A pár éve megszünt határtudományos lap topikja!
-
tomcat1 #50 Az élet kialakulása
Megdöbbentő, hogy milyen vakságban botorkálnak az élet kialakulásának kutatásában a tu-dósok. Teljesen természetesnek tekintik, hogy csakis a tapasztalat lehet az irányadó (ez még olyan, állítólag egzakt tudományban is így van, mint pl. a részecskefizika), mintha soha nem is állították vol-na, hogy létezik egy materialista elméletük. Pedig, ha lenne elméletük, az attól lehetne elmélet, hogy megmondaná, hol és hogyan kell keresni az élet elméletét – és minden újabb tény vagy igazolná, vagy cáfolná az eddigi elméletet. Egyikről sincs szó. Valójában tartják magukat valamihez, csak ez nem a materializmus, hanem az empirizmus, ami a tapasztalat elsődlegessége. Ez éppen nem a kuta-tás előrejelzéseinek átgondolásában mutatkozik, mert ez az átgondolás egyre felszínesebb, egyre se-kélyesebb, hanem a kutatási fedezet előteremtésekor, amely pedig egyre nagyobb figyelmet és szak-értelmet igényel. Greter Schueller a „New Scientist” 1998. szeptemberi számában arról a csodálko-zásról számol be, ami a csillagászokat eltöltötte, amikor a NASA földi laboratóriumában a csillagközi űr fizikai viszonyait utánozva váratlanul az élet kulcs-elemeinek számító molekulákra bukkantak, sőt, sejtszerű buborékokat is találtak. A csillagközi térség vákuumában, az abszolút nulla fok közelében az atomok hőmozgása is leáll. Ebben az üres, hideg térségben azonban itt-ott rendkívül ritka és hideg anyagfelhők találhatók, amelyek parányi gázgömbök és porszemcsék rendkívül ritkán elszórt, ködsze-rű anyagából állnak. Ezek a csillagközi felhők olyan óriási kiterjedésűek lehetnek, hogy anyaguk rend-kívüli ritkasága ellenére is képesek elnyelni a rajtuk áthaladó fényt. Az utóbbi évtizedekben gyorsan fejlődő rádió- és infravörös csillagászat megmutatta, hogy ezekben a csillagközi felhőkben bonyolult szerves molekulák találhatók. Fred Hoyle és munkatársa, N. C. Wickramasinghe 1974-ben rájöttek, hogy a 8-12 mikrométeres infravörös sugárzás színképe aromás szerves anyagok színképének felel meg! Általános megítélés szerint a csillagközi anyag jelentős mértékben tartalmaz szilíciumtartalmú vegyületeket, szilikátokat. Rájöttek, hogy a kovamoszatok, amelyek szintén szilikátnak számítanak, adják a legjobb egyezést a csillagközi anyag elnyelési tulajdonságaival. A kovamoszatok az algafélék családjába tartoznak, 65 millió éve jelentek meg a Földön. Kimutatatták, hogy a közeli Taurus-köd anyaga, amelyben jelenleg is erős a csillagképződés folyamata, a vízjégnél tízszer több szerves anyagot tartalmaz. A GC-IR57 infravörös forrás színképe a Galaxis központjából pedig az Escheria Coli, az élesztőbaktérium anyagának színképével egyezik meg. Összességében, a csillagközi szén 30%-a és szilícium 70%-a szerves anyaghoz kötött (Wickramasinghe, Hoyle, 1988).
A NASA Ames Kutatólaboratóriumában, Kaliforniában Lou Allamandola és munkatársai a csil-lagközi űr szélsőséges viszonyait hozták létre laboratóriumukban. Eközben olyan bizonyítékokat fe-deztek fel, amelyek arra utalnak, hogy az élet nem úgy keletkezett a Földön, ahogy eddig gondolták: meleg iszapból (úgy látszik, eddig terjedt a materializmus hatóköre), hanem ettől eltérő körülmények között, a tér jeges mélységeinek porszemcséin. Azt már régóta gyanították, hogy az üstökösök tették lakhatóvá a Földet azzal, hogy vizet és a légköri gázokat ideszállították, sőt, az élet kémiai építőkoc-káinak egyike-másika is az üstökösökből eredhet. De a NASA Ames kutatólaboratóriumának mostani eredményei ennél sokkal messzebb mutatnak. Amikor előállították az űr nyers viszonyait a laboratóri-umban, olyan megdöbbentően összetett szerves vegyületeket találtak, amelyek nem pusztán a földi élet számára is létfontosságúak, hanem egyenesen sejtszerű képződményeket, amelyeket a földi élet legkorábbi képződményeinek készíthették elő a talajt.
