Vznik a evoluce života z pohledu technických oborů Evolutionman 1.Úvod Otázky vzniku a vývoje života považují někteří vědci za vyřešené, jiní za naprosto otevřené. Dlouho se věřilo, že život vznikl stvořením. Tento stav přetrvával až do příchodu Darwinovy teorie vzniku druhů přírodním výběrem. Na základě pozorování existujících druhů vytvořil Darwin teorii, která předpokládá postupný vývoj, proměnu druhů. Jako mechanizmus tohoto vývoje byly teorií označeny malé dědičné odchylky, vznikající při reprodukci organizmů. Jestliže se rodí více potomků, než je životní prostředí schopno uživit, přežijí a rozmnoží se pouze ti nejlépe přizpůsobení. Hůře přizpůsobení umírají dříve, než dosáhnou reprodukčního věku. Tím se v populaci šíří odchylky příznivé pro přežití a množení. Postupně se tak živočišný (nebo rostlinný) druh může změnit na jiný druh. Taková změna si vyžádá mnoho generací a z hlediska délky lidského života je prakticky nepozorovatelná. V měřítku geologického času se však druhy postupně vyvíjejí. Motorem vývoje je diferencované (nestejné) přežití modifikovaných forem, které vznikly z původního rodičovského organizmu. V Darwinově době nebylo nic známo o mechanizmech života, genech, struktuře buněk a tak dále. Ačkoli to původně nebylo hlavním cílem jeho práce, zabýval se Darwin i otázkou vzniku života. Předpokládal, že k němu mohlo dojít v nějakém jezírku plném organických látek, kde se samovolně zformovala jakási prvotní forma života. Dále se již život vyvíjel jím navrhovaným způsobem, přírodním výběrem. V polovině dvacátého století vytvořili vedoucí vědci mnoha oborů inovovanou „evoluční syntézu“. Na základě řady mezioborových setkání vytvořili teorii, která vysvětluje moderní poznatky na bázi klasické Darwinovy teorie. Výsledkem jejich práce je zmodernizovaný pohled na evoluční zákonitosti, nazývaný neodarwinizmus. Tato syntéza různých poznatků zavedla do teorie nová vědecká zjištění. Za příčinu dědičnosti byla označena dvojšroubovice DNA (kyselina deoxyribonukleová), respektive její úseky, geny. DNA je přítomná v buňkách všech forem života na Zemi. Předpokládá se o ní, že je nositelem dědičných informací a současně návodem, jak postavit nový organizmus. Jako mechanizmus toho, čemu Darwin říkal odchylky, byly označeny nepřesnosti v replikaci DNA při množení organizmů. Takové „molekulární nehody“ způsobí změny v genech, jejich mutaci. Mimo DNA obsahují všechny organizmy ještě další skupiny složitě organizovaných látek. K nejdůležitějším z nich patří proteiny. Proteiny mají velmi specifické 1
funkce, související s jejich strukturou. Spoluprací jednotlivých proteinů v buňce vznikají složité funkční kaskády, biochemické dráhy. Extrapolací výsledků pokusů s DNA a proteiny byl vytvořen základní popis fungování buněk - DNA je vzor, podle něj se vytvářejí proteiny. Tok informací je pouze jednosměrný, DNA není nikdy záměrně a plánovitě buňkou měněna. Náhodné změny v DNA jsou zdrojem mutací, mírně rozdílné organizmy jsou pak prosévány přírodním výběrem. Ty nejživotaschopnější mají nejvíce potomků. Tím se v populacích šíří pozitivní mutace a negativní jsou likvidovány (jejich nositelé v konkurenci nepřežijí). Neodarwinizmus je elegantní teorie, která zdánlivě umožňuje vysvětlit všechny pozorované vlastnosti organizmů. Existují proti ní ale i výhrady. Často se týkají předpokládaného postupného růstu složitosti. Pokročilejší organizmy nejsou jen větší verzí jednodušších, ale obsahují i zcela nové orgány. Všechny vývojové inovace musejí přitom vznikat postupnými kroky. Organizmy tvoří souvislou řadu od předků k potomkům. Aby mohl přírodní výběr pracovat, je nutné, aby nové varianty života byly životaschopnější než původní. Pouze v tom případě může probíhat evoluce ve směru k vyšší složitosti. Některé orgány jsou funkčně spojeny s jinými. Proto se jejich postupný vznik obtížně vysvětluje. Přírodní výběr nedovede uchovávat nefunkční znaky. Živočich na půli cesty mezi plazem a savcem tedy musí lépe přežívat než původní plaz. Létání u ptáků se také muselo vyvinout postupně. Jednoduše každý krok ke vzniku nového orgánu musel být pokrokem ve smyslu lepšího přežití. Konkrétní vývojové přechody jsou obtížně vysvětlitelné. Přes všechny problémy však k vývoji organizmů skutečně došlo. Evoluce je realitou. V tomto smyslu měl Darwin a jeho následovníci pravdu. Stín nedořešenosti se stále vznáší nad jejím mechanizmem. Mohly být náhodné mutace a rozdílné přežití (takzvaný mutačně-selekční model) skutečně hlavním motorem evoluce ? Poznámka: Pro úplnost je potřeba dodat, že na evoluci působí i jiné vlivy než pouhá mutace-selekce. Tyto vlivy se projevují více u vyspělých organizmů a méně u jednodušších. Jedná se o horizontální přenos genů, pohlavní výběr, genetickou rekombinaci a řadu dalších vlivů. Některé modifikace neodarwinistické teorie kladou do centra pozornosti geny, ne organizmy. Geny pak soutěží o svoje přežití v tělech organizmů, které jsou pro ně pouze prostředek pro přežití (více viz. [1]). Existují i další teorie, jsou však vždy modifikací, rozšířením a upřesněním základního mutačně-selekčního principu. Aby se mohl projevovat horizontální přenos genů, pohlavní výběr nebo rekombinace, musí organizmus dosáhnout určité složitosti. Alespoň počátky 2
