26.5.2019 | Svátek má Filip


VĚDA: Vznik života (2)

26.12.2009

(první část zde)

Stáří života

V horninách o stáří zhruba 3,7 miliardy let byly nalezeny zkamenělé mikroorganismy, dokonce i vláknité mikroorganismy. To znamená, že život na zemi existoval před více jak 3,7 miliardami let, dá se však předpokládat, že život vznikl již před 3,8 miliardami let. Nejstarší horniny jsou staré zhruba 3,98 miliardy let. Pro vznik života je tedy vymezena poměrně krátká doba 170 milionů let, což pravděpodobnost náhodného vzniku života zmenšuje.

Termodynamika živých systémů

První zákon termodynamický neboli zákon zachování hmoty a energie nám říká, že celková energie vesmíru nebo nějaké jeho izolované části bude stejná před transformací i po ní.

Druhý zákon termodynamiky praví, že tok energie v přírodě při irrevesibilních dějích směřuje vždy k rovnoměrnějšímu rozdělení energie ve vesmíru.

Protože jsou důležité makromolekuly živých systémů, jako jsou DNA, RNA, bílkoviny aj., podstatně bohatší na energii než jejich prekurzory, nemohly by podle klasické termodynamiky spontánně vzniknout. Je tedy nezbytné definovat mechanismus zodpovědný za vývoj a udržení organizovaných stavů těchto molekul. Za rovnovážných stavů je z termodynamického hlediska vznik organizovaných struktur extrémně nepravděpodobný a problém neřeší ani dlouhé časové období, protože čas pracuje ve prospěch rovnováhy.

V živých systémech je Gibbsova volná energie, ve srovnání s jednoduchými sloučeninami z nichž jsou tvořeny, poměrně velká. V živých rostlinách představuje tok energie soustavou především sluneční záření. Rostliny disponují mechanismem, který dovede tuto energii přeměnit na nezbytnou užitečnou práci. Neznáme však mechanismus, který by přeměnil sluneční energii na nezbytnou práci umožňující vytvoření živých systémů z jednoduchých i složitějších prekurzorů.

Konfigurační energie

Aperiodicita nukleových kyselin a bílkovin je charakteristická pro živé systémy, které nesou nějakou informaci. Organizované soustavy jako krystaly nebo náhodně vzniklé polymery nemůžeme definovat jako živé pro nedostatek specificity. Tvorba složitých biologických polymerů, jako jsou nukleové kyseliny a bílkoviny, zahrnuje změnu chemické energie, tepelné entropie a konfigurační entropie. Pokud má vzniknout z náhodného polymeru specifický polymer je k tomu třeba "konfigurační energie". Tu však nejsou neživé systémy schopny vytvořit. Konfigurační energie je nezbytná při syntéze DNA a bílkovin. Nedostatek známých prostředků spojení energie s konfigurační entropickou prací potřebnou pro tvorbu DNA a bílkovin je ještě mnohem závažnější v případě tvorby živého systému. Buďto byl tok energie převeden na práci, zejména práci potřebnou pro vybudování specifické struktury, dosud neznámým mechanismem nebo se jednalo o skutečný zázrak.

Nahodilost vzniku života

Nahodilost vzniku života je možno počítat z termodynamického hlediska. Chceme-li syntetizovat protein obsahující 101 aminokyselin, pak vzrůst volné energie je přibližně 300 kcal/mol. Dalších 159 kcal/mol je třeba na překódování polypeptidu na protein. Protože model nahodilosti nepředpokládá žádnou závislost mezi tokem energie a tvorbou sekvence, lze frakci polypeptidů se správnou sekvencí vypočítat pomocí rovnovážné termodynamiky. Pravděpodobnost vzniku jednoho proteinu o obsahu 101 aminokyselin za 5 miliard let je 1: 1045. Z toho je zřejmé, že nahodilost při vzniku života můžeme vyloučit; v současné době se v seriozní vědecké literatuře už neuvádí.

Neodarwinistický přirozený výběr.

Když se ukázalo nepravděpodobné, že množící se organismy vznikly náhodnými interakcemi, hledala se jiná vysvětlení vzniku života. Jedním z nich je neodarwinistická teorie přirozeného výběru. Ta předpokládá vytvoření "metabolického motoru", který bude následně schopen usměrnit tok energie systémem. Takto usměrněný tok energie pak podle předpokladu umožňuje konání nejen chemické a tepelné entropické práce, ale i konfigurační entropické práce při výběru vhodných látek a překódování vzniklého polymeru. Takový systém musí nést ve své struktuře minimální informaci pro svou vlastní syntézu a kontrolní mechanismy, které vytvářejí požadované kopie. Něco takového se u neživých systémů nedá předpokládat. Přirozený výběr je uznávaným principem diferencované reprodukce, který předpokládá existenci alespoň dvou odlišných typů molekul schopných autoreplikace. Jinými slovy (Ludwiga von Bertalanffyho) výběr, tj. přednostní přežívání "lepších" prekurzorů života, už sám o sobě předpokládá samoudržování složitých, otevřených systémů, mezi nimiž je možná kompetice; výběr tudíž nemůže být vysvětlením pro vznik těchto systémů samotných. Dá se říci, že prebiotický přirozený výběr je sám o sobě protimluvou.

