KAPITOLA 11
Shrnutí a závěr
Shrnutí
Chemická evoluce je všeobecně považována za vysoce přijatelný scénář pravděpodobného vzniku života na Zemi. Získala si podporu mnoha kvalifikovaných odborníků z teorie i praxe kteří ji významně modifikovali a dále propracovali. Mnohé výsledky získané těmito badateli však scénář chemické evoluce nepodpořily, spíše naopak. Jak jsme ukázali v předchozí kritické analýze, z prací a pokusů posledních třiceti let jakoby vyplýval zcela odlišný scénář, který se vyznačuje rozkladem a ne syntézou života.
Toto alternativní schéma přisuzuje prebiotické Zemi oxidující atmosféru. Objevuje se totiž stále narůstající množství důkazů existence podstatného množství molekulárního kyslíku již v ranné fázi existence země, tedy před objevením se života. Pokud byla dávná atmosféra silně oxidující, jako je na současném Marsu, chemická evoluce se nemohla uskutečnit. I kdyby však byla prebiotická atmosféra redukující nebo jen mírně oxidující, stále by převládaly procesy odbourávání nad syntézou. Polymerace makromolekul by byly ovlivněny bezpočtem vedlejších reakcí. Vodní nádrže na Zemi by obsahovaly jen nízké rovnovážné koncentrace nezbytných prekurzorů (např. pro aminokyseliny ne větší než 10-7 M). Tyto nízké koncentrace by způsobily, že by rychlosti reakcí chemické evoluce probíhající v oceánu byly vždy zanedbatelné, jak vyplývá ze zákona o působení aktivní hmoty. Podle tohoto zákona lze také předpovědět, že by libovolné koncentrační mechanismy, např. mrznutí nebo odpařování vodních nádrží, jen urychlily jak procesy odbourávání, tak procesy syntézy, které již probíhaly nižšími rychlostmi ve zředěném prostředí moří. Konečný výsledek dějů probíhajících v těchto malých nádržích by žádným výrazným způsobem nepodpořil chemickou evoluci. Názor na to, jak zředěné byly biomonomery v mořích, vychází ze skutečnosti, že prebiotická polévka, která se vyskytovala pravděpodobně po celém světě, nezanechala žádnou známou stopu v geologickém záznamu.
Protože byly koncentrace monomerů tak nízké, probíhala by spontánní polymerace jen s největšími obtížemi. Hlavním problémem nebyl nedostatek vhodných zdrojů energie, ale spíše nedostatek prostředků, pomocí nichž by byla energie dostatečně využita ke tvorbě polymerů a nepřítomnost prostředků tvorby vhodné sekvence, tj. například vhodného uspořádání aminokyselin v polypeptidu, který by tak získal určitou biologickou funkci. Tento poslední problém se vztahuje ke konání konfigurační entropické práce a představuje zcela zásadní překážku. Dotýká se stejně překonaných, současných i možných budoucích modelů chemické evoluce. Domníváme se, že tento problém je analogický problému středověkých alchymistů, kteří měli vyrobit z mědi zlato. Energie procházející systémem může konat chemickou práci a vytvořit tak jinak nepravděpodobné rozložení energie v soustavě (např. ohřívač vody). Tepelná entropie se však zdá být fyzicky nezávislá na informačním obsahu živých systémů, který jsme analyzovali a nazvali konfigurační entropií. Citovali jsme Yockeyho, že záporná termodynamická entropie (tepelná) se nevztahuje k informaci a že žádné množství energie protékající soustavou a tvorba záporné tepelné entropie nemohou vytvořit ani malé množství informace. Není možné získat zlato z mědi, jablka z pomerančů nebo informaci ze záporné tepelné entropie. Obecně rozšířená domněnka, že otevřený systém je dostatečným vysvětlením složitosti života, postrádá fyzikální podstatu. Jak jsme uvedli již dříve, nestojí tato hypotéza ani na teoretických, ani na experimentálních základech. Z našich zkušeností nevyplývá náznak toho, že by jakýkoliv mechanizmus poskytoval nezbytnou konfigurační entropickou práci. Enzymy a lidská inteligence to však běžně provádějí.
Konfigurační entropická práce má vlastně dvě podoby. Výběr nebo uspořádání vhodného chemického složení z náhodné směsi prebiotické polévky se vztahuje k "selekční" práci. Úkol uspořádat tyto vybrané monomery do vlastní sekvence polymeru s biologickou funkcí plní "kódovací" práce. Nezdá se, že by podmínky na dávné Zemi mohly poskytovat potenciálním složkám biologických systémů tyto složky konfigurační entropické práce nezbytné k tvorbě makromolekul živých buněk.
Právě tento nenaplněný požadavek konfigurační entropické práce je ústředním problémem tvorby nezbytných makromolekul, např. DNA a bílkovin, které přitom nejsou zdaleka nejsložitějšími buněčnými strukturami.