evoluce se bez těchto jevů musely tedy obejít. Pro hlavní linii mé argumentace to však není příliš podstatné. Podle klasické teorie jsou organizmy určitým typem složitého mechanizmu. Všechny jejich vlastnosti jsou vysvětlitelné pomocí dnes známých zákonů fyziky a chemie. Na základě analogie se složitými systémy technické povahy se domnívám, že podobné tvrzení je neudržitelné. Konkrétně je v něm neudržitelná část o dnes známých zákonech. Tímto „detailem“ se zpravidla nikdo nezabývá. Zastánci darwinistické (neodarwinistické) teorie ji obhajovali za každého stavu vědeckého poznání, kterého bylo dosaženo. Začalo to Darwinem, kdy byla známá pouze klasická fyzika. Pokračovalo to v době zásadních fyzikálních objevů začátku dvacátého století, tedy teorií relativity a kvantovou teorií, přes poznání struktury proteinů a DNA v polovině dvacátého století. Pokračuje to i dnes, kdy velký rozvoj technologií staví člověka poprvé v historii do role konstruktéra technických systémů složitostí vzdáleně porovnatelných se životem. Myslím, že všechny vlastnosti živých systémů skutečně jsou vysvětlitelné, ale ne pomocí dnes známých zákonitostí. Jsem na základě faktů přesvědčen, že ve hře muselo být spolu s mutačně-selekčním principem ještě něco dalšího. Myslím, že to lze do jisté míry popsat, protože analýzou složitých systémů docházíme k závěrům, které se zdají nevyhnutelné. Uvědomuji si, že každá jiná než klasická (neodarwinistická) teorie vzniku a vývoje života je v dnešním vědeckém klimatu velmi kontroverzní. Jsem však přesvědčen, že tvrdohlavým zastáváním klasického pohledu na evoluci lze celkovému pochopení spíše uškodit. Profesí jsem elektroinženýr a pracuji na vývoji přístrojů. Jsem ateista. Rozbor a navrhovaná teorie (či spíše hypotéza) vychází z mých zkušeností a z toho, co se v technických oborech jeví jako fakta. Při vysvětlování vlastností organizmů a jejich vývoje se budu občas odkazovat na srovnání se stroji, například s počítači. Taková „počítačová metafora“ nemusí být vůbec přesná. Při dnešním stavu poznání však nelze použít nic výstižnějšího. Poznámka: V následujícím textu budu používat slova jako "složitost" nebo "informace". Pojmy bych rád upřesnil. Informace v obvykle míněném Shannonově smyslu souvisí s nepravděpodobností uspořádání nějaké struktury nebo systému. Méně pravděpodobné, složitější systémy obsahují v tomto smyslu více informace. Molekulární 3
biologové
počínaje
Francisem
Crickem
nevyjadřují
informaci pouze v pojmech složitosti ale i specifičnosti. Specifičnost je "nezbytná pro funkci" systému (Crick 1958, Sakar 1996). Dembski (2002) použil termín "komplexní specifická informace", anglicky “complex specified information”, ve zkratce (CSI, tuto zkratku budu na určitých místech textu používat) jako synonymum specifické složitosti a tím odlišil biologickou informaci nezbytnou pro funkci od Shannonovy informace, více viz [2].
2. Současná situace Základní scénář vzniku života vychází z teorie ruského vědce A.I.Oparina a britského vědce J.B.S.Haldanea. Ti ve dvacátých letech dvacátého století vypracovali teorii, podle které vytvořily základní stavební bloky života blesky v prvotní zemské atmosféře. Volný kyslík v atmosféře vede k rozkladu organických molekul. Proto Oparin a Haldane předpokládali složení atmosféry, které se silně liší od současného stavu. Atmosféra měla být bohatá na vodík, metan, čpavek a vodní páry. Za takových podmínek by blesky mohly spontánně vytvořit složitější organické molekuly. Blesky v tomto scénáři dodávají potřebnou energii, aby chemické reakce mohly probíhat. V roce 1953 byl podniknut první pokus o podepření teorie experimentem. Autorem pokusu byl americký doktorand Stanley Miller se svým školitelem Haroldem Ureyem. Zkonstruovali uzavřený přístroj. Po vyčerpání vzduchu jej naplnili směsí plynů, které měly tvořit prvotní atmosféru Země. Součástí uzavřeného okruhu přístroje byla i baňka s vodou, kterou zespoda ohříval kahan. Vypařující se voda vyvolávala cirkulaci plynů. Plyny se vracely zpět do baňky přes elektrické jiskřiště, které napodobovalo blesky v atmosféře. Po necelém týdnu provozu přístroje odebrali výzkumníci vzorky vody. Identifikovali v ní několik aminokyselin, které jsou součástí proteinů. Již v šedesátých letech dvacátého století však dospěli geochemici k závěrům, silně zpochybňujícím složení redukční atmosféry. Britští geologové Harry Clemmey a Nick Badham v roce 1982 uvedli, že na základě analýzy hornin starých až 3,7 miliardy let nebyla atmosféra Země nikdy bezkyslíkatá. Již malé množství kyslíku přitom znemožňuje tvorbu aminokyselin způsobem, podobným jako v Millerově experimentu. Někteří vědci tvrdí, že atmosféra bezkyslíkatá být musela, protože jinak by se nemohly vytvářet látky potřebné pro start života. Jiní vědci tváří v tvář problémům s věrohodností Millerova experimentu navrhli jinou teorii. Vychází z předpokladu samovolného sestavení RNA (kyselina ribonukleová) v podmínkách rané Země. Tuto kyselinu používají buňky v procesu tvorby proteinů. RNA se v některých případech může chovat jako enzym, tedy katalyzovat (umožňovat a usnadňovat) chemické reakce. RNA by se tak mohla katalyzovat svoji vlastní syntézu. Tím by vznikl prvotní 4
autoreplikační cyklus. Vznik rozumného množství RNA však není pravděpodobný. Její koncentrace by tak byla extrémně malá. Molekuly RNA navíc nejsou v podmínkách předpokládaných na prvotním zemském povrchu stabilní a snadno by se rozkládaly. Proto lze Millerova pokusu i předpokladu prvotního replikátoru tvořeného RNA použít pouze pro ilustraci. Za skutečného předchůdce živých organizmů je nelze považovat. (Pro úplnost je třeba zmínit ještě Cairn – Smithovu teorii vzniku replikátoru oklikou přes jíly, na které se později začaly vázat organické látky. I tato teorie je značně diskutabilní a neověřená.) Více o problémech vzniku života na Zemi viz [3,4]. Další vývoj živé hmoty (vznik mnohobuněčných organizmů, diverzifikace druhů…) je dokumentován konkrétními důkazy ve formě zkamenělin a fosílií, které neoddiskutovatelně dokládají evoluční vývoj. Z fosilního záznamu však také vyplývá, že vývoj probíhal nerovnoměrně. Střídaly se období stagnace, následované poměrně rychlým vývojem nových druhů. Nejvýraznější nerovnoměrností je „kambrická exploze“, relativně rychlý vznik