’n Kykie na die onsigbare—Wat word geopenbaar?

WAT word bereik wanneer mense nuwe uitvindings gebruik om die sluier as ’t ware te lig en te sien wat hulle voorheen nie kon sien nie? Dit kan hulle help om met redelike sekerheid vas te stel wat voorheen onbekend was.—Sien die venster hieronder.

Dit was vroeër die algemene opvatting dat die aarde die middelpunt van die heelal is. Maar toe het mense met behulp van die teleskoop getoon dat die planete, onder andere die aarde, in wentelbane om die son in posisie gehou word. In onlangser tye, met die uitvinding van kragtige mikroskope, het mense die atoom self ondersoek en gesien hoe sekere soorte atome met ander soorte atome verbind om so genoemde molekules te vorm.

Dink aan die samestelling van ’n watermolekule, ’n stof wat noodsaaklik is vir lewe. Weens hulle ontwerp sal twee waterstofatome op ’n unieke manier met ’n enkele suurstofatoom verbind om ’n watermolekule te vorm—waarvan daar miljarde in elke druppel is! Wat  kan ons leer deur ’n watermolekule te ondersoek en te sien hoe dit onder verskillende omstandighede reageer?

Die wonder van water

Hoewel individuele waterdruppels baie eenvoudig lyk, is water ’n uiters komplekse stof. Trouens, dr. John Emsley, ’n wetenskapskrywer by Imperial College, in Londen, Engeland, het gesê dat dit “een van die chemiese stowwe is waaroor die meeste navorsing gedoen is, maar dit is nog steeds die een wat die minste verstaan word”. Die tydskrif New Scientist het gesê: “Water is die bekendste vloeistof op aarde, maar dit is ook een van die raaiselagtigste.”

Dr. Emsley het verduidelik dat, ondanks die eenvoudige struktuur van water, “niks so kompleks is wat gedrag betref” nie. Hy het byvoorbeeld gesê: “H₂0 behoort ’n gas te wees, . . . maar dit is ’n vloeistof. Wat meer is, wanneer dit vries . . . , sal ys, die soliede vorm daarvan, dryf en nie sink” soos ’n mens gewoonlik sal verwag nie. Wat hierdie ongewone gedrag betref, het dr. Paul E. Klopsteg, ’n voormalige voorsitter van die Amerikaanse Vereniging vir die Bevordering van Wetenskap, gesê:

“Dit is merkwaardig ontwerp om waterlewe soos visse te onderhou. Dink net wat sou gebeur het as water, terwyl dit tot vriespunt afkoel, nie gereageer het soos beskryf is nie. Ys sou vorm en aanhou vorm totdat dit ’n hele meer gevul het en alle of die meeste waterlewe vernietig het.” Dr. Klopsteg het gesê dat hierdie onverwagse gedrag van water “bewys [lewer] dat ’n groot en doelgerigte verstand in die heelal aan die werk is”.

Volgens New Scientist dink navorsers nou dat hulle weet wat die rede vir hierdie ongewone gedrag van water is. Hulle het die eerste teoretiese model ontwikkel wat die uitsetting van water akkuraat voorspel. “Die sleutel tot die raaisel”, het die navorsers besef, “lê in die spasiëring van suurstofatome in hierdie strukture.”

Is dit nie merkwaardig nie? ’n Molekule wat so eenvoudig lyk, laat mense so kopkrap. En om te dink dat die menseliggaam grotendeels uit water bestaan! Sien jy ook in die wonders van hierdie molekule, wat uit net drie atome van twee elemente bestaan, ‘bewys van ’n groot en doelgerigte verstand wat aan die werk is’? En tog is ’n watermolekule geweldig klein en baie eenvoudiger as talle ander molekules.

Uiters komplekse molekules

Party molekules bestaan uit duisende atome van baie van die 88 elemente wat natuurlik op aarde voorkom. ’n DNS-molekule (die afkorting vir deoksiribonukleïensuur), wat die gekodeerde erflikheidsinligting van elke lewende ding bevat, kan byvoorbeeld miljoene atome van verskeie elemente hê!

