Основи креаціонізму
Креацентр > Статті > Основи креаціонізму > Незменшувана структура життя

Незменшувана структура життя

Частина 1: аутопоез

Зазвичай наведений приклад розумного задуму апелює до: (а) незменшуваної складності та (б) деяких аспектів життя. Але складні аргументи тягнуть за собою складні спростування (обґрунтовані чи ні), і твердження, що лише деякі аспекти життя є незменшувано складними, передбачає, що інші не є такими, і тому середня людина залишається не переконаною. Тут я використовую інший принцип — аутопоез (самозародження) — щоб показати, що всі аспекти життя лежать поза досяжності натуралістичних пояснень. Аутопоез дає переконливий аргумент на користь розумного задуму в три етапи: (i) аутопоез універсальний для всіх живих істот, що робить його обов'язковою умовою життя, а не кінцевим продуктом природного відбору; (іi) зворотно-причинною, керованою інформацією, структурована ієрархія аутопоеза не зводиться до законів фізики й хімії; й (iii) існує нездоланна прірва між брудною, масовою хімією природного навколишнього середовища й абсолютно чистою, одномолекулярною точністю біохімії. Натуралістичні заперечення проти цих положень розглядаються в частині II цієї статті.

Сніжинка фото Кеннета Г. Ліббрехта.

Малюнок 1. Наведена структура. Сніжинки (ліворуч) мають шестикутну форму, тому що вода кристалізується в лід у шестикутному візерунку (праворуч). Таким чином, структура сніжинки може бути зведена до (поясненої в термінах) кристалічної структури льоду. Утворення кристалів відбувається мимохіть в охолоджуючому середовищі. Молекули енергетичного пара полягають у тверді зв'язки з виділенням тепла в навколишнє середовище, що призводить дозбільшення загальної ентропії у відповідності з другим законом термодинаміки.

Зазвичай надається приклад інтелектуального проектування (ІД; intelligentdesign, ID) звучить наступним чином: «Деякі біологічні системи настільки складні, що вони можуть функціонувати тільки тоді, коли присутні всі їхні компоненти, так що система не могла розвинути більш простої збірки, яка не містила повного механізму».1 Це визначення є тим, що біохімік Майкл Бехе назвав незменшуваною складністю в своїй популярній книзі «Чорний ящик Дарвіна», де він вказав на такі приклади, як каскад згортання крові й протонний молекулярний двигун у бактеріальному жгутику. Проте, оскільки Бехе апелював до складності, було висунуто багато таких самих складних спростувань, та оскільки він стверджував, що лише деякі аспекти життя були незменшувано складними, він тим самим мав на увазі, що велика частина живої структури була відкрита для натуралістичного пояснення. У результаті цих двох факторів концепція інтелектуального дизайну залишається спірною та недоведеною в популярному розумінні.

У цій статті я буду стверджувати, що всі аспекти життя вказують на розумний задум, заснований на тому, що європейський ерудит професор Майкл Поланьї у своїй статті 1968 року в Science назвав «Незменшуваною структурою життя».4 Поланьї стверджував, що живі організми мають машинну структуру, яка не може бути пояснена (або зведена до неї) фізикою та хімією молекул, з яких вони складаються. Ця концепція простіше й ширше в своєму застосуванні, ніж концепція Бехе при незменшуваній складності, і вона застосована до всього життя, а не тільки до деяких її частин.

Природа та походження біологічного дизайну

Біологи повсюдно захоплюються дивом чудових конструкцій/дизайнів», очевидних у живих організмах, і вони часто відхиляются у відразі від жахливих «конструкцій», що демонструються паразитами та хижаками для забезпечення виживання себе й свого виду. Але для натураліста це всього лише «видимі конструкції» — кінцевий результат мільйонів років метушні з мутаціями й тонкого налаштування природним відбором. Вони не вказують на космічного Конструктора, а лише на довгий та «сліпий» процес виживання найбільш пристосованих.5 Для натураліста те ж саме повинно відноситися й до походження життя — воно повинно бути емерджентною властивістю матерії. Емерджентна властивість системи — це якийсь особливий пристрій, який зазвичай не спостерігається, але може виникнути в результаті природних причин при правильних умовах навколишнього середовища. Наприклад, вихор, торнадо є емерджентною властивістю атмосферних рухів і температурних градієнтів. Відповідно, еволюціоністи нескінченно шукають ті особливі умови навколишнього середовища, які, можливо, запустили перший раунд вуглецевих макромолекул6 на їхньому довгому шляху до життя. Якщо вони коли-небудь виявлять ці унікальні умови навколишнього середовища, то зможуть пояснити життя з погляду фізики та хімії. Тобто життя тоді можна було б звести до відомих законів фізики, хімії та умов навколишнього середовища.

Проте Поланьї стверджував, що форма й функції різних частин живих організмів не можуть бути зведені (або пояснені) законами фізики й хімії, тому життя проявляє незменшувану структуру. Він не думав про походження життя, стверджуючи лише, що вчені повинні бути готові визнати неможливе, коли вони бачать його:

«Визнання деяких фундаментальних неможливостей заклало основи деяких основних принципів фізики та хімії; так само визнання неможливості розуміння живих істот з погляду фізики й хімії, далеких від встановлення меж нашого розуміння життя, направить її у правильному напрямку».7

Зменшувані та незменшувані структури

Щоб зрозуміти концепцію незменшуваних структур Поланьї, ми повинні спочатку поглянути на зменшувану структуру. Сніжинки на малюнку 1 ілюструють зводиму структуру.