živočichů mnoha taxonomických skupin před asi 500 miliony let, bez fosiliemi dokladované evoluční minulosti. Fakt nerovnoměrného evolučního vývoje vysvětluje teorie přerušované rovnováhy. Předpokládá, že dobře adaptovaný druh vydržel beze změn obvykle dlouhou dobu. Pak se rovnováha mezi prostředím a tímto druhem porušila a druh se rychle změnil. Otázkou zůstává, jestli události rozměru „kambrické exploze“ lze bezezbytku vysvětlit podobnými mechanizmy. Existují i teorie vzniku života, které předpokládají vznik na jiné planetě (pravděpodobně v jiném hvězdném systému) a import na naši Zemi. Teorie importu života na Zem se nazývá teorií panspermie. Předložil ji britský fyzik a biochemik Francis Crick, jeden ze dvou objevitelů struktury DNA. Mezi vznikem života na Zemi nebo na jiné planetě ale zřejmě nemůže být velký rozdíl. Všude ve vesmíru platí velmi pravděpodobně stejné zákony. Rozdíl by tedy mohl být pouze v počátečních podmínkách na jiné planetě (jiné složení atmosféry, jiné teploty…) a v tom, že v takovém případě by měl život na svůj vznik více času. Vesmír je podle teorie velkého třesku starý asi 13,6 miliardy let, zatímco Země jen 4,6 miliardy. Předchozí generace planetárních systémů tak mohly existovat již několik miliard let před zformováním Země. Život by tedy měl ke svému vzniku k dispozici více času. Pokud je teorie velkého třesku správným modelem vývoje vesmíru, mohlo by se jednat o maximálně dvakrát více času, než při spontánním vzniku na Zemi. Závěr je jasný - pokud život existuje (což je evidentní), pak musel vzniknout přirozenými procesy na naší Zemi nebo alespoň v našem vesmíru. V tomto smyslu je neodarwinizmus i bez úplného vysvětlení všech detailů evoluce jedinou možnou teorií vzniku života. 5
3. Principy funkce živých organizmů Vraťme se nyní do období vzniku Darwinovy teorie, do roku 1859. O struktuře živých systémů tehdy nebylo mnoho známo. Daly se sledovat jen ty vlastnosti organizmů, na které stačil optický mikroskop. Všeobecně tehdy převládal názor, že nejenom buňky, ale i hmyz může vznikat sám od sebe, protože drobná stvoření musí být velmi jednoduchá. Nepochopení složitosti života bylo dáno tím, že nebylo s čím srovnávat. Člověk si může myslet, že například moucha je jednoduchý tvor pouze v úplné neznalosti. Jak ve dvacátém století pokročila technika dále, došlo k odhalení řady struktur živých organismů. Najednou se i „jednoduchá“ buňka proměnila v překvapivě složitou strukturu. Objevy učiněné pomocí elektronového mikroskopu zcela změnily pohled na vnitřní složitost (CSI) buněk. Posléze se podařilo analyzovat struktury bílkovin a řetězce DNA. Současně s výzkumem funkce enzymů a odhalení alespoň několika biochemických drah a cyklů začala vycházet najevo extrémní složitost fungování života. Pokrok techniky byl pro tyto objevy rozhodující. Možnosti optického mikroskopu končí u rozměru buňky. Protože rozlišovací schopnost je limitována vlnovou délkou světla, nemůže podobný mikroskop zobrazit detaily buněčné stavby. Maximem jeho možností je zobrazení eukaryontní buňky s nejasnou tmavou skvrnou uprostřed. Skvrna představuje nedokonalý obraz buněčného jádra. Vynález elektronového mikroskopu změnil situaci. Jelikož elektrony jsou částice s podstatně nižší vlnovou délkou, zobrazují za určitých podmínek asi 1000x jemnější detaily, než tomu bylo při použití světla. Pod elektronovým mikroskopem vypadá buňka jako velmi složitá struktura. Naděje, že by mohla být jednoduchá a samovolně vznikat tak vzaly za své. Další impuls přišel z jiného směru. V několika posledních desetiletích začal člověk vytvářet umělé struktury, složitostí alespoň řádově srovnatelné s živými soustavami. Nástup kybernetiky, počítačů a vyspělejších technologií způsobil, že si lidé uvědomili skutečnou složitost (komplikovanou vnitřní strukturu), která musí být v živých systémech zabudována. Konstruktér počítačem řízených průzkumných letadel snadno pochopí, že „obyčejná“ moucha je nedostižné zařízení. Analýza obrazových dat z očí v reálném čase, celková řídící logika zajišťovaná mozkem, ovládání letové a pohybové soustavy navíc v subminiaturních rozměrech je dnes technikou naprosto nedosažitelné. Přídavkem moucha ovládá například rychlou chemickou analýzu vhodné potravy a schopnost vytvářet kopie sebe sama. Současná představa o fungování živých buněk vychází předpokladu, že existuje jednosměrný přenos informací mezi DNA a proteiny. Náhodné mutace v DNA pak ovlivní vlastnosti organizmu, a ten je podroben přírodnímu 6
výběru. Zpětný zápis za života získaných informací zpět do DNA není možný (toto se někdy nazývá „centrálním dogmatem“ biologie - pohled je poplatný úrovni poznání 60. a 70. let). Pro úplnost je třeba dodat, že řada novějších výzkumů v oblasti epigenetiky (epigenetika zkoumá rozdíly mezi organizmy, které nejsou podmíněny geneticky) již potvrdila, že se nejedná o přesný popis vztahů mezi DNA a proteiny, více viz [5]. Je zajímavé, jak obtížně si tyto poznatky hledají místo v širších vědeckých kruzích. Vezmeme-li v úvahu schopnosti buněk, zdá se nanejvýš nepravděpodobné, že by cytoplazma (vnitřní část buňky) sestávala z roztoku proteinů, které si v ní „jen tak plavou“. Starší teorie, která představovala buňku jako váček s roztokem proteinů tak musí být opuštěna. Naopak je potřeba předpokládat silnou míru organizace proteinových sítí v cytoplazmě. Každý protein je v kontaktu s okolními proteiny a vytváří tak vzájemně propojenou síť o velkém množství prvků. Tato síť je sídlem „inteligence“ buňky. V DNA se uchovávají informace o pořadí aminokyselin v jednotlivých proteinech. Ne DNA, ale buněčný mechanizmus proteinových sítí řídí čtení těchto dat a vybírá, které proteiny se budou vytvářet (exprimovat). Vzniklý protein musí být uveden do patřičného