Vrozená tendence hmoty k uspořádání.

Experimentálně bylo prokázáno, že vazebné preference mezi jednotlivými aminokyselinami nehrají roli při kódování proteinu. Totéž platí i pro DNA.

Specifičnost uspořádání polymerů v živých organismech.

Podle fyzikálních a chemických zákonů, s použitím chemické a tepelné entropické práce je možno připravit polymery podobné těm, které známe z živých organismů. Takto připravené polymery však postrádají specifičnost, která je charakteristická právě pro živé organismy. Aby DNA nesla nějakou genetickou informaci musí mít specifickou sekvenci. Pro takovéto specifické uspořádání musí být dodána také plná dávka konfigurační entropické práce. Tu může dodat při laboratorních pokusech experimentátor manipulací s podmínkami při prebiotických modelových pokusech (např. výběrem jen L-aminokyselin při syntéze polypeptidů). Nikdo zatím neukázal, jak vytvořit informační vzorce sekvencí přirozenými chemickými a fyzikálními procesy bez nelegitimní úlohy badatele. V posledních čtyř stech letech se uspořádané přírodní jevy vysvětlují deduktivním spojováním pozorovaných jevů s přirozenými příčinami. S objevem informačních molekul, DNA a proteinů, které se vyznačují specifickou složitostí, a nikoli řádem, se situace dramaticky změnila. Právě objev DNA a nutnost jejího specifického uspořádání v živých organismech, navýsost zpochybnil vznik samovolného vzniku života, takže dnes i zarytí ateisté připouští existenci Stvořitele.

Operační věda a věda o počátku.

Moderní věda se již od svého počátku zabývá hledáním a popisováním uspořádané struktury opakujících se událostí v přírodě. Prostřednictvím opakovaných pozorování se zaměřuje na skupinu událostí, které se sobě podobají. Teorie, které můžeme ověřit jsou označovány jako operační teorie a oblast operačních teorií se nazývá "operační věda". V operační vědě je působení Boha zcela nelegitimní. Pokud by někdo vysvětloval, zatím nepochopenou zákonitost zásahem Boha, jednalo by se spíš o lenost hledat přirozené vysvětlení.

Teorie o počátku (věda o počátku) nemohou být vysvětlovány a nemohou být vyvráceny empirickou zkouškou, i kdyby byly chybné, což je možné u teorií v operační vědě. Nedělat rozdíl mezi vědou o počátku a operační vědou vede k nedorozuměním, na základě kterých je vylučován Bůh z vědy o počátku. Moderní vědecká tradice se z velké části vyvinula v oblasti, kterou označujeme jako operační věda s jejím důrazem na opakované jevy a ověřitelné hypotézy. Protože se oprávněně odmítá možnost nadpřirozeného vlivu na opakující se procesy v přírodě, odmítá se jeho možné působení i v otázce vzniku. Z tohoto důvodu mnozí vědci nejsou schopni akceptovat, že Jedinečné stvoření stvořitelem mimo vesmír je věrohodným názorem vědy o počátku. Jestli vědecké analyzy ukazují, že navrhované mechanismy vedou k závěru, že chemická evoluce je nepravděpodobná, pak je nutno uvažovat o alternativě Stvořitele. Musíme si být však vědomi toho, že přírodovědnými metodami nejsme schopni definitivně odpovědět na otázku vzniku života.

Křesťanská představa o stvoření vesmíru Stvořitelem, který se neřídí rozmarem a nezasahuje do zákonů, které sám uvedl do chodu, dala základ moderní experimentální vědě. Moderní vědec, při svém studiu přírody automaticky předpokládá, že příroda je řízena zákony a zákonitostmi, které on pouze objevuje. Církev od počátku zpochybňovala a zakazovala magii. Teprve pod vlivem východních náboženství v renesanci, se rozšířila víra v zasahování nadpřirozených sil (čarodějnictví) do přírodních zákonů se všemi neblahými důsledky, různé okultní praktiky, astrologie a jiné pověry. Totéž můžeme pozorovat i nyní u některých lidí, kteří se jinak zaklínají vědou. Do přírodních zákonů může zasahovat jedině Bůh, který je stvořil a těmto zásahům říkáme zázraky. Můžu věřit na zázraky, ale ne na nepravděpodobné věci.