Метеорологи розпізнали близько вісімдесяти різних основних форм сніжинок, і тонкі варіації на ці теми додають до суміші, щоб зробити практично нескінченну різноманітність реальних форм. Але всі вони виникають з одного виду молекул води. Як це можливо?

Малюнок 2. Незменшувана структура. Срібні монети (ліворуч) володіють властивостями площинності, округлості й відбитків на гранях і ободках, які не можуть бути пояснені з погляду кристалічного стану срібла (щільно упаковані кубики) або його природної появи як самородного срібла (праворуч).

Коли вода замерзає, її кристали приймають форму шестикутної призми. Кристали потім ростуть, з'єднуючи призму з призмою. Складні розгалужені візерунки сніжинок виникають через статистичний факт, що молекула водяної пари в повітрі, швидше за все, приєднається до своєї найближчої поверхні. Таким чином, будь-яка виступаюча опуклість буде рости швидше, ніж навколишня область кристала, тому що це буде найближча поверхня до більшості молекул пару.На шестикутній призмі є шість «горбків/опуклостей» (кутів), тому зростання буде відбуватися найбільш швидше з них, виробляючи спостережуваний шестикутний візерунок.

Сніжинки мають редуковану структуру, тому що ви можете робити їх з невеликою кількістю пару або з великою кількістю. Вони можуть бути великими або маленькими. Будь-яка молекула води так само хороша, як і будь-яка інша молекула води в їхньому формуванні. Ніщо не йде не так, якщо ви додаєте або віднімаєте одну або декілька молекул води з них. Ви можете створювати їх крок за кроком, використовуючи будь-яку й кожну доступну молекулу води. Таким чином, всі ці закономірності можуть бути пояснені (зведені) фізикою й хімією води та атмосферними умовами.

Деталі машин

Малюнок 3. Загальні незменшувано-складені компоненти машини: важіль (А), зубчасте колесо (В) і спіральна пружина (С). Всі вони зроблені з металу, але їхня детальна структура та функція не можуть бути зведені (роз'яснені) властивостями металу, з якого вони зроблені.

Щоб зрозуміти незменшувану структуру, розглянемо срібну монету.

Срібло зустрічається природним чином у мідних, свинцевих, цинкових, нікелевих і золотих рудах— рідко, майже в чистій формі, яка називається «самородним сріблом». На малюнку 2 показані задня та передня частини двох старовинних срібних монет, а також самородок рідкісної місцевої форми срібла. Кристалічна структура твердого срібла складається з щільно упакованих кубиків.Основний корпус самородка самородного срібла має знайомий блиск чистого металу, і він прийняв форму, яка відображає обсяг пам'яті, доступний, коли він був обложений з розчину грунтових вод. Чорні інкрустації являють дуже дрібні кристали срібла, які продовжували зростати, коли швидкість осадження зменшилася після того, як основне навантаження срібла було обложене з розчину.

На відміну від прекрасно структурованих сніжинок, тут немає природного процесу, який міг би перетворити щільно упаковані кубики твердого срібла в круглі плоскі диски з зображеннями людей, тварин і написів на них. Додавання більшої або меншої кількості срібла не може зробити округлість, площинність і несучі властивості зображення монет, і шукати особливі умови навколишнього середовища, було б марно, тому що ми визнаємо, що зразки зроблені людиною. Таким чином, структура монети незменшувана до фізики й хімії срібла та явно була нав'язана сріблу якимось розумним зовнішнім агентом (у даному випадку людиною).

Яким би не було пояснення, проте, незводимість структури монети до властивостей її складеного срібла становить те, що я назву «неможливістю Поланьї». Тобто Поланьї визначив цей вид незменшуванності як натуралістичну неможливість та стверджував, що вона повинна бути визнана такою науковою спільнотою, тому я просто приєдную його ім'я до принципу.

Поланьї вказав на машиноподібні структури, існуючі в живих організмах. На малюнку 3 наведені три приклади загальних компонентів машини: важіль, зубчасте колесо та спіральна пружина. Так само, як структура та функція цих загальних компонентів машини не можуть бути пояснені в термінах металу, з якого вони зроблені, так і структура й функція паралельних компонентів у житті не можуть бути зведені до властивостей вуглецю, водню, кисню, азоту, фосфору, сірки та мікроелементів, з яких вони зроблені. Існують нескінченні приклади таких незводимих структур у живих системах, але всі вони працюють за об'єднуючого принципу, званого «аутопоез».