Ve snaze nalézt spojovací článek mezi neživým a živým byly v laboratoři připravovány tzv. protobuňky. Tyto struktury připomínají skutečné buňky jen v hrubých rysech, ale neexistuje u nich podobnost s vnitřním buněčným ústrojím, k němuž patří enzymy, DNA nebo buněčná membrána z fosfolipidů. Těch několik "buněčných" funkcí, které protobuňky vykazují, má původ v jednoduchých fyzikálních silách. Jakákoliv podobnost se skutečnými buněčnými procesy je tedy značně povrchní.
Zdánlivá přijatelnost obvyklé interpretace chemické evoluce se z velké části opírá o výsledky laboratorních prebiotických modelových experimentů. Ve skutečnosti je většina z těchto pokusů pravděpodobně nepřijatelná. Na rozdíl od jiných existujících experimentálních disciplin nemá "prebiotická chemie" obecně přijímaná kriteria platnosti prebiotických modelových pokusů. Následkem toho bylo pod označením "prebiotický" publikováno množství neuvěřitelných pokusů.
Naší počáteční snahou o nápravu této situace je návrh definice platného prebiotického modelového pokusu. V návaznosti na obecně přijímaný názor, že život není výsledkem nějakého rozhodujícího zásahu nadpřirozených sil, prokazujeme, že platný prebiotický modelový experiment nesmí být v žádném nelegitimním smyslu poznamenán rozhodujícím vlivem badatele. Existuje samozřejmě množství možností, jak může badatel zasahovat legitimním způsobem. Jednoduše řečeno, badatel může přiměřeně upravit podmínky provedení pokusu tak, aby odpovídaly věrohodným podmínkám na prebiotické Zemi.
Aby bylo možné posoudit míru vlivu badatele, vytvořili jsme stupnici, na níž jsou umístěny různé běžné experimentální postupy. Čím více se pokus odchyluje od pravděpodobných podmínek na dávné Zemi, tím více se v něm projevuje vliv badatele. Předpokládá se, že v úvahu budou brány pouze pravděpodobné podmínky. Na základě této stupnice se domníváme, že podmínky většiny modelových pokusů byly nepřijatelné, a proto jsme je vyloučili z oblasti legitimních modelových experimentů. To se téměř rovná odsouzení; je však třeba si uvědomit, že část vážných pochybností, které od počátku provázely tzv. prebiotickou chemii, pramenila právě ze špatně definovaných pokusných podmínek. Na jednom vědeckém zasedání zazněla v tomto duchu následující kritická připomínka : "V prebiotické chemii je dovoleno všechno." Je na vědcích z této oblasti, aby se utkali s problémem, co je a co není platný modelový pokus.
Je třeba zdůraznit jeden charakteristický rys právě uvedené kritiky. Nevybíráme si jednoduše množství detailů z chemické evoluční teorie, které tvoří slabé místo, nebo jež není možno prozatím přiměřeně vysvětlit. Tato kritika je z větší části založena na podstatných nedostatcích samotných základů této teorie. Často se tvrdí, že se kritika zaměřuje na existující neznalost. "Dejte nám více času na vyřešení těchto problémů," bývá uváděno na obranu. Konec konců abiogenese jako vědecká disciplina je velmi mladá. Mnohé z těchto problémů budou vydávány za pouhé nedostatky současného stavu výzkumu, a některé z nich jimi jistě jsou. Všimněte si však, že hlavním bodem této kritiky není to, co nevíme, ale to, co víme. Během posledních třiceti let experimentálního výzkumu počátku života bylo objeveno mnoho poznatků. S každým uplynulým rokem však kritika sílí. Samotné pokroky vědy tak zpochybňují představu, že život vznikl na Zemi spontánními (v termodynamickém smyslu) chemickými reakcemi.
V průběhu let se zvolna objevují hranice, které názorně ukazují, co lze očekávat od pouhé hmoty a energie a co může být dosaženo pouze pomocí "zásadního informačního zásahu", o kterém se zmiňuje Michael Polanyi1. Až badatelé připustí, že většina tzv. prebiotických modelových pokusů byla úspěšná jen díky důležité, ale nelegitimní úloze badatele, může započít nová fáze experimentálního výzkumu počátku života. Až do té doby však budou v literatuře o chemické evoluci i nadále pravděpodobně převládat zprávy o pokusech, v nichž badatel, podobně jako metabolizující Maxwellův démon, bude ovlivňovat pokusný systém vnějším zásahem prostřednictvím své inteligence. Takový vliv stanovuje experimentální hraniční podmínky a předpokládanou "prebiotickou" Zemi ovlivňuje či kontroluje prostřednictvím inteligence. Dokud bude tento vliv badatele přehlížen, bude se vytvářet zdání, že modelový pokus lze označit za prebiotický. Domníváme se však, že právě tento přístup vytváří překážky řešení tajemství vzniku života.