Ondanks die DNS-molekule se ongelooflike kompleksiteit is dit slegs 0,0000025 millimeter in deursnee, veels te klein om gesien te word, behalwe met behulp van ’n kragtige mikroskoop. Wetenskaplikes het eers in 1944 ontdek dat DNS die erflikheid van ’n mens bepaal. Hierdie ontdekking het indringende navorsing oor hierdie uiters komplekse molekule aan die gang gesit.

Maar DNS en water is slegs twee van die verskeie soorte molekules wat in die samestelling van dinge gebruik word. En aangesien baie molekules wat in lewende dinge voorkom ook in nielewende dinge voorkom, moet ons dan dink dat daar net een of ander eenvoudige stap, of brug, tussen lewende en nielewende dinge is?

Baie mense het lank so gedink. “In die 1920’s en 30’s het talle gesaghebbendes uitdruklik die hoop uitgespreek dat toenemende biochemiese kennis die gaping sou oorbrug”, verduidelik die mikrobioloog Michael Denton. Maar wat is mettertyd ontdek?

Lewe is spesiaal en uniek

Hoewel wetenskaplikes verwag het om oorgangstadiums, of ’n reeks geleidelike stappe, tussen lewende en nielewende dinge te vind, het Denton gesê dat die bestaan van ’n definitiewe kloof “uiteindelik bevestig is ná die revolusionêre ontdekkings van molekulêre biologie in die vroeë 1950’s”. Denton noem ’n merkwaardige feit wat nou vir wetenskaplikes  duidelik geword het en verduidelik verder:

“Ons weet nou dat daar nie net ’n gaping tussen die lewende en nielewende wêreld bestaan nie, maar ook dat dit die mees dramatiese en fundamentele van al die klowe in die natuur verteenwoordig. Tussen ’n lewende sel en die ordelikste niebiologiese stelsel, soos ’n kristal of ’n sneeuvlokkie, bestaan daar die grootste en mins oorbrugbare kloof denkbaar.”

Dit beteken nie dat dit maklik is om ’n molekule te skep nie. Die boek Molecules to Living Cells verduidelik dat “die samestelling van die kleinmolekulêre boustene op sigself ingewikkeld is”. Dit voeg egter by dat “dit kinderspeletjies is” om sulke molekules te maak “in vergelyking met wat moes gevolg het om die eerste lewende sel voort te bring”.

Selle kan op hulle eie bestaan as vrylewende organismes, soos bakterieë, of hulle kan as deel van ’n veelsellige organisme, soos ’n mens, funksioneer. Dit sal 500 selle van gemiddelde grootte verg om die oppervlak van die punt aan die einde van hierdie sin te bedek. Dit is gevolglik nie verbasend dat die funksies van ’n sel vir die blote oog onsigbaar is nie. Wat word dus geopenbaar wanneer ’n mens ’n mikroskoop gebruik om binne-in ’n enkele sel in die menseliggaam te kyk?

Die sel—Per toeval of deur ontwerp?

Eerstens kan ’n mens nie anders as om verbaas te wees oor die kompleksiteit van lewende selle nie. ’n Wetenskapskrywer het gesê: “Die normale groei van selfs die eenvoudigste lewende sel vereis dat tienduisende chemiese reaksies op gekoördineerde wyse plaasvind.” Hy het gevra: “Hoe kan 20 000 reaksies, in een klein selletjie, alles tegelykertyd beheer word?”

Michael Denton het selfs die kleinste lewende sel vergelyk met “’n ware mikrominiatuur-fabriek wat duisende voortreflik ontwerpte stukke ingewikkelde molekulêre masjinerie bevat, wat uit altesaam honderdmiljard atome bestaan, wat baie ingewikkelder as enige mensgemaakte masjien is en absoluut  sonder gelyke in die nie-lewende wêreld is”.

