Kurioza naukowe / Scientific curiosities ISSN 1176-7545; rok XI; No 2620

Zestawienie tematyczne prowadzone na bieżąco

 

Jedno zdumienie dziennie...

 

.

O istocie życia ogólniej.

Przy okazji omawiania spraw związanych z wyselekcjonowaniem bakterii 'arsenolubnych' warto zastanowić nad istotą procesów życiowych wedle współczesnej wiedzy. Z zażenowaniem musimy stwierdzić zastanawiając się nad tym co to jest życie, że ciągle jesteśmy na etapie 'życie jest, jak każdy widzi", jak orzekł o koniu ksiądz Benedykt Chmielowski ponad ćwierć tysiąclecia temu (1745–46). Bardziej precyzyjny był Fryderyk Engels w słynnej 'Dialektyce przyrody' (1883), gdzie czytamy, że 'życie to forma istnienia białka'. To prawda, tylko że golonka też jest formą istnienia białka.. Lepszej definicji, poza opisową mówiącą o roli DNA, przekazywaniu cech, ewoluowaniu, mutowaniu, wreszcie przepływie informacji, nie ma. 
Może to zabrzmieć paradoksalnie, ale pięknie przysłużyła się rozwinięciu pojęciu życia Agnieszka Osiecka w utworze dla Skaldów:

Życie jest formą
istnienia białka,
ale w kominie
coś czasem załka,
      Oj dana, dana,
      nie ma szatana,
      a świat realny
      jest poznawalny, oj dana!

To nie tylko zgrabna parafraza, pastisz czy parodia Engelsa, ale zwrócenie uwagi, może niezamyślone, na braki w rozumieniu życia. 
Istnieje wiele zjawisk czy procesów, które mają genotyp i fenotyp, ewoluują, mutują, przekazują strukturę droga informacyjną, rozmnażają się, mają bazę materialną dla prowadzenia tych procesów, a wcale nie są oparte na białku. Weźmy choćby religie, języki, prądy filozoficzne, struktury polityczne. Wszystkie te zjawiska, i wiele innych, zachowują się dokładnie tak samo, ale podstawą ich nie jest białko ani DNA. Ich materiałem podtrzymującym ich genom jest celuloza z naniesionymi cudownym kodem odziedziczalnym w postaci książek. 'Genom' tam zawarty przejawia się konkretnymi procesami, a 'fenotypem' są społeczności genom ten replikujące.   
Wróćmy do fosforu i arsenu. Być może procesy życiowe mogłyby istnieć na bazie innej kombinacji pierwiastków niż owe CHOPSiN (węgiel, wodór, tlen, fosfor, siarka i azot). Jeśli ograniczyć się do chemicznej bazy życia, jest kilka wymogów do spełnienia. Muszą istnieć możliwości tworzenia (się) związków wielkocząsteczkowych, replikacji, ewolucji opartej na mutacji. W tablicy Mendelejewa łatwo znajdziemy 'sąsiadów, CHOPSiN o właściwościach, które mając do dyspozycji miliardy lat i odpowiednie warunki otoczenia, spełniałyby te warunki. 
Z omawianej już poprzednio zmodyfikowanej tablicy pierwiastków: 

