама налик кристализацији, и узроку само-стварања живота. Тврдио је да су узроци који производе облик исти и у неорганским кристалима и живим организмима. Тако је за Хекела настанак живота био објашњен спонтаном кристализацијом „безличним груменчићима протеина“ од простијих једињења угљеника. Хекел је веровао да су први формирани једноћелијски организми, које је звао Монера, постепено добијали једноставније структуре како су присвајали нови материјал из околине. Затим, због своје полу-течне конституције ове примитивне ћелије би настављале са унутрашњим преуређивањем током времена. У сваком случају, кључни корак у процесу абиогенезе био је завршен спонтаном кристализацијом „хомогених мрвица протоплазме“.

Хаксли је, као и многи други научници тог доба, сматрао да се живи свет врло мало разликује од неорганских кристала. Кључне особине живота објашњаване су постојањем простих хемијских супстанци. На пример, Немачки научник Едвард Флугер сматрао је да је присуство угљеника и азота разликује „живе“ протеине од „мртвих“. Поистовећујући срж живота са неким хемијским једињењем научници 1870-их и 1880-их година (Флугер – „живи протеини“, Лоев – „активни протеини“, Вајзман – „биофоре“, Негели – „пробионти“, Хекел и Хаксли – „хомогена протоплазма“) учинили су да питање настанка живота изгледа једноставно.

Захваљујући уверењу да је коначно одгонетнула мистерију настанка живота и укинула неопходност веровања у Творца, наука је добијала и религијске атрибуте. Ипак, прости модели настанка живота били су кредибилни само онолико дуго колико су њихова подједнако проста схватања природе живота држала воду.

Наредних 60 година биолози и биохемичари постепено су преиспитивали свој поглед на природу живота. Током 1890-их, научници су почели да откривају ензиме и друге врсте протеина. До 1894. године, научници су посматрали само ензиме који су катализовали реакције изван ћелије. Напредак лабораторијских техника омогућио је научницима да открију доказе о активностима ензима и унутар ћелије, а открићем ензима одговорних за метаболичке реакције као што су оксидација, ферментација, синтеза протеина и масти, нова теорија названа „ензимска теорија“ заменила је протоплазмичну теорију живота. До преласка у двадесети век већина биолога је видела ћелију као високо комплексан систем повезаних хемијских реакција, ни близу нечега што се може објаснити бледуњавим поређењем са процесом кристализације. Одређено време растућа свест о овој хемијској комплексности отежала је покушаје објашњења настанка живота, све док 1920-их и 1930-их година један руски научник није изашао са новом идејом која је поново ухватила корак са растућом научном свести о комплексности ћелије.

Опарин спасава ствар

Нову теорију еволуционе абиогенезе која је заговарала процес трансформације простих хемијских једињења у комплексне метаболичке системе који је трајао милијардама година, предложио је Руском ботаничком удружењу маја 1922. године млади совјетски биохемичар Александар Опарин. Опарин је своју теорију прво објавио на руском језику 1924. године, а дорађену верзију на енглеском 1938. године. Обе књиге су се једноставно звале „Порекло живота“ (Происхождение жизни / The Origin of Life).

Опариново интересовање за порекло живота јавило се после слушања предавања о Дарвинизму које је држао физиолог биљака и верни дарвиниста Климент Аркадијевич Тимирјазев. Историчар науке Лорен Грејем (Loren R. Graham) каже: „Како Опарин каже, Тимирјазев је описао дарвинистичку еволуцију и идеје политичке револуције тако интимно блиске да су се сводиле на исту ствар. Дарвинизам је био материјалистички, позивао је на промену у свим областима, био је атеистичан, политички радикалан, и изазивао је трансформацију мисли и политике.

Опарин је своју теорију објавио само пет година после Октобарске револуције. Живео је у Москви где су марксистичке идеје биле врло популарне, нарочито у интелектуалним круговима. На први поглед може бити чудно зашто би се ико бавио тако наизглед невезаним стварима као што је порекло живота, током тако катаклизмичних промена у друштву али, у ствари, многи марксисти тог периода били су прилично заинтересовани за тему биолошког порекла и дарвинизам. Маркс се лично дописивао са Дарвином и мислио је да Дарвинова теорија еволуције даје чврсте научне и материјалистичке темеље његовој сопственој теорији еволуције друштва.