Závěr
Hlavním závěrem, který vyplývá z této práce, je, že neřízený tok energie prebiotickou atmosférou a oceánem v současnosti představuje nezdařilé a neodpovídající vysvětlení neuvěřitelné složitosti spojené i s těmi nejjednoduššími živými systémy. Toto vysvětlení je tedy pravděpodobně chybné.
Mnozí budou považovat tuto kritiku za "zajímavou", ale nedojdou ke stejnému závěru jako my. Proč budou mnozí pravděpodobně trvat na přijetí určité verze chemické evoluce? Zcela jednoduše proto, že chemická evoluce nebyla vyvrácena. Přiklonit se k vyvrácené hypotéze by bylo jistě nerozumné. Uvedli jsme pouze, že chemická evoluce je značně nepravděpodobná. Jak vyplývá z podstaty věci, to je vše, co můžeme říci. Přísně technicky vzato nemůže být chemická evoluce vyvrácena, protože není vyvratitelná. Chemická evoluce představuje spekulativní rekonstrukci jedinečné již uskutečněné události, a nelze ji tedy ověřit při opakování tohoto přírodního děje. Jak poznamenal Pirie, "Máme jen malou naději, že budeme moci někdy uzavřít tuto diskusi tvrzením 'Takto vznikl život'; nejlepší, v co můžeme doufat, je, že budeme moci říci 'Toto je jedna z cest, kterou snad mohl život vzniknout.'"
Někdo může okamžitě usoudit, že měl-li Pirie pravdu, pak není chemická evoluce součástí vědy a měla by být odložena na smetiště. Tak zřejmě uvažoval Mora, když řekl: "...lituji, ale otázka vzniku života není od Pasteurových dob záležitostí vědy."3
Takový závěr je však příliš ukvapený. Je třeba si uvědomit, že, jak jsme ukázali v kapitole 1, spekulativní podstata chemické evoluce neznamená, že by tato teorie neměla žádnou hodnotu. V soudním lékařství může spekulativní scénář v rukách dovedného právníka přesvědčit porotu o vině nebo nevině obžalovaného. Podobně je to i se scénáři chemické evoluce.
Soudní proces s sebou vždy nese riziko, že částečná pravda prezentovaná jako pravda úplná zmýlí porotu. Aby bylo nebezpečí odsouzení nevinného a osvobození viníka sníženo na minimum, je běžnou praxí soudu USA, že porota vyslechne pravděpodobné scénáře obou stran, tedy prokurátora i obhájce. Kromě toho mohou právní zástupci obou stran klást otázky i svědkům protivníka. Porota pak zvažuje nashromážděné důkazy předložené oběma stranami, a je tedy naděje, že dospěje ke spravedlivému závěru. Porota navíc vynáší rozsudek viny z hrdelního zločinu jen v případě, že o vině neexistují žádné rozumné pochybnosti.
Je jisté, že vznik života cestou chemické evoluce tak, jak je obvykle uváděn, zní přijatelně a je vědeckou veřejností široce, i když ne obecně, přijímán. Popularizace navíc zpřístupnila tuto problematiku milionům laiků způsobem až vemlouvavým. Protože chemická evoluce nemůže být vyvrácena, může být její zdánlivá přijatelnost snadno nadhodnocena a považována za skutečnost, nikoli za pouhou spekulaci.
Snad každý spekulativní přístup skýtá toto nebezpečí, které je v tomto případě obzvlášť pravděpodobné, protože důležitá otázka přijatelnosti chemické evoluce byla téměř umlčena. Věříme, že kapitoly této knihy poukazují na existenci rozumných pochyb o tom, zda se jednoduché chemické sloučeniny na prebiotické Zemi skutečně vyvinuly (či samy zorganizovaly) za vzniku prvního života. Rozhodnutí přenecháváme soudcovskému sboru.
"Toto je největší problém s nepřímými důkazy. Prokurátor má k dispozici všechny možnosti organizovaného pátrání. Odkryje fakta. Vybere jen ta, která jsou podle něho důležitá. Jakmile dospěje k závěru, že obžalovaný je vinen, jsou jediná fakta, která považuje za důležitá, ta, která ukazují na vinu obžalovaného. Proto mohou nepřímé důkazy zkreslit skutečnost. Fakta sama o sobě nemají význam. Smysl má interpretace, kterou těmto faktům přiřadíme."
"Perry Mason" - Erle Stanley Gardner*
* The Case of the Perjured Parrot (Případ křivopřísežného papouška.), Copyright 1939, by Erle Stanley Gardner.
Literatura
1. Michael Polanyi, 1967. Chem. Eng. News, 21. srpna, str.54.
2. N.W. Pirie, 1957. Annals of the New York Academy of Science 66, 369.
3. P.T. Mora, 163. Nature 199, 212.