Визначення аутопоез 

«Аутопоез» буквально означає «самовідтворення» (від грецького auto «для себе» й дієслова poiéō, що означає «я створюю або я роблю»), і це відноситься до унікальної здатності живого організму постійно відновлювати й підтримувати себе — в решті решт, до точки самовідтворення — використовуючи енергію та сировину з свого навколишнього середовища. На відміну від цього, аллопоетична система (від грецького allo «для іншого»), така як автомобільний завод, що використовує енергію та сировину для виробництва організованої структури (автомобіля), яка є чимось іншим, ніж сама (фабрика).9

Аутопоез — це унікальна й дивовижна властивість життя — нічого подібного у відомому нам Всесвіті немає. Він складається з ієрархії ненаведених структурованих рівнів. Вони включають в себе: (I) компоненти з ідеально чистим складом, і (II) компоненти з вельми специфічною структурою, (III) компоненти, які функціонально інтегровані, (IV) всебічно регульовані та інформаційно-керовані процеси, і (V) метаінформація яка, має зворотній зв'язок стратегії виживання особи й виду (ці терміни будуть роз'яснені найближчим часом). Кожен рівень побудований на ньому, але не може бути пояснений з погляду рівня нижче нього. А між базовим рівнем (ідеально чистим складом) та природним середовищем лежить непереборна прірва. Надзвичайно складні деталі все ще знаходяться за межами наших теперішніх знань та розуміння, але я проілюструю основні моменти, використовуючи аналогію з пилососом.

Аналогія з пилососом

Моя мати була в захваті, коли мій батько купив наш перший електричний пилосос у 1953 році. Він складався з двигуна й корпусу, витяжного вентилятора, мішка для пилу та гнучкого шланга з різними наконечниками. Наша нинішня машина використовує циклонний фільтр і слідує за мною на двох колесах, а не на повзунках, як це було в оригіналі моєї матері. Моя наступна версія може бути маленькою роботизованою машиною, яка бігає по кімнаті сама по собі, поки в неї не розрядиться батарея. Якщо б я міг собі це дозволити, можливо, я міг би купити більш дорогу версію, яка автоматично відчуває розряд батареї і повертається в свій індукційний корпус для зарядки акумулятора.

Зверніть увагу на ієрархію систем управління тут. Оригінальна машина вимагала оператора й деякого фізичного зусилля, щоб тягнути машину в потрібному напрямку. Перехід на два колеса дозволяє машині слідувати за оператором з невеликим зусиллям, а циклонний фільтр усуває брудний мішок для пилу. Наступний перехід до бортового роботизованого управління не вимагає ніяких зусиль з боку оператора, за вийнятком ініціювання дії для початку та повернення машини до джерела живлення для підзарядки, коли вона розрядиться. І наступний перехід до автоматичного зондування механізму управління зрубом потужності та поверненням на базу не вимагає ніяких зусиль з боку оператора, як тільки початкова програма налаштована, щоб повідомити машині, коли робити свою роботу.

Якщо ми тепер продовжимо цю аналогію, щоб досягти життєвого стану аутопоеза, наступним кроком буде встановлення бортової системи виробництва електроенергії, яка могла б використовувати різні органічні, хімічні або світлові джерела з навколишнього середовища в якості сировини. Потім встановіть сенсорну та інформаційну систему обробки, яка могла б визначати стан як зовнішнього, так і внутрішнього середовища (забруднення підлоги та стан пилососа) та приймати рішення про те, куди витрачати зусилля та як уникнути небезпек, але в межах робочого діапазону наявних ресурсів. Потім, нарешті, piècederésistance/найцікавіше, встановити мету-інформацій (інформація про інформацію) об'єкт з можливістю автоматичного підтримання й ремонту життєвої системи, в тому числі майже чудовою здатністю відтворювати себе — аутопоез.

Зауважте, що кожний рівень структури в межах аутопоетичної ієрархії залежить від рівня нижче нього, але він не може бути пояснений з погляду цього більш низького рівня. Наприклад, перехід від зовнішнього джерела до бортового виробництва електроенергії залежить від наявності працюючого електродвигуна. Електричний пилосос міг би вічно сидіти в шафі, не будучи в змозі позбутися своєї залежності від зовнішнього джерела енергії — він повинен бути нав'язаний з верхнього рівня, бо він не може прийти з нижнього рівня. Так само аутопоез марний, якщо немає пилососа для ремонту, обслуговування та розмноження. Пилосос, який не володіє аутопоезними здібностями, міг би вічно сидіти в шафі, так і не досягнувши аутопоезної стадії — він повинен бути нав'язаний з рівня вище, оскільки він не може прийти з рівня нижче.

Таким чином, аутопоетична ієрархія побудована таким чином, що будь-який натуралістичний перехід від одного рівня до більш високого представляв би неможливість Поланьї. Тобто структура на рівні і залежить від структури на рівні i-1, але не може бути пояснена структурою на цьому рівні. Таким чином, структура на рівні i повинна була бути нав'язана з рівнемi або вище.

Натуралістична безодня

Більшість дослідників про походження життя згодні (принаймні, у найбільш показових частинах своїх робіт)10 з тим, що немає жодних натуралістичних експериментальних доказів, які безпосередньо демонструють шлях від неживого до життя. Проте, вони продовжують свої дослідження, вважаючи, що це лише питання часу, коли ми виявимо цей шлях. Але, використовуючи аналогію з пилососом, ми можемо переконливо продемонструвати, що проблема полягає в неможливості Поланьї прямо біля основи — життя відокремлене від небуття нездоланною прірвою.

