Jak zaczęło się życie?

70

Ani Darwin, ani inni naukowcy poprzednich wieków nie mieli pojęcia, jak złożone są najmniejsze nawet organizmy. Gdyby to wiedzieli, ewolucjonizm zapewne nigdy nie zyskałby szerszej akceptacji.

Mikroby to bardzo skomplikowane formy życia. Jednym z najlepiej poznanych jest pałeczka okrężnicy (Escherichia coli) występująca w wielu miejscach, w tym w układzie pokarmowym człowieka i zwierząt, a także w glebie. Choć zazwyczaj jest nieszkodliwym mikrobem, to jednak czasem może być groźna. Jest to niewielki organizm mający pałeczkowaty kształt, tak mały, że w jednym milimetrze mieści się ich pięćset, jeden za drugim. Choć bakteria ta jest tak bardzo mała, to jednak jest bardzo skomplikowana. Na zewnątrz każdy mikrob ma od czterech do dziesięciu długich, spiralnych wypustek (wici) służących przemieszczaniu się. Uważnie przestudiowano napęd flagelli, który jest dobrym przykładem koncepcji nieredukowalnej złożoności. Wewnątrz około dwóch trzecich mikroba składa się z ok. 40 miliardów cząsteczek wody. Poza tym jego budowa jest zdumiewająco skomplikowana. W tym przypadku oznacza to wzajemną zależnośćposzczególnych części organizmu dla ich prawidłowego funkcjonowania, a nie jedynie szereg niepowiązanych ze sobą części.

DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) jest zawierającym formuły genetyczne ośrodkiem informacji kierującym działaniem komórki, która w przypadku Escherichia coli koduje ponad cztery tysiące różnego rodzaju cząsteczek białka. DNA jest regularnym, podobnym do sznura łańcuchem kwasu nukleinowego, tak długim, iż musi tworzyć wiele pętli, aby zmieścić się w komórce. Dokładnie rzecz biorąc, jest osiemset razy dłuższy niż sam mikrob! To, jak organizm zachowuje dostęp do całej tej informacji genetycznej, przekracza naszą wyobraźnię. Białka, węglowodany, lipidy i inne specjalne molekuły tworzą około pięciu tysięcy różnego rodzaju molekuł, z których większość replikuje się wielokrotnie, tworząc zasób kilkuset milionów szczególnych molekuł w jednym tylko mikroskopijnym mikrobie. To, że coś jest małe, nie znaczy, że jest proste. To, co kiedyś nazywano prostymi formami życia, okazuje się niewiarygodnie złożone. Pytanie, jak coś tak skomplikowanego i zorganizowanego mogło powstać, jest pytaniem przekraczającym wyobraźnię.

Bitwa o spontaniczną genezę

Jeden z pionierów chemii van Helmont (1579-1644) sporządził przepis na wyprodukowanie myszy. Trzeba ukryć na strychu worek ziarna i duży kawałek żółtego sera, a wkrótce znajdzie się tam mysz! Ten eksperyment działa niemal bezbłędnie, ale trudno znaleźć kogoś, kto uwierzy, że mysz może powstać spontanicznie z ziarna i sera. Od najdawniejszych czasów aż do niedawna powszechnie wierzono, że proste organizmy powstają samorzutnie z martwej materii. Ten proces, zwany spontaniczną genezą, demonstrowano prostą naukową obserwacją. Zaprzeczanie jej było jednoznaczne z zaprzeczaniem rzeczywistości. Robaki pojawiały się w jabłkach, a wiosną żaby pojawiały się w bajorach. Ponadto sądzono, że takie paskudne organizmy jak tasiemiec nie zostały stworzone przez Boga, a zatem muszą powstawać spontanicznie w ciele człowieka. Niewielu wówczas rozumiało to, co jest jasne obecnie, że te pasożyty są zdegenerowaną formą organizmów, które niegdyś żyły niezależnie. Sądzono, że proste żyjątka powstają spontanicznie tam, gdzie się pojawiają. Obecnie wiemy, że wszystkie formy życia muszą otrzymać życie od poprzednich pokoleń. Walka o wyjaśnienie tej dyskusji była jedną z najbardziej zaciekłych w dziejach nauki i trwała przez dwa stulecia.