Ugyanezekben a csillagközi felhőkben keletkeznek a csillagok és a bolygók is. Amikor sűrű-ségük eléri a 10 000 atom/cm3-es értéket (ennél a földi levegő 25 000 trilliószor sűrűbb!), a felhő egyes csomói olyan gravitációs vonzóerőt képesek kifejteni, ami a csillagok és bolygók megjelenésére vezet. Ilyen sűrűségnél a metán-, szén-monoxid-, vízgőz- és ammóniamolekulák összeütközése pormagocskák keletkezéséhez vezet. Ahogy a forró levesből elpárolgó vízgőz molekulái egy hideg téli este a konyha ablakán jégvirágokká válnak, a hideg szemcsékhez ragadó gázmolekulák jeges burkot hoznak létre a porszemcséken. A gázmolekulák kölcsönhatásainak vizsgálatára a laboratóriumban 10 Kelvin-fokos hőmérsékletet hoztak létre (azaz -263 Celsius-fokot!). A pormagot a laboratóriumban alumínium vagy cézium-jodid lemez helyettesíti. Ahogy a gázmolekulák felhalmozódnak, vékony jég-réted képződik a fémlemezen. A csillagközi felhőkhöz hasonlóan a laboratóriumban is erős ultraibolya sugárzásnak teszik ki a gázmolekulákat. Ezek a nagyenergiájú fény-részecskék széttörik a molekulák kémiai kötéseit, és olyan, kémiailag erősen aktív gyököket hoznak létre, mint az OH és a NH2 a fém-lemez ideális kényszert jelent az aktív gyökök szokatlan összekapcsolódására. A gázmolekulák sza-bad állapotban soha nem kapcsolódnak össze úgy, ahogy a fémlemezen, ahol szomszédjuk aktív gyökével lépnek reakcióba. Az eredmény: komplex szerves anyagok pazarló bősége – írja a kísérleti beszámoló.
A beszámoló tudományos értékének elemzéséhez érdemes meggondolni, hogy ha a csillag-közi anyag kémiai összetétele megegyezik az Univerzum átlagos elemgyakoriságával, akkor abban 1 000 000 atom közül 930 000 hidrogénatom, 60 000 héliumatom, 2 000 nitrogénatom, 270 szénatom, 370 oxigénatom, 25 szilíciumatom. A laboratóriumban nem ilyen összetételű anyagot vizsgáltak, ha-nem vízgőz, (H2O), szénmonoxid (CO) és ammónia (NH4) álló vegyülékét. Vajon hogyan jön létre ily módon olyan bonyolult szilikon-vegyület, mint például a kovamoszat? Pusztán azáltal, hogy a szilíci-um-atomokat tartalmazó molekulák egymás mellé kerülnek? És az élesztőgomba? Meg kell mondjam, hogy ez gyakorlatilag lehetetlen. Nem lehet észrevétlenül hagyni, vagy természetesnek tételezni fel éppen a megmagyarázandó rejtélyt: hogyan jön létre élettelen anyagból az élethez fontos, az élőlé-nyekkel rokon „vegyület”? Ha megdöbbentően összetett szerves vegyületeket találtak, miért nem pró-báltak világos választ adni arra, hogyan jöhettek ezek létre? Ha a NASA Ames kutatócsoportja nem is talált kovamoszatot, de talált alkoholokat, ketont, aldehidet, alkánt, hexametilén-tetramint (HMT) óri-ásmolekulát és más szerves anyagokat, egyeseknél 40 szénkötéssel. Az óriás HMT molekulákhoz vi-zet adva aminosavak is létrejöttek. A laboratórium űrkamráját több héten át járatva lipideket is találtak, olyan fehérjeszerű képződményeket, amelyek a sejtmembránok fő építőelemei. Ez pedig mindenkép-pen kényeges eredmény, mert a földi őslevest szimuláló előző kísérletekben, amelyekben villámok csapódtak a kezdetleges összetételű szerves anyagból álló őslevesbe, találtak ugyan aminosavakat, az élet jellemző, rendkívül összetett molekuláit, de lipideket még sohasem.
A lipidek jelentősége abban áll, hogy általuk hozhatók létre azok a sejtfalak, amelyek elhatá-rolják az élő anyagot a környezettől, amelyek nélkül az élet számára fontos molekulák egyszerűen el-távoznának egymás közeléből, különösen egy olyan vízzel elárasztott bolygón, mint a miénk. A lipidek létrehozása tehát feltétlen tudományos jelentőséggel bír. A kérdés csak az: miben áll ez a jelentőség? Aliondáék magyarázata szerint az űr dermesztő hidege lehetővé teszi gázmolekulák kicsapódását a porszemcsék felszínére, s itt a közeli csillagok erős ultraibolya sugárzása feltöri a molekulákon belüli kémiai kötéseket, s az aktív gyökök a szomszédos molekulákkal összekapcsolódva megdöbbentően összetett szerves molekulákká alakulnak. John Cronin, az Arizona Egyetem ősbiotikus kémikusa sze-rint „nehéz elképzelni, hogy ezek a körülmények képesek lehetővé tenni olyan vegyületek létrejöttét, amelyek a nukleinsavakhoz hasonló bonyolultságúak, amik képesek információt tartalmazni és repro-dukálni”. Igen, itt a bökkenő. Tény, hogy Stanley Miller 1952-ben metán, ammónia, hidrogén és vízgőz elegyét elektromos kisüléseknek tette ki, és a fehérjékben található húsz aminosavból tízet képes volt előállítani. Az 1964-es Harada-Fox kísérletben forró metán, ammónia és vízgőz elegyéből a 950 fokos kvarchomokon átáramolva 12 fehérjealkotó aminosavat állítottak elő. Más hasonló kísérletekkel együtt a 20 fehérjealkotó aminosavból 19-et sikerült előállítani. Így pedig azt látjuk: a meleg iszapba csapó villám éppen úgy alkalmas aminosavak termelésére, mint a -263 fokos fémlemez jégrétegét megvilá-gító ultraibolya sugárzás. Annyi biztosnak látszik, hogy az Ames laboratórium kísérletében a szerves anyagok különös hatékonysággal jöttek létre. A kérdés csak annyi: milyen tényező idézte elő ezt? Mert a molekulák puszta véletlenszerű egymásmellettisége a valószínűtlenség végső határán adhat csak lehetőséget megdöbbentően összetett, információ raktározására, rendkívül összetettségű élőlé-nyek kódolására alkalmas információk létrehozására és reprodukálására alkalmas „vegyületek” előállí-tására. A laboratóriumi kísérletekben figyelembe vett tényezők az információ forrására a fémlemezen egymás mellé kerülő molekulák sorrendje.