Брудна, масова екологічна хімія

«Проста» структура пилососа зовсім не проста. Він виготовлений з високочистих матеріалів (алюміній, пластик, тканина, мідний дріт, сталеві пластини тощо), які спеціально структуровані для роботи й функціонально інтегровані для досягнення поставленої задачі по всмоктуванню бруду з підлоги. Дивно, але бруд, який він всмоктує, містить в основному ті ж матеріали, з яких зроблений сам пилосос—алюміній, залізо й мідь в мінеральних зернах бруду, волокна тканини в пилу та органічні сполуки в різноманітному смітті повсякденного домашнього життя. Проте, саме відмінність у формі та функціях цих схожих матеріалів відрізняє пилосос від бруду на підлозі.Так само ця дивовижна форма та функція життя в клітці, яка відділяє її від неживого в навколишньому середовищі.

 Натуралістична хімія ― це завжди «брудна хімія», в той час як життя використовує тільки «абсолютно чисту хімію». Я вибрав слово «брудна хімія» не для того, щоб очорнити дослідження походження життя, а тому, що цей термін використовується лауреатом Нобелівської премії професором Крістіаном де Дювом, провідним атеїстичним дослідником у цій області.11 Сировина в навколишньому середовищі, така як повітря, вода та грунт, незмінно представляє собою суміш багатьох різних хімічних речовин. В експериментах «брудної хімії» забруднюючі речовини завжди присутні й викликають дратівливі побічні реакції, які псують очікувані результати. У результаті дослідники часто схильні підтасовувати результат, використовуючи штучно очищені реагенти. Але навіть якщо,для початку, дати чисті реагенти, натуралістичні експерименти зазвичай роблять те, що недавній еволюційний рецензент по-різному називав «гидотою», «слизом» та «дрянню»,12 що насправді є токсичним осадом. Навіть наші найкращі промислові хімічні процеси можуть тільки зробити чистоту реагенту в замовленні 99,99%. Для отримання 100% чистоти в лабораторії потрібно дуже вузькоспеціалізоване обладнання, яке може сортувати окремі молекули одна від одної. Ще одна важлива відмінність між хімією навколишнього середовища й життям полягає в тому, що хімічні реакції в пробірці дотримуються закону масової дії.13 В процесі бере участь велике число молекул, та швидкість реакції, разом з її кінцевим результатом можна передбачити, припустивши, що кожна молекула веде себе незалежно й кожен із реагентів має однакову ймовірність взаємодії. Навпаки, клітини метаболізують свої реагенти з точністю до однієї молекули, і вони контролюють швидкість і результат реакцій, використовуючи ферменти та наномасштабні структуровані шляхи, так що результат біохімічної реакції може бути повністю відмінним від передбаченої законом масової дії.

Абсолютно чиста, біохімічна, специфічна для однієї молекули

Аналогія з пилососом руйнується перш, ніж ми наближаємося до життя, бо хімічний склад його компонентів далеко не досить чистий для життя. Матеріали, придатні для використання в пилососі, можуть переносити кілька відсотків домішок і як раніше виробляти адекватну продуктивність, але чистота не менше 100% буде працювати в молекулярному механізмі клітини.

Один з найвідоміших прикладів — гомохіральність. Багато молекул на основі вуглецю володіють властивістю, званою «хіральність» — вони можуть існувати в двох формах, які є дзеркальним відображенням одна одної (як наші ліва та права руки), звані «енантіомерами». Живі організми зазвичай використовують тільки один з цих енантіомерів (наприклад, лівосторонні амінокислоти та правосторонні цукри). На відміну від цього, натуралістичні експерименти, які виробляють амінокислоти та цукри, завжди виробляють приблизно 50:50 суміш (звану «рацемічною» сумішшю) лівої і правої форм. Жахи талідомідної наркотичної катастрофи стали результатом цієї проблеми хіральності. Гомохіральна форма одного виду мала терапевтичні переваги для вагітних жінок, але інша форма викликала шокуючі аномалії плоду.

Властивість життя, що дозволяє йому створювати такі ідеально чисті хімічні компоненти—це його здатність маніпулювати окремими молекулами по одній. Збірка білка на рибосомах ілюструє цю точність однієї молекули. Рецептура структури білка кодується на молекулі ДНК. Це транскрибується на молекулу месенджер-РНК, яка потім переносить її в рибосому, де процесія молекул-переносників РНК кожна приносить одну молекулу наступної необхідної амінокислоти для рибосоми, щоб додати її до зростаючого ланцюга. Білок будується по одній молекулі за раз, і тому його склад можна контролювати та коригувати, якщо буде допущена хоча б одна помилка.