prostorového tvaru, konformace, která není definována pouze jeho primární strukturou, tedy pořadím aminokyselin. Primární struktura proteinu umožňuje vznik mnoha chemicky stabilních tvarů. Většina z nich je pro potřeby buněčných procesů nepoužitelná. Pokud by se do nich protein dostal, neplnil by svoji funkci. Proto při skládání proteinu asistují další, obklopující proteiny, proteinová síť. Navedení na patřičnou konformaci a zařazení proteinu do sítě je tedy také prací sítě samotné. Zpracování informací v buňce musí být v každém případě velmi složité a buňka musí být schopna řady logických operací vysoké složitosti a to obrazně i „bez mozku“. Průměrné hodnoty vlastností cytoplazmy jako například pH, nemusejí mít žádný význam, protože se v cytoplazmě mohou měnit na rozměrových škálách srovnatelných s rozměry proteinů. Buňka tak pravděpodobně nepřipomíná váček s náplní homogenní cytoplazmy, ve které „plavou“ proteiny, ale spíše strukturu křemíkového čipu, jakým je například mikroprocesor. Je opodstatněné domnívat se, že vnitřní struktura buněk je zatím podhodnocena, ještě nebyla detailně prozkoumána a výzkum stále přináší nové výsledky. Může na to mít vliv i skutečnost, že v případě živých organizmů se zásadně pracuje s pojmy z chemie (biochemie), které jinak evokují spíše představu chemikálií slévaných ve zkumavkách. Záleží při nich na koncentracích látek, teplotě, pH a dalších makroskopických parametrech reakce. Reakce sama je zpravidla poměrně jednoduchá, aby se vůbec dala zkoumat. Představa na sobě ležících proteinů ve třech rozměrech, které zpracovávají informace tempem, srovnatelným s rychlostí počítače, je od „zkumavkové reakce“ hodně vzdálená. Rozdíl může být stejný jako 7
v elektronice kde na jedné straně děláme pokus s uvolňováním tepla v odporové spirále, na druhé straně provozujeme mikroprocesor s desítkami milionů spínacích prvků. Oboje je přitom aplikací téhož – elektrického proudu. Zkoumání struktur, které sestávají z jednotlivých proteinů a současně jsou dynamicky proměnné, je velmi obtížné. Rozměrová škála takových systémů neumožňuje přímé zkoumání a to obzvláště v případě, kdy nesmí být podstatně narušena organizace systému. Očekávaná míra vnitřní složitosti je navíc velmi vysoká. Složitý systém nemusí jít snadno prozkoumat a to ani v případě, kdy byl vytvořen lidmi. Jako příklad vezměme operační systém počítače. Běží ve známém prostředí, které je definováno strukturou počítače. Ta je do detailu známa, ne sice každému, ale výrobcům počítače (a jeho součástek) ano. Přesto není možné analyzovat všechny funkce a vlastnosti operačního systému, pokud k němu výrobce nedodá zdrojový kód. Zdrojový kód je zápis, který vytvářejí programátoři. Je ve formě srozumitelné pro člověka. Aby mohl hotový program, napsaný ve zdrojovém kódu, běžet na počítači, musí se upravit. Upraví se přeložením do instrukcí, srozumitelných počítači. Kódy instrukcí, seřazené za sebou se ve formě souboru (nebo více souborů) zaznamenají na nosič dat, třeba harddisk. Tento zápis je pro člověka nesrozumitelný, mikroprocesor počítače podle něj však dovede pracovat. Instrukce, probíhající procesorem vytvářejí funkce, které jim vtělili programátoři. Zpětná analýza z instrukcí na zdrojový kód však není reálná. Pokud chceme zdrojový kód analyzovat, musí jej výrobce programu zveřejnit. I když není možné bezezbytku vztahovat počítačovou metaforu na živé systémy, ukazuje to na krajně obtížnou poznatelnost detailních pochodů v buňce. Vždyť kódy instrukcí operačního systému počítače jsou uloženy v „čitelné“ formě na harddisku a ví se že budou zpracovány sériově a jak, zatímco struktura proteinové sítě je jednak krajně obtížně čitelná (bez porušení), jednak nevíme, jaké chování máme očekávat. Složitost a provázanost probíhajících buněčných procesů i v „jednoduché“ prokaryontní buňce bakterie přitom téměř jistě o mnoho překonává složitost (ve smyslu CSI) operačního systému dnešního počítače. Počítačový program lze plně vyjádřit zdrojovým kódem. Co v něm není, program neumí a nedělá. Pokud tedy někdo sleduje například chování operačního systému, jeví se mu složitý a postupně zjišťuje co všechno systém umí. Kdybychom ale studovali zdrojový kód, budeme mít všechny „schopnosti“ operačního systému ve srozumitelné podobě před sebou. Budeme schopni sestavit vývojové diagramy „celkovou logiku i s detaily“, podle kterých se operační systém chová. Nic nám nezůstane skryto. Dostali jsme se až na nejnižší úroveň, na které lze systém zkoumat. Více informací, než je ve zdrojovém kódu systém nemá. Je to s konečnou platností úplný a vyčerpávající popis. 8
Stejně tak i u buňky, nebo obecně každého živého systému, by měla existovat nejnižší úroveň. Úroveň pod kterou se již nedá jít a která definuje úplným způsobem chování systému. To, že je chování systému plně definováno, nemusí ještě znamenat, že je deterministické. Kvantové jevy mohou například zanášet jistou míru principiální neurčitosti do výsledku některých buněčných (biochemických) pochodů. Může to znamenat, že ze stejné situace proces přejde pokaždé do jiného stavu. Jednotlivé přechody jsou přitom definovány pouze statisticky na základě pravděpodobnosti. Takovéto chování sice vylučuje přesně předpovědět všechny konkrétní výsledky jednotlivých procesů, nesmí však vést ke ztrátě řídící logiky a tím ke smrti buňky. Počítače jsou konstruovány tak, aby stejné podmínky vždy vyvolaly stejnou odezvu, jsou tedy z tohoto hlediska deterministické. Nevíme, jestli se v buňce projevuje kvantově - mechanická neurčitost, případně, jak podstatné procesy v buňce zasahuje. Ani v případě, že by se neprojevovala (stejně jako u počítačů) vůbec, neznamená to plně determinované chování buňky. Pouhých několik procesů, běžících na různých časových škálách a