Фридрих Енгелс, најближи сарадник Карла Маркса, чак је написао есеј о настанку првог живота. Као и Маркс, био је уверен да се велике друштвене промене дешавају у изненадним таласима који су одговор на промене материјалних услова живота и друштва. Покушао је да покаже да се слична „револуција“ десила ради стварања живота, демонстрирајући веродостојност марксистичке доктрине.

Опарин је у потпуности прихватио материјалистички поглед на свет и размишљао је како у оквиру њега да пронађе решење за настанак живота. Из Опаринових белешки види се да је сто година након Велеровог експеримента он и даље имао изразит утицај на размишљања о природи и пореклу живота. За Опарина, Велеров експеримент је представљао потврду да „нема ничег необичног или мистичног“ око процеса који се одвијају у живој ћелији „који се не могу објаснити општим законима физике и хемије.“ Поред тога, Опарин је објашњавао да, слично живим организмима, многи неоргански материјали имају уређење и структуру на хемијском нивоу. Мислио је на магнете, али пре свега на кристале за које је напомињао да су способни да се репродукују, мада не на исти начин као ћелије. Због сличности које је уочио између живог и неживог био је оптимиста да ће наука успети да објасни порекло живота обичним хемијским процесима.

Поред свега, знајући за сложеност хемијских реакција унутар ћелије, Опарин је сматрао да је повратак на становиште о спонтаном стварању нереалан. Као што је рекао: „Идеја да тако сложена структура са потпуно утврђеном, усклађеном организацијом могла настати спонтано за неколико сати… је незамислива колико и идеја да су жабе настале од мајске росе или мишеви од кукуруза“. Уместо тога, сматрао је да је биолошка организација морала настати постепено током дугог временског периода.

Александар Опарин / Фото: Пинтерест

Опаринова теорија претпоставља више засебних корака, али се цео процес може поделити у две фазе. Прва фаза објашњава како су хемијски градивни блокови живота настали од много једноставнијих хемијских елемената из земљине атмосфере и океана. Друга фаза говори како су први организми настали од њих. Погледајмо прву фазу Опариновог сценарија.

Опарин је мислио да је језгро ране земље било сачињено од тешких метала. Како се земља полако хладила, језгро се скупљало и тешки метали су бивали истискивани кроз пукотине у кори на површину, мешајући се са угљеником формирајући цементит (гвожђе карбид). На површини цементит би дошао у контакт са атмосфером, за коју је Опарин до 1936. године закључио да није садржала кисеоник. Уместо тога замислио је рану атмосферу као токсичну мешавину гасова као што су: амонијак (NH3), диатомски угљеник (C2), цијаноген (CN), водена пара и једноставни угљоводоници као што су метин (CH) и метилен (CH2). Замислио је да би ови молекули богати водоником из атмосфере реаговали са цементитом избаченим на површину, формирајући тешке угљоводонике богате енергијом, прве органске молекуле. Они би затим у реакцијама једни са другима и осталим хемијским састојцима из океана произвели аминокиселине чијим се спајањем добијају протеини.

Друга фаза Опариновог сценарија користи концепте Дарвинове еволуције да објасни трансформацију органских молекула у живе ствари. Конкретно, тврдио је да се јавила борба за опстанак између групица протеинских молекула. Ово супарништво је на крају произвело примитивне ћелије са разноликим сложеним хемијским реакцијама унутар њих.

Занимљиво је напоменути да је ово приписивање еволуционих механизама (супарништво, борба за опстанак, природна селекција) неживој материји несхватљива логичка заблуда која се среће и данас у популарној науци, и што је најчудније чак и код појединих чланова академске заједнице. Зачуђујуће је да се и данас мора наглашавати да у свету хемије и молекула нема никакве тежње за формирањем сложених биохемијских структура. Напротив, њихова синтеза је изузетно компликована, а у већини случајева немогућа чак и у најсавременијим лабораторијама. Генерисање сложених биомолекула могуће је једино претходним узимањем кључних компоненти из природе.

Наставиће се

Постави одговор

Унесите свој коментар
Упишите своје име

Ово веб место користи Акисмет како би смањило непожељне. Сазнајте како се ваши коментари обрађују.