Fizičar riješio misterij nastanka života na Zemlji!?

Prema staroj i popularnoj hipotezi život je nastao iz primordijalne juhe

kemikalija uz pomoć udara munje i uz puno srećeNo 31-godišnji fizičar s MIT-ja Jeremy England tvrdi da za nastanak života nije potrebna

nikakva sreća, a osobito ne čudo. Naprotiv, prema Englandu pojava i evolucija života

logična su posljedica temeljnih zakona prirode baš kao što je logično da se kamen kotrlja

nizbrdo.

Zanimljivo je da se u dokazivanju svoje teorije američki znanstvenik poziva upravo na

drugi zakon termodinamike i entropiju koje mnogi protivnici Darwinove evolucije smatraju

ključnim argumentima protiv mogućnosti da život nastane slučajno. Zašto kreacionisti tako

rezoniraju? Prema drugom zakonu termodinamike toplina prelazi s toplijeg tijela na hladnije

i tako se raspršuje, a materija ima sklonost da od uređenog stanja prijeđe u kaotično, a ne

obratno. Pojednostavnjeno bismo mogli reći da ima puno više načina, a time i vjerojatnosti,

da se cigle nasumično formiraju u neku neuređenu hrpu nego da se poslože u uređeni zid,

odnosno da se zid s vremenom raspadne, umjesto da se sam izgradi. Za slaganje u zid

uglavnom je neophodna inteligencija. Evo još nekoliko primjera: 1) toplina koncentrirana u

jednom objektu, recimo šalici kave, imat će sklonost da se rasprši po sobi tako da će se na

kraju temperatura sobe i šalice izjednačiti; 2) atomi ili molekule plina, recimo iz plinskog

štednjaka, neće ostati na okupu već će se sudarati s molekulama u zraku i s vremenom

raspršiti po cijeloj sobi; 3) jaje će miješanjem postati kajgana, međutim, koliko god ga

miješali neće ponovno postati jaje na oko.

U skladu s drugim zakonom termodinamike svaki će sustav s vremenom doći u stanje tzv.

termodinamičke ravnoteže u kojoj je energija posvuda ravnomjerno raspoređena, a

entropija maksimalna.

Dakle, laicima se može činiti da je drugi zakon termodinamike protivan ideji o nastanku

nečega tako složenog kao što je život. Međutim, fizičari znaju da to nije tako jednostavno.

Naime, postoje brojni primjeri da se u prirodi stvaraju vrlo organizirane strukture poput

kristala ili pahulja snijega. Zašto? Zato što gledano 'makroskopski' zapravo doprinose

povećanju entropije iako je 'mikroskopski', organiziranjem u strukture, smanjuju. England

ističe da to posebno vrijedi za život, a iznad svega za njegovo ključno svojstvo – replikaciju,

odnosno razmnožavanje. 

Naime, živi organizmi, koji se temelje na ugljiku, puno su

uspješniji u hvatanju energije iz okoliša i raspršivanju te

energije unaokolo nego obične nasumične hrpice atoma

ugljika. Prema Englandovoj formuli, predstavljenoj u

Dobar primjer je fotosinteza

novom broju časopisa Chemical Physics, to osobito vrijedi za tzv. otvorene sustave. Primjerice

skupina atoma koju pokreće vanjski izvor energije poput Sunca ili kemijskog goriva,

okružena nekom toplom kupkom poput oceana ili atmosfere, vrlo će se često postupno

restrukturirati na takav način da apsorbira i raspršuje više energije i time pogoduje

entropiji.

'Ako krenete od nasumične hrpice atoma i obasjavate je dovoljno dugo, ne bi se trebali

čuditi ako konačno dobijete biljku', kaže England koji smatra da je Darwinova evolucija

zapravo specijalan slučaj opće fizikalne pojave.

England je svoju novu 'formulu života' iskušao u sustavima koje snažno pokreću vanjski

izvori energije poput zraka svjetlosti, a koji se nalaze u okruženju kupke u koju mogu

ispuštati toplinu. To su upravo sustavi koji uključuju žive organizme. Njegove su analize

pokazale da će u takvim sustavima najveću vjerojatnost za nastanak imati one formacije

koje snažnije apsorbiraju i snažnije raspršuju energiju.

Samoreplikacija, odnosno razmnožavanje, proces koji pokreće evoluciju života na Zemlji,

upravo je jedan od mehanizama kroz koje sustav može s vremenom raspršivati sve više

energije.

'Odličan način za raspršivanje većih količina energije jest da napravite više kopija sebe',

rekao je England.

Kako bi provjerio svoju teoriju, američki je fizičar u novoj studiji izračunao teorijski

minimum količine raspršenja koje se odvija tijekom samoreplikacije RNK molekula i stanica

bakterija i potom pokazao da on odlično odgovara stvarnim količinama koje ti sustavi

tijekom razmnožavanja raspršuju u prirodi.

Osim toga pokazao je da je RNK, koja je najvjerojatnije bila preteča DNK, vrlo

'jeftin' građevinskimaterijal. Kada je RNK jednom nastala, kaže England, Darwinova

evolucija nije više bila nikakvo iznenađenje.

Znanstvenici su već ranije zabilježili sklonost replikaciji u neživoj tvari. Primjerice Philip

Marcus s University of California u Berkeleyu nedavno je pokazao da se vrtlozi u

turbulentnim tekućinama spontano repliciraju tako što izvlače energiju iz fluida kojim su

okruženi.

England stoga zaključuje da će se materija u određenim uvjetima spontano organizirati u

strukture koje su složene i imaju sposobnost repliciranja jer tako pogoduju jačem

raspršivanju energije odnosno entropiji. Drugim riječima materija ima prirodnu sklonost da

se organizira u život kako bi udovoljila drugom zakonu termodinamike.

Brojni znanstvenici ovu ideju smatraju uvjerljivom i elegantnom, međutim, England ili

njegovi kolege tek će je trebati dokazati. 

VEZANE TEME

fizika

evolucija

znanost

kurioziteti