majících spolu interakce, vyvolá chování, které může být značně nedeterministické. V takovém případě výsledek jednoho procesu ovlivňuje druhý. Pokud procesy nejsou synchronní, je okamžik ukončení prvního procesu z pohledu druhého náhodný. Pokud na sobě tímto způsobem závisí několik procesů, nelze jejich chování v čase jednoznačně popsat (více o procesech, které z podobných výchozích stavů přecházejí do velice nepodobných výsledných stavů vysvětluje teorie chaosu) . Funkce buňky, stejně jako funkce operačního systému počítače nemohou být vyjádřeny v nějaké výrazně „kondenzované“ formě. Je to velký rozdíl oproti základnímu popisu fyzikálního světa, kde lze napsat rovnice, které popisují (například) gravitaci. Pomocí nich lze vysvětlit široké rozmezí pozorovaných jevů. Je zásadní rozdíl mezi „fungováním“ sluneční soustavy a fungováním buňky (sluneční soustavu lze popsat několika rovnicemi, funkci počítače nebo buňky pouze pomocí komplikovaných popisů jednotlivých probíhajících procesů). Teprve rozvoj technologií v posledních několika desetiletích způsobil, že si to lze uvědomit v plném rozsahu. Na základě právě uvedených principů pracuje každé zařízení, které lze nazvat mechanizmem. Jsou to principy, které známe, věda je objevila a konstruktéři využívají. Podle přijímané mutačně-selekční teorie by i živé systémy měly být mechanizmy, pouze řádově složitější než lidské výtvory. To však nic nemění na skutečnosti, že by měla existovat jakási konečná hloubka složitosti, pod kterou již nelze v živém systému jít. S rostoucí komplikovaností roste i pravděpodobnost, že pokud dojde k chybě, nestane se systém okamžitě zcela nefunkčním, ale bude stále částečně fungovat. Jako jednoduchý příklad vezměme žárovku (jednoduchý systém) a počítač s částečně vadnou operační pamětí (složitý systém). 9
Žárovka je buď v pořádku, nebo prasklá. Tato jediná chyba ji učiní pro původní účel zcela nepoužitelnou. Počítač s částečně vadnou operační pamětí může fungovat aniž se to okamžitě projeví. Chybou bude zasažen třeba jen jeden program, ležící v paměti, ostatní mohou dále fungovat. Počítač se stane částečně funkčním. Tato schopnost neztratit funkčnost okamžitě vytváří možnost, jak by se mohl složitý systém vyvíjet v čase, pokud by docházelo k jeho reprodukci, ale s určitými chybami. Pokud dojde k náhodné změně, která funkci programu zlepší, program se lépe prosadí na trhu. Kdybychom zde úvahy ukončili, mohli bychom konstatovat, že vývoj pomocí mutačně-selekční metody funguje. Mutace a následný přírodní výběr zdánlivě mohou vylepšovat a snad i vytvářet složité systémy. Pokud však provedeme hlubší rozbor, situace se změní. Jestliže by postup s náhodnými mutacemi a přírodním výběrem fungoval, bylo by možné počítačové programy vylepšovat tak, že bychom do nich zanesli určité množství náhodných chyb. Následně bychom testovali, jestli se funkčnost programu náhodou nezlepšila (ekvivalent přírodního výběru). Nikdy bychom se však nesměli vrátit k originálu (ten již v případě srovnání se zvířetem zemřel a k dispozici je jen potomstvo). Poznámka: To že se nesmíme nikdy vrátit k původní verzi je důležité. Pokud bychom se mohli vždy po vyhodnocení, že změna byla negativní vrátit zpět a zkusit jinou, pomalý vývoj by byl alespoň teoreticky možný. Jestliže ale změna nastala na nám neznámém místě a k originálu se již nelze vrátit (protože zemřel), máme v kopii téměř jistě negativní změnu. Ta se navíc nemusí hned silně projevit. Změna v další generaci nastane skoro jistě na jiném místě, nám opět neznámém. Umělý nebo přírodní výběr je v tom okamžiku téměř bezmocný. Pouze ve velmi malém počtu případů se podaří zachytit nějakou pozitivní vlastnost, ve všech ostatních (stovkách, tisících, milionech…. ?) případech se funkčnost mírně zhorší. Toto zhoršení nemůže být selektivně odstraněno pomocí výběru, protože je z definice velmi malé. Pouze je-li náhodou velké, živočich nepřežije (nebo program se ani nerozběhne) a výběr jej ihned úplně odstraní. Na podobné, zásadně nevýhodné mutace se však mutačně-selekční teorie nemůže odkazovat. Jejím cílem je vysvětlení postupného nárůstu složitosti (CSI) v autoreplikačních systémech, ve kterých dochází k malým odchylkám od originálu v každé generaci. Lze to říci také tak, že uspořádaná sekvence znaků v DNA (genech) obsahuje význam, který se při vývoji mnohobuněčného organizmu ze zárodečné buňky zhmotní pomocí složitých procesů. Tato sekvence je jako text. Obsahuje nějaké množství informace (CSI), větší než náhodný řetězec 10
stejné délky. Náhodný řetězec představuje jen „šum“. Pokud začnou na nenáhodnou sekvenci působit náhodné mutace, začne se sekvence postupně měnit na šum. Tento „šum“ může být tvořivě využit pomocí přírodního výběru pouze v případě, že se náhodně zlepší nějaká vlastnost. Jelikož ale mutace na náhodných místech představují téměř vždy zhoršení, a jelikož je řetězec změněn na několika místech v každé generaci, nelze se vyhnout nárůstu neurčitosti. Pokud budeme daný systém považovat za mechanizmus (všechny stroje a počítače jsou mechanizmy), pak se nelze vyhnout vzrůstu počtu chyb ve fungování tohoto mechanizmu, když na něj působí náhodné vlivy. Stabilizující vliv přírodního (nebo umělého) výběru, pracujícího na základě zachycení pozitivních změn, nebude dostatečný. V systému se vždy objeví i změny, které nelze výběrem zachytit a přitom jsou negativní. Jednotkou výběru jsou celé organizmy, ne jejich části. Z dlouhodobého hlediska se bude funkčnost systému zhoršovat generaci za generací. Proto se domnívám, že klasický mutačně-selekční model nemůže představovat dostatečné vysvětlení pozorovaného evolučního vývoje. Zřejmě je vysvětlením částečným a je potřeba jej o něco doplnit. Znamená to, že ještě neznáme všechny jevy, které je nutno vzít v úvahu. V následující části se pokusím předložit hypotézu, která si nečiní nárok na to, že je pravdivá. Nazývám ji teorií primární reality. 