Спеціально структуровані молекули

Життя містить у собі такий величезний новий світ молекулярного здивування, що ніхто ще не проникав у його глибини. Ми не можемо сподіватися охопити навіть частину його чудес в короткій статті, тому я виберу тільки один приклад. Білки складаються з довгих ланцюжків амінокислот, сполучених разом. Є 20 амінокислот, закодованих в ДНК і білки зазвичай містять сотні або навіть тисячі амінокислот. Циклін B являє собою білок усередненого розміру, що містить 433 амінокислоти. Він відноситься до групи сигнальних шляхів «їжак», які необхідні для розвитку всіх метазоанців. Тепер є 20433 (20 помножених на себе 433 рази) = 10563 (10 помножених на себе в 563 рази) можливих білка, які можуть бути зроблені з довільного розташування 20 різних видів амінокислот в ланцюзі з 433 одиниць. Людське тіло — найскладніший з відомих організмів — містить від 105 (= 100 000) до 106 (= 1 000 000) різних білків. Таким чином, імовірність (р) того, що біологічно корисний білок середнього розміру може виникнути в результаті випадкової комбінації 20 різних амінокислот, становить близько р = 106 /10563 = 1/10557. І це передбачає, що використовуються тільки L-амінокислоти, тобто ідеальна енантіомерна чистота.14

Для порівняння, шанс виграти в лотерею становить близько 1/106 за пробу, а шанс знайти голку в копицях сіна — близько 1/1011 за пробу. Навіть Всесвіт містить всього близько 1080 атомів, так що не вистачає навіть атомів, щоб забезпечити випадкову збірку навіть однієї біологічно корисної молекули середнього розміру. З усіх можливих білків ті, які ми бачимо у житті, дуже вузько спеціалізовані — вони можуть робити те, що природно неможливо. Наприклад, деякі ферменти можуть зробити за одну секунду те, на що природним процесам знадобився б мільярд років.15 Як голка в копицях сіна. З усіх нескінченних можливих розташувань частинок залізного сплаву (сталі) тільки ті, які мають довгу вузьку форму, загострену на одному кінці і з петлею на іншому кінці, будуть функціонувати як голка. Ця структура не виникає властивостей сталі, а нав'язується ззовні.

Вода, вода, скріз

В основі біології лежить дивовижний парадокс. Вода необхідна для життя,16 але також і токсична — вона розщеплює полімери в процесі, званому гідролізом, і саме тому ми використовуємо її для миття. Гідроліз є постійною небезпекою для експериментів за походженням життя, але він ніколи не є проблемою в клітинах, хоча клітини в основному складаються з води (зазвичай 60-90%). Насправді, спеціальні ферменти, звані гидролазами, необхідні для того, щоб гідроліз взагалі відбувався в клітині.17 У чому різниця? Вода в пробірці вільна й активна, але вода в клітинах має високу структуру, завдяки процесу, званого «водневим зв'язком», і ця водна структура всебічно інтегрована як зі структурою, так і з функцією всіх макромолекул клітини:

«Властивості водневого зв'язку води мають вирішальне значення для [її] універсальності, оскільки вони дозволяють воді виконувати складний тривимірний "балет", обмінюючись партнерами, зберігаючи складний порядок і стійкі ефекти. Вода може генерувати невеликі активні кластери та макроскопічні збірки, які можуть як передавати, так і отримувати інформацію в різних масштабах».18

Вода насправді повинна бути першою у списку молекул, які повинні бути спеціально налаштовані для функціонування життя. Одночасно потрібна велика різноманітність спеціально структурованих макромолекул та їхніх комплементарних воднево-зв'язаних водних структур. Жоден експеримент за походженням життя ніколи не розглядав цю проблему.

Функціонально інтегровані молекулярні машини

Малюнок 4. АТФ-синтаза, молекулярний двигун з протонним харчуванням. Протони ( + ) зсередини клітини (внизу) рухаються через механізм статору, вбудований в клітинну мембрану, і повертають ротор (верхня частина), який додає неорганічний фосфат (iP) до АДФ, щоб перетворити його у високоенергетичний стан АТФ.

Недостатньо мати спеціально структуровані, надчисті молекули, вони також повинні бути об'єднані в корисні механізми. Банка тушкованих фруктів сповнена хімічно чистих та біологічно курисних молекул, але вона ніколи не дасть живого організму,19 тому що молекули були дерганізовані в процесі приготування. Клітини містять величезну кількість корисних молекулярних механізмів. Середня машина в дріжджовій клітині містить 5 компонентних білків,20 і найскладніший — сплайсосома, яка організовує читання окремих ділянок генів — складається з близько 300 білків і декількох нуклеїнових кислот.21

Однією з найбільш вражаючих машин є крихітний протонний двигун, який виробляє універсальну енергетичну молекулу АТФ (аденозинтрифосфат), показану на малюнку 4. Коли двигун обертається в одну сторону, він забирає енергію з перевареної їжі і перетворює її у високоенергетичний АТФ, а коли двигун обертається в інший бік, він розщеплює АТФ таким чином, що його енергія доступна для використання іншими метаболічними процесами.22

Всебічно регульовані, керовані інформацією метаболічні функції

 Все ще недостатньо мати вражаючі молекулярні машини ― різні машини повинні бути пов'язані в метаболічні шляхи та цикли, які працюють для досягнення спільної мети. З якою метою? Це питання потенційно набагато глибше, ніж може дати нам наука, але наука, безумовно, може встановити, що безпосередньою практичною метою дивної безлічі життєвих структур є виживання індивіда та увічнення його вида.23 Незважаючи на те, що ми все ще вивчаємо роботу клітин, гарне уявлення про множинність метаболічних шляхів і циклів можна знайти в колекції BioCyc. Більшість досліджених організмів, від мікробів до людини, мають від 1000 до 10 000 різних метаболічних шляхів.24 Ніщо ніколи не відбувається саме по собі в клітині ― щось інше завжди викликає її, пов'язує з нею, приносить користь або впливає на неї. І всі ці зв'язки є багатоступінчатими процесами.