Az abszolút nulla fokhoz közelítéskor nagy energiaingadozások lépnek fel, amelyeket kísérle-tileg is kimutattak (D. Voss. Science, 1998. október 9. 22. oldal). A nagy energiaingadozás azt jelenti, hogy a vákuum energiaingadozási, a vákuum nullponti rezgése erősödik föl! A molekulák szerveződé-sét a vákuum energiaingadozásai befolyásolhatják, esetleg irányíthatják is. Ha viszont a molekulák szerveződése megdöbbentően összetett, akkor a következtetés az, hogy a vákuum ingadozásai nem véletlenszerűek! Az élet keletkezésének tanulmányozása tehát a Világegyetem szervező erejének ta-nulmányozásaként fogható fel. Ez az összefüggés új látást, új távlatokat ad az űrlaboratóriumok kuta-tómunkájához. De hogyan ismerhető meg ez a kozmikus szervező erő?
Az egyik irány, amiben döntésre lehet jutni, a spontán keletkező, jelentős információtartalmú molekulák információtartalmának mérése az abszolút nulla foktól mért távolság függvényében. Ahogy távolodunk az abszolút nulla foktól, úgy csökken az energiaingadozások mértéke, és ha ezek az energiaingadozások szerepet játszanak a molekulaképződés irányításában, akkor az abszolút nulla foktól távolabb a szervező erő hatékonysága alacsonyabb kell legyen. Ismeretes, hogy a kozmikus felhők két osztálya létezik: az egyik a HI felhőké, amelyek hőmérséklete 10 K körüli, a másik a HII fel-hőké, amelyeké 100 K körüli. Ha az élet irányában történő anyagszerveződés hőmérsékletfüggő, ak-kor a kétfajta hidrogénfelhőben el kell térjen a szerves anyagok relatív aránya. Ha az abszolút nulla fok közelében különösen erős a szervesanyag-képződés, akkor az élet első tartománya az abszolút nulla fok közelében található! És akkor külön rejtély, hogy ez a kozmikus életerő miért tud ismét rend-kívül hatékonyan működni éppen a 0-10 K fok tartományban. Vajon a 0-100 ºC tartományban is meg-nő a vákuum energiaingadozása? És van-e a két tartományon kívül olyan tartomány, ahol az élet kü-lönösen hatékonyan szerveződik? Ha mérni tudjuk a vákuumingadozások energiaspektrumát, megfe-lelő, az élet kialakulásához szükséges feltételek között, akkor, ha létezik ilyen, felfedezhetjük az élet harmadik formájának tartományát! Az élet első tartománya: a 0-10 Kelvin fok közötti tartomány, a kozmikus csillafelhők, a kovamoszatok, az élesztőgomba életjelenségeinek első tartománya. Második tartomány a 273-373 Kelvin fok (0-100 ºC), a víz-, a szén- és a fehérjealapú földi élet tartománya. Hol a harmadik tartomány? Ha felnézünk az égre, láthatjuk a csillagok világát. „Élő égitestek” tanulmá-nyomban bemutatom a csillagok élő mivolta melletti érveimet. Ezek szerint az élet harmadik tartomá-nya a 10 000 – 100 000 000 Kelvin fokos tartomány lehet?
Akárhogy is, úgy tűnik, már a téridő alapszerkezetében jelen van az a hajlam, és ez kellő vizsgálattal számszerűsíthető is, ami az élet rendkívül összetettségű molekuláinak kialakulása felé te-reli az atomok, molekulák szerveződését. Ezzel pedig tudományos bizonyítékok döntik meg a materia-lizmus azon saroktételét, miszerint a spontán jelenségek fellépését és összekapcsolódását mindig a vakvéletlen irányítja!
Grandpierre Attila