4. Možnosti zajištění proti chybám a možnosti vývoje Složitý systém může být zajištěn proti náhodným chybám. Počítač například nespustí program, u kterého nesouhlasí kontrolní součty, při čtení z disku nahlásí chybu. Tím program nelze použít a z dalšího vývoje je vyloučen. V použití zůstávají jen nezměněné kopie. Dále lze proti chybám využít několikanásobné kopie téže sekvence, program může být na datovém médiu uložen řekněme v deseti kopiích. Před spuštěním se kopie porovnají. Pokud je jich více naprosto stejných a některá je jiná, lze ji vyřadit jako poškozenou. V další generaci lze znovu vytvořit deset kopií podle těch stejných, nepoškozených. Tak lze systém udržet stabilním po prakticky neomezený počet „generací“, pokud pracujeme s dostatečným počtem kopií. Takto koncipovaný systém je sice stabilní, nemůže se ale náhodnými mutacemi a následným zachycením příznivých odchylek pomocí přírodního výběru vyvíjet. Aby to bylo možné, musel by se systém skládat ze dvou částí. První by byla stabilní část, jejíž stabilita by byla zajištěna například pomocí vícenásobných kopií a vzájemnému porovnávání. Druhou částí by byla část, ve které nejsou náhodné změny nijak opravovány. Tato část by obsahovala jakési parametry, které se mají nastavit (vyvinout) pomocí přírodního výběru. 11
Stabilní část by musela poskytovat pracovní „pozadí“ pro evoluci v druhé, náhodně modifikovatelné části. V takto organizovaném dvousložkovém systému skutečně může probíhat adaptivní, kumulativní selekce vlastností. Do této kategorie patří programy, které demonstrují evoluci na počítači. Na základě úvah o systémech, které mají dvě části, stabilní a proměnnou, můžeme vymyslet konkrétní systém, který lze vylepšit náhodnými mutacemi. Představme si továrnu na televizory, kde se vyrábějí funkční přístroje. Nemají však nastaveny ani přibližně správně parametry obrazu a zvuku – kontrast, barevný kontrast, jas a hlasitost. U normálního přístroje jsou nastavení dostupná pomocí dálkového ovládání. V továrně byly nastaveny a každý (kdo si televizor koupí) si je upraví tak, aby mu vyhovovaly. V našem příkladu to tak není. Parametry nelze z dálkového ovládání vůbec nastavovat. Továrna vyrobí nejprve první sérii, „generaci“, televizorů s úplně náhodným nastavením. Některé přístroje budou mít obraz velmi temný, jiné příliš jasný. Náhodně se objeví i zhruba správné kombinace parametrů. Pouze ty přístroje, které budou mít přiměřeně správně nastaven obraz a současně i přiměřenou hlasitost zvuku se prosadí na trhu. Další generaci odvodíme v naší továrně z těchto dobře prodejných přístrojů tím, že náhodně mírně změníme hodnoty nastavení a přístroje opět uvedeme na trh. Zákazníci opět vyberou optimální nastavení, a tím „zlepší“ obraz i zvuk přístrojů. Pokud budeme televizory prodávat do různých prostředí, můžeme si všimnout rozdílů. Přístroje prodávané do restaurací získaly „evolucí“ vyšší hlasitost i jas obrazu než ty prodané do ložnic. Vlivy prostředí mají vliv na nastavení „genů“ obrazu i zvuku a hodnoty těchto genů skutečně byly získány kumulativní selekcí. Stabilní částí je zde elektronika televizoru, náhodně modifikovatelnou část představují parametry, „geny“, obrazu a zvuku. Pokud však začne náhodně „mutovat“ elektronika televizorů (zapojení obvodů), televizory záhy přestanou pracovat, nezávisle na stabilizujícím výběru zákazníků. Z uvedených úvah vyplývá, že má-li být evoluce pomocí náhodných mutací možná, musí existovat stabilní jádro systému, které poskytuje evoluci pracovní pozadí. Pokud budeme předpokládat postupný vývoj od jednobuněčných organizmů až k savcům, bude obtížné představit si stabilní část systému, která by mohla zůstat po celou dobu stejná. Počet genů, které „ovládají“ jednobuněčný organizmus se liší od počtu genů nutných pro zárodečný vývoj a řízení složitého mnohobuněčného těla savce. Pokud nejsou zásahy do stabilního pracovního pozadí možné, nelze vysvětlit postupný vývoj druhů ve směru od jednodušších ke složitějším. Vezmeme-li v úvahu vlastnosti systémů typu mechanizmus tak, jak je 12
zná dnešní věda a technika, nelze klasickou teorii považovat za dostatečnou. Technické výtvory člověka jsou mechanizmy vždy. Nezáleží na tom, jestli se jedná o auto nebo o počítač, konečná hloubka složitosti a definice funkcí pomocí „zdrojového kódu“ nebo plánu je zde pokaždé. Zdokonalovat takové systémy lze pouze na základě úprav, které jsou předem rozmyšlené a koordinované. Již jsme ukázali, že mechanizmus náhodné změny a zachycení výhodných změn přírodním výběrem je nedostatečný. Důvodem je podstatně vyšší pravděpodobnost náhodné negativní změny než náhodné pozitivní. Přírodní výběr nemůže být v případě malých změn (a ty se v klasické vývojové teorii předpokládají vždy) silně selektivní. Tím se do dalších generací přenáší organizmy, které jsou sice mírně lépe přizpůsobené svému okolí, současně však podstatně více degradované negativními změnami (kterých u mechanizmů vždy nastane více, než změn pozitivních). Často citovaný dlouhý čas, který byl k dispozici pro vývoj života, problém neřeší. Vývoj se potýká s nepřízní pravděpodobnosti stále, ne pouze při prvním kroku vzniku života. Pokud dojde z chemických látek k náhodnému vzniku jednoduchého autoreplikátoru, neznamená to, že jeho složitost (CSI) začne stoupat. Stejně tak, pokud se přemístíme na úroveň rozvinutého života, například mnohobuněčných živočichů, není možné klasickým způsobem vysvětlit ani jejich stabilitu. Vývoj tak probíhá celou dobu proti směru procesů, které jsme schopni pomocí současných vědeckých teorií (teorií na základě kterých konstruujeme stroje a zařízení) vysvětlit.