łatwo można odszukać pierwiastki, które potencjalnie mogłyby być zamiennikami obecnych CHOPSiN, jak arsen rzekomo zastępuje fosfor, a być może nadaje się do tego antymon? Podobnie można mówić o krzemie, sąsiedzie węgla, też tworzącym piękne dlugołańcuchowe związki krzemoorganiczne. A może nawet german mógłby pełnić tę funkcję. Siarka ma za sąsiada selen, też tworzący związki selenoorganiczne. Zastępowalne w znanych organizmach żywych są chlorowce, potasowce, wapniowce i metale pełniące zasadniczą rolę w systemach oksydoredukcyjnych (Fe, Co, V, a może i inne). Można sobie wyobrazić, że najpierwotniejsze związki, prekursory biogenezy, miały zupełnie inną kombinację pierwiatków, a z jakichś względów utrwaliły się i wygrały te, które obecnie królują. Może to tylko tzw. przypadek zamrożonej ewolucji. Jeszcze większe pole do spekulacji daje ekologia znanych i odkrywanych stopniowo planet. W etanowych czy amoniakalnych morzach być może mogą istnieć 'formy istnienia' spełniające definicję życia, ale złożone z innych elementów, rządzone innymi szczegółowymi regułami. 
Warto też wziąć pod uwagę problem czasu. Procesy życiowe mają swoje tempo zależne od trwałości związków w nich uczestniczących. A może w innej skali czasowej zupełnie inne układy mogłyby wchodzić w rachubę. Przychodzi mi na myśl genialna zabawa Lema, kiedy to w reakcji jądrowej obserwuje mejozę..
Ale wróćmy do spraw ziemskich. Uważa się, że wszystko co żywe czerpie energię niezbędną do przeprowadzania procesów ze słońca. Przez fotosyntetyzujące rośliny energią słonca opychają się wszystkie zwierzaki, pasożyty roślinne, bakterie itp. 
Okazuje się jednak, że u podstaw łańcucha pokarmowego może być coś innego niż słońce. W sąsiedztwie kominów wulkanicznych cały łańcuch pokarmowy doskonale daje sobie radę basując na energii uwalnianej ze związków siarki. W podmorskich skałach, ze zdumieniem zaobserwowano bogate życie bakteryjne nie mające żadnego związku ze słońcem. Być może podstawą łańcucha energetycznego jest wodór wyzwalany w procesach jądrowych. Warto też wspomnieć o szeregu spostrzeżeń sugerujących, że energia jądrowa może być wyłapywana bezpośrednio przez żyjące w skałach bakterie. Biologia fascynującej bakterii Deinococcus radiodurans żyjącej w wodach stosów uranowych  budzi zainteresowanie, choć powinno być większe. Jak dotąd sądzi się, że bakteria ta zawdzięcza swoja odporność na promieniowanie jonizujące nadzwyczajnej sprawności reperazy DNA. O możliwości czerpania energii z wyłapywania promieniowania gamma nie mówi się. Uważa się, że kwant gamma jest zbyt wysokoenergetyczny by być strawialnym dla procesów biologicznych. A może są jakieś anteny umożliwiające 'rozmienianie na drobne' energii kwantów, jak to bywa z pobieraniem energii z poza zakresu absorpcji chlorofilu?
Jest też kwestia użytkowania mniej bogatych 'paczek' energii. Kiedy wiele lat temu w dyskusji ze śp prof. Janem Zurzyckim na UJ postawiłem sprawę używalności energii akustycznej dla procesów biologicznych stwierdził, że energia fononów jest zbyt mała, by urochomić akumulację w ATP. Zauważył jednak, że jeśli mam rację, to dźwiękolubnych organizmów należałoby szukać w sali obrad Rady Wydziału... Ja skłonny byłbym szukać nowych form fononolubnych w jaskiniach bliskomorskich, gdzie ciągle panuje szalony hałas w kompletnej ciemności. A nuż są jakieś sposoby włączania energii fononów do procesów biologicznych? Przecież fale akustyczne uruchamiają cały łańcuch procesów biofizycznych prowadzących na przykład do słyszenie. Olbrzymia większość zwierząt wyższych wykorzystuje to zjawisko.
I tak kombinować możnaby w nieskończoność. Pewnym jest tylko to, że nasza definicja życia jest zbyt ciasna i niejasna, by pomagać w poszukiwaniu nowych from życia.

[QZE07::171];[QEP90::035]a;[QEP90::047]8,54;[QEP90::149]
w sieci 31.12.2010; Nr 2620

 

 


 

witrynę prowadzi
© R. Antoszewski
Titirangi, Auckland, 
Nowa Zelandia

(wybrane z publ. R. Antoszewskiego)

  Site Meter