Jednym z pierwszych pionierów w tej walce był włoski lekarz Francesco Redi (1626-1697). Od dawna powszechnie wiedziano, że larwy much rozwijają się w gnijącym mięsie. Było to w czasach, kiedy nie istniały lodówki, a widok gnijącego mięsa nie był niecodzienny. Redi przeprowadził eksperymenty polegające na wyhodowaniu larw much w gnijących zwłokach zwierząt takich jak węże, gołębie, ryby, owce, żaby, jelenie, psy, króliki, kozy, kaczki, gęsi, kury, jaskółki, lwy, tygrysy i woły. Był zdumiony tym, że niezależnie od tego, jakiego zwierzęcia szczątków użył, zawsze znajdował w nich larwy tego samego gatunku much. Wiedział także, że latem myśliwi owijają mięso w prześcieradła, aby zapobiec zrobaczywieniu. Przyszło mu do głowy, że larwy mogą pochodzić od much, a nie powstawać spontanicznie w mięsie. Aby to zbadać, poddał gniciu mięso umieszczone w słojach — jedne z nich były otwarte, a inne zakryte gazą niedopuszczającą much. Ponieważ larwy nie pojawiły się w mięsie odizolowanym od much, Redi doszedł do wniosku, że nie powstają one spontanicznie, ale pochodzą od much.

To nie zakończyło bitwy. Niektóre poglądy potrzebują dużo czasu, aby umrzeć. Za przykładem Rediego zaangażowali się inni naukowcy. W miarę nasilania się sporu, eksperymenty polegające między innymi na podgrzewaniu różnych organicznych mieszanin w odmiennych temperaturach, w otwartych i zamkniętych pojemnikach, dawały sprzeczne rezultaty. Czasami larwy się pojawiały, a czasami nie. Ważną kwestią stało się to, czy do zaistnienia życia potrzebny jest dostęp powietrza. To dziwne, ale pogląd, że życie może powstać spontanicznie, był bardziej rozpowszechniony w XIX wieku niż w czasach Rediego. Wydaje się, że postęp czasami się cofa.

Wówczas Louis Pasteur (1822-1895), jeden z najwybitniejszych naukowców wszystkich czasów, zadał decydujący cios teorii spontanicznej genezy. Niezwykle kompetentny i twórczy Pasteur pracował nad rozmaitymi projektami naukowymi. Uratował winnice we Francji, wykazując, że mikroby atakują zebrane owoce, i opracowując metodę konserwowania winogron przy pomocy umiarkowanego ciepła likwidującego mikroby i niepsującego smaku owoców. Obecnie proces ten jest stosowany w przemyśle spożywczym i w gospodarstwach domowych, a od nazwiska Pasteura jest nazywany pasteryzacją. Pasteur wymyślił szczepionki przeciwko wąglikowi i wściekliźnie, a także zaangażował się w zwalczanie teorii spontanicznej genezy. Przy pomocy starannie opracowanych eksperymentów był w stanie odpowiedzieć na rozmaite argumenty tych, którzy opowiadali się za spontaniczną genezą. Przy pomocy naczyń z dostępem powietrza przez system syfonów wykazał, że mieszaniny organiczne nie generują spontanicznie życia, nawet jeśli mają kontakt z powietrzem. We właściwy sobie kwiecisty sposób Pasteur oświadczył: „Nigdy już doktryna o spontanicznej genezie nie podniesie się po śmiertelnym ciosie, jakim będzie dla niej ten prosty eksperyment”1.

Ale Pasteur się pomylił! Choć jego eksperymenty wyraźnie wykazały, że życie może powstawać tylko z innego życia, a zarówno mikrobiologia, jak i medycyna potwierdza ten pogląd, na horyzoncie pojawiły się inne opinie. W Anglii w 1859 roku Karol Darwin opublikował swoją słynną książkę O pochodzeniu gatunków, w której wyraził pogląd, że rozwinięte organizmy stopniowo wyewoluowały z prostszych w procesie doboru naturalnego, w którym najlepiej przystosowane organizmy przetrwały kosztem gorzej przystosowanych. W końcu pogląd ten ostatecznie skomplikował kwestię spontanicznej genezy. W O pochodzeniu gatunków Darwin  nie bronił teorii spontanicznej genezy. W kolejnym wydaniu napisał nawet, że życie „zostało pierwotnie tchnięte przez Stwórcę”2. Jednak jego podejście otworzyło tylne drzwi teorii spontanicznej genezy, bo skoro zaawansowane organizmy mogły powstać z prostszych zupełnie samoczynnie, to dlaczego życie nie miałoby samo się wygenerować? Później Darwin zainteresował się spontaniczną genezą i zasugerował, że „w jakiejś niewielkiej ciepłej sadzawce” mogły powstać białka „gotowe przejść bardziej skomplikowane zmiany”3. Ten ostatni pogląd dobrze pasuje do rosnącego zainteresowania naturalistycznymi (mechanistycznymi) wyjaśnieniami. Takie wyjaśnienia miały na celu wyeliminowanie potrzeby działania Boga w przyrodzie. Żaden z naukowców w tamtym czasie nie miał pojęcia, jak złożone są najmniejsze nawet organizmy. Gdyby to wiedzieli, ewolucjonizm zapewne nigdy nie zyskałby szerszej akceptacji. We Francji sekularystyczne poglądy Darwina spotkały się z niewielkim poparciem. Nacjonalistyczne względy przyczyniły się do tego, że Francuska Akademia Nauk stanęła zdecydowanie po stronie Pasteura. Środowisko naukowe miało w końcu w przedziwny sposób odrzucić teorię spontanicznej genezy organizmów żyjących obecnie, ale przyjąć taki pogląd w odniesieniu do pierwszego żywego organizmu, który rzekomo pojawił się spontanicznie miliardy lat temu. Określono to mianem chemicznej ewolucji.