Wetenskaplikes word nog steeds dronkgeslaan deur die kompleksiteit van die sel, soos The New York Times van 15 Februarie 2000 gesê het: “Hoe meer bioloë oor lewende selle verstaan, hoe meer uitdagend lyk die taak om alles uit te pluis wat die sel kan doen. Die gemiddelde mensesel is te klein om gesien te word, en tog kan tot 30 000 van sy 100 000 gene te eniger tyd aan- of afskakel om die sel se huishoufunksies te verrig of om op boodskappe van ander selle te reageer.”

Die Times het gevra: “Hoe kan ’n masjien wat so klein en ingewikkeld is ooit ontleed word? En selfs as een mensesel deur ontsaglike inspanning ooit ten volle verstaan sou word, is daar ten minste 200 verskillende soorte selle in die menseliggaam.”

Die tydskrif Nature het in ’n artikel met die titel “Ware masjiene van die skepping” berig gelewer oor die ontdekking van klein enjins binne-in elke sel van die liggaam. Hulle roteer om adenosientrifosfaat, die kragbron van selle, te skep. Een wetenskaplike het gevra: “Wat sou ons kon doen as ons kon leer om molekulêre masjienstelsels te ontwerp en te bou wat soortgelyk is aan die molekulêre stelsels wat ons in selle vind?”

Dink net aan die skeppingsvermoë van die sel! Die inligting in die DNS van net een sel van ons liggaam sal ongeveer ’n miljoen bladsye van hierdie grootte vul! Wat meer is, elke keer as ’n sel verdeel om ’n nuwe een te skep, word hierdie selfde inligting na die nuwe sel oorgedra. Hoe dink jy is elke sel—al 100 biljoen in jou liggaam—met hierdie inligting geprogrammeer? Het dit per toeval gebeur, of was ’n Meesterontwerper daarvoor verantwoordelik?

Miskien het jy tot dieselfde slotsom gekom as die bioloog Russell Charles Artist. Hy het gesê: “Ons kom voor ontsaglike, selfs onoorkomelike, probleme te staan wanneer ons [die sel] se begin, en inderdaad sy voortbestaan, probeer verklaar, tensy ons met rede en logika aanneem dat ’n intelligensie, ’n verstand, dit in aansyn gebring het.”

Merkwaardige orde

Jare gelede het Kirtley F. Mather, destyds ’n professor in geologie aan Harvard-universiteit, die volgende gevolgtrekking gemaak: “Ons lewe nie in ’n heelal van grille of giere nie, maar van Wet en Orde. Die Administrasie daarvan is heeltemal logies en verdien die grootste respek. Dink aan die wonderlike wiskundige stelsel van die natuur wat dit vir ons moontlik maak om opeenvolgende atoomgetalle aan elke element van materie te gee.”

Kom ons kyk vlugtig na daardie “wonderlike wiskundige stelsel van die natuur”. Van die elemente * wat aan die mense van die ou tyd bekend was, was goud, silwer, koper, tin en yster. Arseen, bismut en antimoon is gedurende die Middeleeue deur alchemiste geïdentifiseer, en later gedurende die 1700’s is baie meer elemente gevind. In 1863 is indium, wat die 63ste element was wat ontdek is, met behulp van die spektroskoop geïdentifiseer, wat die unieke kleurband wat elke element uitstraal, kan skei.

Op daardie stadium het die Russiese skeikundige Dmitri Iwanowitsj Mendelejef die gevolgtrekking gemaak dat die elemente nie ordeloos geskep is nie. Op  18 Maart 1869 is sy verhandeling “’n Oorsig van die stelsel van die elemente” uiteindelik aan die Russiese Chemiese Vereniging gelees. Daarin het hy gesê: ‘Ek wil ’n stelsel uitwerk wat nie deur die toeval bepaal word nie, maar deur die een of ander definitiewe en presiese beginsel.’

In hierdie beroemde verhandeling het Mendelejef voorspel: “Ons moet verwag om nog talle onbekende eenvoudige stowwe te ontdek; byvoorbeeld dié wat soortgelyk is aan aluminium en silikon, elemente met ’n atoomgewig tussen 65 en 75.” Mendelejef het oop ruimtes vir 16 nuwe elemente gelos. Toe hy gevra is om bewyse vir sy voorspellings te gee, het hy geantwoord: “Ek het nie bewyse nodig nie. Die natuurwette, anders as grammatikareëls, laat geen uitsondering toe nie.” Hy het bygevoeg: “Wanneer my onbekende elemente gevind word, dink ek sal meer mense aan ons aandag skenk.”