5. Teorie primární reality Z uvedeného vyplývá jediné rozumné vysvětlení. Naše znalosti nejsou kompletní, cosi podstatného nám uniká. Může to být tím, že svět, který sledujeme, je jen jednou částí skutečné reality a to realitou odvozenou. Skutečnou primární realitu jsme dosud nepoznali. Průnik informací z primární do naší odvozené reality je pracovním pozadím evoluce. Primární realita poskytuje toto pracovní pozadí, konkrétní parametry živých organizmů se hledají pomocí interakce s prostředím, tedy klasickou metodou “mutace – selekce“. Podpora pomocí stabilního pracovního pozadí je poskytována organizmům stále, i v současnosti. Mezi minulostí a současností tedy není žádný rozdíl, vše se chová stále stejně, není potřeba postulovat nějaké „stvoření“ života. To, že dnes jsou organizmy vyspělejší než dříve, je výsledkem evoluce, která pracuje na základě přírodního výběru (umožněného stabilním pracovním pozadím). Tím složitost živých organizmů stoupá. Lidské výtvory pracují jako mechanizmy, nevyužívají podpory pracovního pozadí. Vyvíjet počítačové programy nebo přístroje pomocí metody „změna – zachycení výhodné změny výběrem“ tedy nelze. I když 13
výběr může i v tomto případě něco málo zlepšit, systém záhy podlehne degradacím, protože pravděpodobnost negativních změn je větší než změn pozitivních. Lidské výtvory se budou chovat jako výhra v loterii. I když občas někdo vyhraje, celkově klienti loterie stále jen prodělávají, je to dáno pravděpodobnostmi výhry a prohry. Pracovní pozadí přitom může rozhodovat o časovém průběhu evoluce. Může se například skokově měnit při dosažení určitého stupně vývoje. To by vysvětlovalo období stagnace i rychlé evoluční úseky, v nichž vznikají nové „tělní plány“, například v událostech kambrické exploze. Kde máme toto pozadí hledat ? Jak konkrétně působí na interakce atomů v organizmech ? A co je to primární realita ? To dnes nevíme, neznamená to ale, že to nebudeme vědět nikdy. Nabídnu zde několik možných vysvětlení. Poznámka: Uvedu ilustrativní příklad, co myslím možností existence nepoznané, primární části reality. Představte si prázdný pokoj, ve kterém provádíme akustické měření. Výsledkem je zjištění, že v pokoji (v naší jediné realitě, za jejíž zdi nevidíme) existuje periodické akustické vlnění (bum, bum...). Na základě pozorování a pravidel vědy (neodvolávat se na nezjištěné jevy, používat nejjednodušší možné vysvětlení..) usoudíme, že sám vzduch v místnosti produkuje tento jev. Musí jej produkovat, protože nic mimo neexistuje. Disipativní struktury v okolí topení by se snad mohly rozkmitat a vytvořit tak periodický děj....... Skutečností je, že ve vedlejším pokoji hraje hlasitě rádio a zvuk k nám slabě (přitom neplánovaně, jaksi omylem...) proniká. To je skutečným důvodem pro jevy sledované v našem pokoji. Uvažme nyní možnost, že některé děje v přírodě nejsou plně symetrické. Nesymetrií zde rozumíme preference určitých chemických vazeb oproti jiným. Pomocí takových dějů by mohla do biologických systémů pronikat informace z primární reality. Kvantově-mechanické nebo i jiné procesy probíhající ve velkém souboru částic by se mohly řídit pravidly, která zůstala současné vědě zatím skrytá. Tím by mohla existovat možnost, že do určitých konfigurací hmoty je možný průnik informací z primární reality. Tímto neustálým informačním tokem by byla udržována stabilita života a současně vytvářeny podmínky pro jeho evoluci. Existence podobných procesů nemusí být snadno zjistitelná, navíc je evidentní, že pro jejich pozorování musí být vytvořeny vhodné podmínky. Procesy by se musely projevovat preferencemi v průběhu chemických reakcí ve velkých souborech stavebních prvků, tedy například aminokyselin. Třeba jen mírné preference by mohly mít za následek vytváření stabilních autoreplikačních cyklů, schopných evoluce přirozeným výběrem. Tyto cykly by měly stabilní a proměnnou část, jak jsme již ukázali 14
výše. Stabilní část by také musela podléhat nějakému vývoji, aby se umožnila evoluce složitějších organizmů s větším počtem volných parametrů. Hledání těchto parametrů by bylo předmětem klasické mutačně-selekční teorie. Vývoj stabilní části by musel být řízen nesymetrickými procesy, které by stále udržovaly stabilní část v provozuschopné podobě. Pozorované výsledky takovéto evoluce by se příliš nelišily od představ, založených na dnešní klasické neodarwinistické teorii. Stabilní pracovní pozadí by však umožnilo evoluci bez problémů fungovat. Tím by se klasická teorie zbavila problémů s pravděpodobností příznivých mutací oproti nepříznivým. Současně by se vyřešila otázka samovolného vzniku života z chemických látek, protože by zde existoval slabý formující princip. V neposlední řadě by byla snáze pochopitelná i evoluce vyšších taxonomických skupin, jako například v případě kambrické exploze. Kde by měla věda hledat známky podobných procesů ? Především si je třeba uvědomit, že samotná stabilita organizmů představuje formu důkazu. Z metodologického hlediska je však toto tvrzení totéž jako prohlášení, že existence organizmů je důkazem funkčnosti klasické mutačně-selekční teorie. S existencí organizmů jsou slučitelné obě teorie. Bylo by potřeba najít přímé doklady očekávaných jevů, opírající se o pozorování při standardních fyzikálních nebo chemických pokusech. Nyní odbočme a pokusme se určit podmínky, za kterých by mohlo být podobné hledání úspěšné. Především si je třeba uvědomit, že předpokládané formující principy jsou velmi slabé. Kdyby totiž nebyly, vědci by si jich již dávno všimli. Dalším předpokladem je, že hledané jevy působí v přírodě stále, nebyly omezeny na dobu dávno minulou. Zde se dá podržet faktu stability organizmů, která stálou existenci těchto jevů vyžaduje. Pokud hledané jevy skutečně existují, mělo by být možné je experimentálně najít a ověřit. Uvedu zde přirovnání z jiné oblasti. Na základě pozorování můžeme usoudit, že povrch nějakého předmětu je dokonale rovný. Vezměme například rovnou desku stolu. Pak na ni omylem vysypeme malou vrstvičku mouky. Mouka která je tvořena drobnými zrnky při pohybu po stole velmi citlivě reaguje na nepatrné, běžně neviditelné nerovnosti. Když se na rozsypanou mouku podíváme, zjistíme, že je na ní viditelná struktura písma. Domyslíme si, že na stole někdo psal perem na papír a hodně tlačil. Nepatrné vtlačení částí rovné desky stolu dovnitř způsobilo, že se v mouce objevil reliéf písma, které je nyní čitelné. Pokud ale na stůl nevysypeme pouze malé množství, ale řekněme kilogram mouky, žádná struktura se neobjeví, protože je maskována silnou vrstvou mouky. Pouze některé varianty pokusu s moukou odhalí, že na desce je něco slabě vytlačeno. Pokud budeme testovat rovinnost stolu například 15