Literatura:
Ch. B. Thaxton, W. L. Bradleye a R.L. Olsen "Tajemství vzniku života.
J.Sarfari: Origin of life: Instability of building blocks.
A.V. Chaldwick : Abiotic origin in life: A theory in crisis.
E.A. Doherty: Ribozyme structures and mechanisms.
B.Wiker: Výsada života na zemi.



ROZHOVOR: Dceřino onemocnění nám více dalo, než vzalo
ROZHOVOR: Dceřino onemocnění nám více dalo, než vzalo

V roce 2016 se Elišce Hladové a jejímu partnerovi narodila Beátka. Až do té chvíle netušili, že dcerka nebude v pořádku. Přišla však na svět s Treacher Collinsovým syndromem...

Diskuse


Václav Dostál
13:09
11.1.2010

indian
13:57
11.1.2010

V.Dostál
17:24
11.1.2010

Suchoř
19:57
11.1.2010

indian
23:37
11.1.2010

Suchoř
23:58
11.1.2010

indian
9:40
12.1.2010

Dee
11:02
15.1.2010

Suchoř
20:11
15.1.2010

indian
15:14
18.1.2010

indian
15:13
18.1.2010

indian
15:15
18.1.2010

Suchoř
23:03
9.1.2010

V.Dostál
15:07
10.1.2010

Suchoř
18:14
10.1.2010

indian
19:36
10.1.2010

V.Dostál
10:27
11.1.2010

indian
10:57
11.1.2010

Václav Dostál
14:52
9.1.2010

Václav Dostál
15:04
9.1.2010

Václav Dostál
15:07
9.1.2010

Suchoř
20:53
9.1.2010

V.Dostál
15:43
10.1.2010

Suchoř
21:26
9.1.2010

V.Dostál
15:13
10.1.2010

Suchoř
10:30
11.1.2010

Václav Dostál
15:14
9.1.2010

Suchoř
21:52
9.1.2010

V.Dostál
15:55
10.1.2010

Suchoř
19:30
10.1.2010

Suchoř
22:05
9.1.2010

Václav Dostál
15:25
9.1.2010

Suchoř
22:09
9.1.2010

Suchoř
20:40
9.1.2010

Suchoř
22:19
9.1.2010

indian
10:02
11.1.2010

Václav Dostál
10:33
9.1.2010

Václav Dostál
10:39
9.1.2010

indian
11:02
9.1.2010

Václav Dostál
10:43
9.1.2010

indian
11:00
9.1.2010

Suchoř
11:15
9.1.2010

Václav Dostál
10:18
8.1.2010

Suchoř
17:09
8.1.2010

Václav Dostál
8:52
7.1.2010

Suchoř
9:37
7.1.2010

Stoura
11:55
7.1.2010

Václav Dostál
9:34
8.1.2010

indian
13:27
9.1.2010

Suchoř
21:52
5.1.2010

Stoura
12:12
7.1.2010

Suchoř
1:31
8.1.2010

Stoura
8:32
8.1.2010

Suchoř
17:12
8.1.2010

indian
14:01
9.1.2010

Václav Dostál
19:51
5.1.2010

Suchoř
6:42
6.1.2010

Stoura
7:00
6.1.2010

Stoura
7:05
6.1.2010

Václav Dostál
13:39
5.1.2010

Stoura
14:16
5.1.2010

indian
17:08
5.1.2010

Václav Dostál
12:50
5.1.2010

Stoura
13:18
5.1.2010

indian
13:43
5.1.2010

Suchoř
21:20
5.1.2010

Václav Dostál
12:18
5.1.2010

Stoura
12:38
5.1.2010

Stoura
12:46
5.1.2010

indian
13:32
5.1.2010

Suchoř
21:12
5.1.2010

Václav Dostál
10:41
5.1.2010

počet příspěvků: 859, poslední 18.1.2010 03:15









 Neviditelný pes
Toto je DENÍK: do sítě jde obvykle nejpozději do 8.00 hod. aktuálního dne. Pokud zaspím, opiji se, zešílím nebo se zastřelím, patřičně na to upozorním - neboť jen v takovém případě vyjde Pes jindy, eventuálně nikdy.
Šéfredaktor Ondřej Neff (nickname Aston), příspěvky laskavě posílejte na adresu redakce Jiřímu Wagnerovi, redaktorovi NP (nickname JAG). Rubriku Zvířetník vede Lika.