 Всі ці зв'язки також «поставлені» інформацією-феноменом, який ніколи не виникає в природному середовищі. У самому низу інформаційної ієрархії знаходиться молекула зберігання ― ДНК. Подвійна спіраль ДНК «якраз підходить» для зберігання генетичної інформації, і ця «якраз підходяща» структура прекрасно поєднується з елегантністю та ефективністю коду, в якому записана інформація клітини25 Але недостатньо навіть мати елегантну «правильну» систему зберігання інформації ― вона також повинна містити інформацію. І не тільки біологічно релевантну інформацію, а й блискуче винахідливі стратегії і тактики, щоб направляти живі істоти через екстраординарні проблеми, з якими вони стикаються в своїх, здавалося б, чудових досягненнях метаболізму та розмноження. Але навіть хитромудрих стратегій і тактик недостатньо. Хореографія вимагає складної і гармонійної регуляції кожного аспекту життя, щоб переконатися, що правильні речі відбуваються в потрібний час і в правильній послідовності, інакше незабаром послідують хаос і смерть.

Нещодавні відкриття показують, що біохімічні молекули постійно рухаються, і багато хто з їхніх дивовижних досягнень є результатом хореографії всього цього постійного й складного руху для досягнення речей, які статичні молекули ніколи не могли б досягти. І все ж тут немає просторого «танцполу», на якому можна було б хореографувати інтенсивну та блискавичну (до мільйона подій в секунду для однієї реакції26) активність метаболізму. Камера більше схожа на переповнену гримерку, ніж на танцпол, і в шоу з мільйонним акторським складом!

Зворотно причинна метаінформація 

Закон причини й наслідку є одним з найбільш фундаментальних у всій науці. Кожен науковий експеримент заснований на припущенні, що кінцевий результат експерименту буде викликаний чимось, що відбувається під час експерименту. Якщо експериментатор досить розумний, то він/вона може бути в змозі ідентифікувати цю причину та описати, як вона призвела до цього конкретного результату або ефекту.

Причинність завжди відбувається в дуже певному порядку — причина завжди передує слідству.27 Тобто подія А має завжди передувати події В, якщо А розглядати як можливу причину В. Якщо ми випадково зауважимо, що сталося після, то це виключить А як можливу причину В.

Проте в живих системах ми бачимо універсальне явище зворотної причинності. Тобто подія А є причиною події, але існує або відбувається після В. Біологічну ситуацію легко зрозуміти, якщо звернутися до прикладів з людських справ. В економіці, наприклад, це відбувається, коли поведінка в даний час (така як інвестиційне рішення) залежить від якоїсь майбутньої події, такої як очікуваний прибуток або збиток. У психології стан, що існує зараз, такий як тривога або параноя, може бути викликаний якоюсь очікуваною майбутньою подією, такою як шкода людині. В області охорони праці й техніки безпеки небезпеки на робочому місці та в навколишньому середовищі можуть надавати прямий токсичний вплив на працівників (нормальна причинність), але очікування або страх потенційної майбутньої шкоди також можуть надавати незалежну токсичну дію (зворотна причинність).

Дарвіністський філософ науки Майкл Русе нещодавно зазначив, що зворотна причинність є універсальною особливістю життя,28 та його прикладом було те, що пластини стегозавра починають формуватися в ембріоні, але мають функцію тільки в дорослого — імовірно для контролю температури. Проте більшість біологів уникають визнавати такі речі, тому що це передбачає, що життя може мати мету (майбутню мету), і це суворо заборонено матеріалістам.

Найбільш важливим прикладом зворотної причинності у живих організмів є, звичайно ж, аутопоез. Ми все ще не до кінця розуміємо це, але ми розуміємо його найважливіші аспекти. По суті, ця метаінформація — це інформація про інформацію. Це інформація, яку ви повинні мати, щоб зберегти інформацію, яку ви хочете мати, щоб залишитися в живих, і забезпечити виживання ваших нащадків та вшанування вашого виду.

Це останнє твердження є суттю цієї статті, тому, щоб проілюструвати його справедливість, давайте повернемося до аналогії з пилососом. Давайте уявімо, що одна лінія пилососів зуміла досягти роботизованої, енергонезалежної стадії, але їй не вистачило аутопоеза, в той час, як друга пройшла весь шлях до аутопоеза. У чому різниця між цими пилососами? Обидва будуть функціонувати дуже добре протягом деякого часу. Але як тільки другий закон термодинаміки почне діяти, компоненти почнуть зношуватися, вібрації послаблять сполуки, пил збереться й замкне електроніку, засмічення в усмоктувальному каналі знизять ефективність очищення, колісні осі заіржавіють та ускладнять рух, і так далі. Перший, зрештою, помре і не залишить нащадків. Останній буде відновлювати себе, підтримувати безперебійну роботу своїх компонентів і відтворювати себе, щоб забезпечити збереження свого виду.