kulečníkovou koulí, nic nezjistíme, koule se bude chovat stejně jako na dokonale rovném stole. Deska stolu má řadu vlastností a může vstupovat do interakcí s různými tělesy, pokud zkoumáme její vlastnosti. Pouze vhodně provedený pokus však odhalí slabou „nesymetrii“ lokální rovinnosti desky. Na desce stolu může být napsán tímto způsobem text, o kterém se za běžných okolností nikdy nedozvíme. Na stole totiž děláme jiné věci a jiné pokusy než ty, které by mohly skrytý jev zviditelnit. Pokud budeme například stoly používat k stavění dřevěných domů místo cihel, nacházíme se velmi daleko od podmínek, kdy bychom si mohli drobných nerovností na desce všimnout. Podobným způsobem mohly doposud unikat zpozorování některé velmi slabě nesymetrické formující procesy. Podobné nesymetrie navíc současné paradigma přírodních věd nepředpokládá a tak je nikdo pokusně nehledá. Nesymetrie procesů, podílejících se na vazebných vlastnostech atomů v aminokyselinách a dalších biologicky významných sloučeninách by mohly být příčinou zajištění stabilního pracovního pozadí pro existenci a vývoj organizmů. Mohly by se ukrývat v kvantově mechanických dějích, jejichž výsledky by měly nepatrně „modulovanou“ pravděpodobnost. Tyto procesy by za určitých podmínek měly vést ke vzniku života samovolným sestavením prvotního autoreplikátoru. Jelikož se jedná o procesy slabé (kdyby nebyly slabé, již bychom je při pokusech zpozorovali), nelze od nich očekávat takovou účinnost, aby přeměňovaly zrnka prachu na buňky. Podmínky pro vznik života tak zůstávají i podle hypotézy primární reality velmi úzké. Muselo by se jednat o takové konfigurace látek, které pomocí slabých vazebných nesymetrií mohou přecházet do stavu s vhodným uspořádáním, které umožní ranou autoreplikaci. Požadavky na potřebné prostředí, ve kterém může dojít k takovým dějům budou dost možná podobné jako ty, ve kterých se dnes vznik života předpokládá. Z toho vyplývá, že pokusy s chemickou evolucí by měly nakonec vést k úspěchu, po vytvoření vhodných podmínek blízko rovnováhy reakcí by se mohly nesymetrie projevit a navádět elementární složky života do správných konfigurací. Teorie primární reality ovšem současně říká, že pracovní pozadí v sobě nese určitou informaci. Tato informace je do nám známého světa přenášena slabou kvantově – mechanickou „modulací“ atomových vazebných interakcí nebo nějakým jiným způsobem. Informace (ve smyslu CSI) pocházejí z námi zatím nepoznané části reality (přírody), části kterou zde nazývám primární realitou. Dnes nelze říci, kde se tato primární realita nachází. Další výzkumy ale mohou postupně řadu věcí objasnit. Fungování buňky by tedy mohlo vypadat i jinak, než si dnes přijímaná teorie představuje. Mimogenetické části buňky (části, kde informace není uložena v sekvenční podobě) by například mohly být velmi složité a tvořit pracovní pozadí, v genech by mohly být uloženy vývojové parametry. Mezi 16
vývojové parametry patří mimo jiné struktury potřebných proteinů. Nemusí to však být informace jediné. Produkce určitých typů proteinů v určitých okamžicích zárodečného vývoje může realizovat převod evolucí nalezené hodnoty parametru do vývoje organizmu. Pokud přijmeme tento model, nic se nezmění na výsledcích populační genetiky ani na skutečnosti, že porucha v jediném genu může být pro organizmus smrtelná. Ani kombinace úseků DNA u pohlavně se rozmnožujících organizmů není v rozporu s tímto modelem. Představa pracovního pozadí, které záměrně kombinuje geny rodičů s cílem zlepšit nastavení parametrů vývoje není nelogická.
6. Závěr Z uvedených důvodů se zdá velmi pravděpodobná existence dalšího dosud nepoznaného formujícího principu. Neznamená to, že takový princip nebude časem poznán. Není na tom nic mystického ani odporujícího naturalizmu. Diskutovaná teorie primární reality může být jedním z možných vysvětlení. Připouští existenci dosud nepoznaných vlastností hmoty. Možnost, že jsme zatím prozkoumali jen část skutečně existujícího není nelogická. K vývoji ve vědě stále dochází, nové teorie často nemají jednoznačné interpretace. Pokud je teorie primární reality správná, měla by vyvolávat zjistitelné jevy ve světě, který známe. Předpokládaná intenzita takových jevů je velmi malá. Kdyby nebyla, již by byly objeveny. Lidé konstruují stroje bez využití těchto jevů, kterých si zatím ani nevšimli. Proto se stroje chovají jinak než živé organizmy, ponechány samy sobě jsou odsouzeny k postupné degradaci vlastností a to i v případě, že se budou samy replikovat. Pouze člověk použitím naplánovaných změn je schopen zlepšovat a vyvíjet stroje. Kde se nachází dosud nepoznaná část reality dnes nevíme. Mohla by se nacházet například v subatomárních rozměrech. Kvantová mechanika by mohla být výsledkem působení dosud nepoznaných principů v hypotetickém submikrosvětě. Informace z ní do nám známého světa mohou vstupovat například pomocí mírných nesymetrií vazebných vlastností atomů, „modulováním“ kvantově-mechanických pravděpodobností. Nesymetrie by se projevovaly pouze za určitých podmínek, kdy by jejich velmi slabá intenzita stačila na vytváření struktur, například pořadí aminokyselin. Další možností jsou dimenze prostoru a času. Moderní strunové teorie předpokládají vetší počet prostorových rozměrů než tři. Hypoteticky by mohl existovat průnik informací i z jiných rozměrů našeho časoprostoru. Všechny tyto úvahy jsou jen ukázkou možného. Závěrem lze snad shrnout, že existuje velké množství zatím neznámých faktů. Týká se to jednak evoluční teorie, jednak principů fungování živých organizmů. Přes ubezpečování řady vědců o tom, že tomu tak není, opak je 17
pravdou. Nikdo dnes neví jistě, k čemu slouží mezigenová DNA, jak přesně dochází k řízení zárodečného vývoje mnohobuněčných organizmů, čím se zásadně odlišuje mozek člověka a lidoopů a ve výčtu bychom mohli pokračovat. Pokud nevíme, jak fungují dnešní organizmy, pak tvrzení, že mutace a následná selekce je dostatečnou hnací silou evoluce je čistou spekulací. Evoluční biologie by snad měla více naslouchat hlasům nespokojených a ne jen tvrdohlavě trvat na své pravdě. Plejáda „nových teorií“ evoluce v podání evolučních biologů jsou totiž jen variace na klasický darwinizmus nebo neodarwinizmus (genocentrické teorie, přerušovaná rovnováha, zamrzlá evoluce). Všechna tato vylepšení klasické teorie snad jsou pravdivá, podstatných otázek vývoje a fungování života se však netýkají. Je možné, že nesrovnalosti, se kterými se dnes potýká biologie, jsou předzvěstí velké revoluce ve vědě. Pokud taková revoluce jednou nastane, bude to největší změna v historii vědy vůbec a půjde daleko za rámec biologie.
7. Literatura
[1]
Richard Dawkins: Sobecký gen, Mladá fronta, edice Kolumbus, Praha 1998
[2]
Stephen C. Meyer: The Origin of Biological Information and the Higher Taxonomic Categories, Proceedings of the Bilological Society in Washington, November 30, 2005
[3]
Emil Paleček: Problémy vzniku života na Zemi, Biologické listy 68(1), 2003
[4]
Charles B. Thaxton, Walter L. Bradley, Roger L. Olsen ; Tajemství vzniku života : kritická analýza současných teorií Praha : Návrat domů, 2003
[5]
Emil Paleček: Účinky mateřské lásky na molekulární úrovni, Živa 2/2005
18