Dit is presies wat gebeur het! “Gedurende die volgende 15 jaar”, verduidelik Encyclopedia Americana, “het die ontdekking van gallium, skandium en germanium, met eienskappe wat baie ooreenkom met wat Mendelejef voorspel het, die geldigheid van die periodieke tabel bevestig en die samesteller daarvan beroemd gemaak.” Teen die vroeë deel van die 20ste eeu was al die bestaande elemente al ontdek.

Soos Elmer W. Maurer, ’n skeikundige navorser, gesê het, is dit duidelik dat “hierdie pragtige rangskikking nouliks op toeval berus”. John Cleveland Cothran, ’n chemieprofessor, het oor die moontlikheid dat die harmonieuse orde van die elemente op toeval berus, gesê: “Die ontdekking van al die elemente wat [Mendelejef] voorspel het, en die feit dat hulle amper presies die eienskappe het wat hy voorspel het hulle sou hê, het daardie moontlikheid heeltemal uitgeskakel. Sy groot veralgemening word nooit ‘Die periodieke toeval’ genoem nie. Dit is eerder ‘Die periodieke wet’.”

’n Noukeurige studie van die elemente en hoe hulle met mekaar verbind om alles in die heelal te vorm, het die beroemde fisikus P.A.M. Dirac, wat ’n wiskundeprofessor aan die universiteit van Cambridge was, beweeg om te sê: “’n Mens kan moontlik die situasie beskryf deur te sê dat God ’n wiskundige van ’n baie hoë orde is, en Hy het hoogs gevorderde wiskunde gebruik om die heelal te maak.”

Dit is waarlik fassinerend om na die ongesiene wêreld van oneindig klein atome, molekules en lewende selle te kyk sowel as na die enorme sterrestelsels wat ver buite die gesigsveld van die blote oog lê! Dit is ’n ondervinding wat ’n mens nederig maak. Hoe word jy persoonlik geraak? Waarvan lewer dit vir jou bewys? Sien jy meer as wat jou fisiese oë kan sien?

[Voetnoot]

[Venster/Prente op bladsy 5]

Te vinnig vir die oog om te sien

Aangesien die beweging van ’n galoppende perd so vinnig is, het mense in die 19de eeu gedebatteer of al sy hoewe op enige gegewe tyd tegelykertyd van die grond af is. In 1872 het Eadweard Muybridge uiteindelik fotografiese eksperimente begin doen wat die geskil later besleg het. Hy het ’n tegniek ontwerp om die eerste hoëspoedrolprente te maak.

Muybridge het ’n ry van 24 kameras effens uitmekaar uit opgestel. ’n Toutjie is van elke kamerasluiter oor die renbaan gestrek sodat die perd die toutjies sou tref en die sluiters sou aktiveer wanneer hy verby galop het. ’n Ondersoek van die foto’s wat geneem is, het getoon dat die perd soms heeltemal van die grond af was.

[Erkenning]

Courtesy George Eastman House

[Prent op bladsy 7]

Waarom dryf verysde water en sink dit nie?

[Prent op bladsy 7]

’n DNS-molekule is 0,0000025 millimeter in deursnee, en tog sal die inligting wat dit bevat ’n miljoen bladsye vul

[Erkenning]

Gerekenariseerde model van DNS: Donald Struthers/Tony Stone Images

[Prent op bladsy 8]

In elke liggaamsel—in al 100 biljoen— vind tienduisende chemiese reaksies op gekoördineerde wyse plaas

[Erkenning]

Copyright Dennis Kunkel, University of Hawaii

[Prente op bladsy 9]

Die Russiese skeikundige Mendelejef het met behulp van sy periodieke tabel die gevolgtrekking gemaak dat die elemente nie ordeloos geskep is nie

[Erkenning]

Courtesy National Library of Medicine