Але що станеться, якщо навколишнє середовище зміниться та поставить під загрозу часто тендітні метаболічні цикли, від яких залежать реальні організми? Диференціальне відтворення — це рішення проблеми. Еволюціоністи від Дарвіна до Докінза вважали цю дивовижну здатність само собою зрозумілою, але її не можна упускати з виду. Існують складні системи — наприклад, перехід від диплоїда до гаплоїду в мейозі, часто незвичайні прикраси й ритуали сексуальних контактів, величезна кількість перестановок і комбінацій, передбачених у механізмі рекомбінації,— щоб забезпечити потомство варіаціями від своїх батьків, які можуть виявитися цінними для виживання. На додаток до цих потенційно небезпечних відхилень від випробуваного та істинного існують також тверді заходи по збереженню для захисту основних процесів життя (наприклад, здатність зчитувати код ДНК і переводити його в метаболічну дію). Ніщо з цього ніколи не повинно сприйматися як належне.

Таким чином, аутопоез — це інформація й пов'язані з нею здібності, якими ви повинні володіти (ремонт, технічне обслуговування та диференціальне відтворення), щоб зберегти інформацію, яку ви хочете мати (наприклад, функціональність пилососа), живим і в хорошому стані, щоб забезпечити як ваше виживання, так і виживання ваших нащадків. Паралельно, моя людяність — це те, що я особисто ціную, тому моя аутопоетична здатність — це ремонт, підтримання та диференційна репродуктивна здатність, яку я повинен підтримувати в собі та ділитися нею зі своїми нащадками. Яйцеклітина й сперматозоїд, які справили мене, нічого про це не знали, але інформація була закодована там і тільки шість десятиліть тому, коли я сиджу тут і пишу це — зворотна причинність аутопоеза.

Резюме

Є три лінії міркувань, що вказують на висновок про те, що аутопоез є переконливим аргументом на користь розумного задуму життя.

• Якщо життя почалося якимось ступінчастим чином з неаутопоетичного початку, то аутопоез буде кінцевим продуктом якогось тривалого та сліпого процесу випадковостей і природного відбору. Такий результат означав би, що аутопоез не є суттєвим для життя, тому деякі організми повинні існувати, які ніколи не досягали його, а деякі організми повинні були втратити його природним відбором, тому що вони його не потребують. Однак аутопоез універсальний у всіх формах життя, тому він повинен бути істотним. Аргумент з другого закону термодинаміки стосовно до аналогії з пилососом також вказує на той самий висновок. Обидва аргументи показують, що аутопоез необхідний на самому початку, щоб життя могло існувати й увічнювати себе, і не міг виникнути наприкінці якогось тривалого натуралістичного процесу. Цей висновок узгоджується з експериментальним висновком про те, що проекти зародження життя, які починаються без аутопоеза як передумови, виявилися універсально марними в досягненні навіть першого кроку до життя.

* Кожен рівень аутопоетичної ієрархії залежить від нижчого, але каузально відділений від нього неможливістю Поланьї. Таким чином, аутопоез не може бути зведений до якоїсь послідовності натуралістичних причин.

* Існує нездоланна прірва під аутопоетичною ієрархією, між брудною, масовою хімією природного середовища та досконалою чистотою, одномолекулярною точністю, структурною специфічністю та зворотно - причинною інтеграцією, регулюванням, ремонтом, обслуговуванням і диференціальним відтворенням життя.


Автор: Алекс Вільямс

Дата публікації: серпень 2007

Джерело: creation.com


Переклад: Горячкіна Г.

Редактор: Недоступ А.


Посилання:

1. Паллен, М. Д., і Мацьків, Я. Н., Від походження видів до походження бактеріальних джгутиків, Nature Reviews Microbiology 4(10):1493 2006,. Повернутися до тексту.

2. Бехе, М., Чорний ящик Дарвіна: біохімічний виклик еволюції, Free Press, New York, 1996. Повернутися до тексту.

3. Паллен і Мацке, посилання 1, а також веб-статті та посилання за адресою: talkorigins.org, березень 2007 року, і discovery.org, березень 2007 р Повернутися до тексту.

 4. Поланьї, М., Ненаведена структура життя, Science 160 (3834): 1308-1312, 1968 | doi:10.1126 / наука.160.3834.1308. Повернутися до тексту.

 5. Докінз, Р., Сліпий годинникар: чому докази еволюції показують Всесвіт без дизайну, Norton, New York, 1996. Повернутися до тексту.

 6. Молекули неживого світу зазвичай досить короткі, більшість з них складається з менш ніж 10 різних атомів. На відміну від них, живі організми вирішальною мірою залежать від довгих ланцюжків з сотень, тисяч і десятків тисяч атомів, які називаються макромолекулами. Причина їхньої надзвичайної довжини полягає в тому, що вони можуть бути сформовані в біологічно корисні інструменти, структури та молекулярні машини. Атом вуглецю унікально підходить для створення довголанцюгових молекул, тому що він має надзвичайно універсальні зв'язуючи можливості. Повернутися до тексту.