Chemiczna ewolucja

Na początku XX wieku, kiedy ewolucjonizm zyskiwał akceptację, uwaga środowiska naukowego skupiła się na tym, jak życie mogło powstać samorzutnie. 

W 1953 roku Stanley Miller, pracując w laboratorium pod kierunkiem laureata Nagrody Nobla Harolda Ureya na Uniwersytecie Chicagowskim, poinformował o przełomowym eksperymencie, który stał się ikoną dla zwolenników spontanicznej rozrodczości. Eksperyment miał symulować warunki na Ziemi, jakie miały istnieć, zanim powstało życie, i jakie mogły sprzyjać powstaniu żywych organizmów. Używając zamkniętej aparatury chemicznej uniemożliwiającej dostęp tlenu, Miller poddał mieszaninę gazów — metanu, wodoru, amoniaku i pary wodnej — działaniu wyładowań elektrycznych. Aparat był wyposażony w ochronną pułapkę chwytającą delikatne organiczne molekuły, które mogłyby powstać, w tym niektóre aminokwasy występujące w żywych organizmach. Eksperyment został powtórzony wielokrotnie, a przy tym był poprawiany. Miał doprowadzić do uzyskania różnych aminokwasów wchodzących w skład białek, czterech z pięciu zasad występujących w kwasach nukleinowych, jak również pewnych cukrów. Miliony studentów biologii uczyły się w o tym eksperymencie, a naukowcy i nauczyciele ogłaszali go światu raz za razem jako dowód, że życie mogło powstać samoczynnie. Przez pół wieku dyskutowano o znaczeniu tego eksperymentu. Jednak w gruncie rzeczy większość problemów pozostała nierozwiązana.

Zasadnicze pytanie, które domaga się odpowiedzi, brzmi: jak dalece eksperymenty laboratoryjne odzwierciedlają to, co rzekomo wydarzyło się dawno temu na Ziemi. Chemicy w laboratoriach, posługujący się zaawansowanym sprzętem i czystymi chemikaliami, niekoniecznie odtwarzają warunki, które mogły panować na surowej, pierwotnej Ziemi bardzo dawno temu. Być może czasami komuś uda się odtworzyć eksperymentalnie coś, co mogło się wydarzyć w przeszłości, ale nigdy nie ma co do tego pewności. Na przykład w eksperymencie Millera oczekiwane produkty były chronione w pułapce przed niszczącym działaniem źródła energii w postaci łuku elektrycznego. Użycie specjalnej pułapki ochronnej nie reprezentuje czegoś, czego należało oczekiwać na pierwotnej Ziemi.

Musimy pamiętać, że mówimy tu o pierwotnej Ziemi, na której nie było życia, laboratoriów ani naukowców. Kiedy naukowiec w laboratorium dokonuje eksperymentów, kierując się swoją inteligencją oraz korzystając z informacji i wyposażenia zdobytych na podstawie wielowiekowych doświadczeń i badań, postępuje bardziej w sposób, jakiego oczekiwalibyśmy od inteligentnego Stwórcy niż od ślepych sił działających na martwej Ziemi. Pod wieloma względami naukowiec reprezentuje stwórcze działanie Boga, a nie działanie przypadku w prymitywnych warunkach. Chemiczna ewolucja wymagałaby mnóstwa szczęśliwych zbiegów okoliczności, a nie świadomego działania naukowców w skomplikowanych laboratoriach.

Ariel. A. Roth

1 R. Vallery-Radot, The life of Pasteur, Garden City 1924, s. 109. 2 K. Darwin, O powstawaniu gatunków drogą doboru naturalnego, czyli o utrzymaniu się doskonalszych ras w walce o byt, przeł. S. Dickstein, J. Nusbaum, Warszawa 2001, s. 455. 3 The life and letters of Charles Darwin, t. 3, red. F. Darwin, London 1888, s. 18. 

[Skrót rozdziału z książki autora pt. Nauka odkrywa Boga, Wydawnictwo „Znaki Czasu”, Warszawa 2019].

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię tutaj