 7. Поланьї, посилання 4, стор. 1312. Повернутися до тексту.

 8. Інформація та ілюстрації, адаптовані з snowcrystals.com, березень 2007 р Повернутися до тексту.

 9. Аутопоезіс, wikipedia.org У березні 2007 року. Повернутися до тексту.

 10. Лауреат Нобелівської премії дослідник походження життя Крістіан де Дюв визнав у передмові до своєї останньої книги, що він не був повністю ясний з цього питання в своїх попередніх книгах і хотів би виправити цю помилку. Див. Де Дюве, К., Особливості: віхи на шляху життя, Cambridge University Press, UK, 2005,. Повернутися до тексту.

 11. де Дюве, К., Особливості: віхи на шляху життя, Cambridge University Press, UK, 2005,. Повернутися до тексту.

 12. Конвей Морріс, С., Рішення життя: неминучі люди в самотньому Всесвіті, Cambridge University Press, UK, Chs 3-4, 2003. Повернутися до тексту.

 13. Масова акція, wikipedia.org, березень 2007 р Повернутися до тексту.

14. Багато білків будуть терпіти деякі зміни в своїй амінокислотній послідовності, але тільки заміни деякими іншими L-амінокислотами. Цитохром С переносить 1035 таких варіацій (Йокі, Х., Теорія інформації, еволюція та походження життя, Cambridge University Press, UK, 2005, роз.6), але це не має істотного значення для результатів імовірносних розрахунків. Навпаки, убіквітин, білок, що зустрічається в усіх формах життя, крім бактерій, не допускає ніяких змін в більшості своїх амінокислотних позицій (Tрумен, Р., Білок убіквітин: шанс чи дизайн? J. Creation 19 (3):116-127, 2005; creation.com/ubiquitin. Поверніться до тексту.

 15. Фермент, wikipedia.org У березні 2007 року. Повернутися до тексту.

 16. Деякі організми мають життєві стадії, які можуть висихати й виживати, але вони все ще потребують в основному складі воду, щоб зростати та розмножуватися. Повернутися до тексту.

 17. Деякі метаболічні процеси змішано називають «реакціями гідролізу», але вони не є гідролізом, згаданим тут. Наприклад, «гідроліз АТФ» ― це високо структурований спосіб передачі хімічної енергії через метаболічний зв'язок без втрат в навколишнє середовище, які викликав би вільний гідроліз. Повернутися до тексту

 18. Чаплін, М., Ми недооцінюємо важливість води в клітинній біології? Nature Reviews Molecular Cell Biology 7 (11):861-866, 2006 | doi:10.1038/nrm2021. Повернутися до тексту.

 19. Якби банка з їжею випадково відкрила свою кришку через біологічну активність всередині, дослідження показало б, що вона булла викликана не новою еволюційною формою життя, а звичайним і добревідомим забруднювачем, який не був усунений в процесі стерилізації. Повернутися до тексту.

 20. Кроган, Н. Я., і співавт., Глобальний ландшафт білкових комплексів у дріжджах Saccharomyces cerevisiae, Nature 440 (7084):637-643, 2006 | PMID: 16554755. Повернутися до тексту.

 21. Нільсен, Т. В., Сплайсосома: найскладніша макромолекулярная машина в клітині?, Bioessays 25 (12):1147-1149, 2003 | PMID:14635248. Повернутися до тексту.

 22. Зображення та інформація доступні за адресою: wikipedia.org, березень 2007, іанімаційні фільми доступні за адресою: nature.berkeley.edu, березень 2007 р. Повернутися дот ексту.

23. Звичайне визначення аутопоеза не включає в себе виживання виду, але воно вбудоване в живі організми й має бути включене у визначення. Повернутися до тексту.

 24. Короп П. Д., Узуніс К. А., Мур-Кохлач С., Голдовський Л., Каіпе П., Арен Д., Цок С., Дарзентас Н., Кунін В. і Лопес-Бігас Н., Розширення колекції баз даних шляху/геному BioCyc до 160 геномів, Nucleic Acids Research 33 (19):6083-6089, 2005 | PMID:16246909. Повернутися до тексту.

 25. Конвей Морріс, С., посилання 12, стор. 27-31. Повернутися до тексту.

 26. Фермент карбоангидраза може обмінюватися вуглекислим газом у крові з такою швидкістю, wikipedia.org, березень 2007 р. Повернутися до тексту.

 27. У фізиці є деякі очевидні винятки в екстремальних умовах, при яких життя не може вижити. У дуже потужних гравітаційних полях і на швидкостях, близьких до швидкості світла, тимчасова послідовність подій та їхній удаваний (але не дійсний) ланцюг причинності можуть бути порушені. Видимі порушення також можуть відбуватися на квантовому рівні, але тільки з квантовими частинками, а не з об'єктами розміром з молекули або живі клітини. Повернутися до тексту.

 28. Русe, M., Дарвін і створення: чи є у еволюції мета? Harvard University Press, MA, 2003. Див.: J. Creation 18 (3):31-34, 2004; creation.com/ruse3. Поверніться до тексту.

Написати коментар