Pogled u nevidljivo — što otkriva?
ŠTO ljudi postižu time što se služe novim izumima kako bi, da tako kažemo, povukli zavjesu i vidjeli ono što prije nisu mogli? To im omogućava da s popriličnom pouzdanošću dođu do određenih saznanja o onome što im je ranije bilo nepoznato. (Vidi donji okvir.)
Među ljudima je nekada prevladavalo mišljenje da je Zemlja centar svemira. No onda su pomoću teleskopa vidjeli da planete, pa tako i Zemlja, imaju svoje određeno mjesto u svemiru i da se okreću oko Sunca. U novije su vrijeme ljudi izumili jake mikroskope pomoću kojih su istražili sam atom i vidjeli kako se različite vrste atoma međusobno spajaju i tvore spojeve koji se zovu molekule.
Ispitajmo pobliže sastav molekule vode, tvari koja je neophodna za život. Zahvaljujući svojoj strukturi dva atoma vodika na jedinstven će se način spojiti s jednim atomom kisika i stvoriti molekulu vode — a takvih molekula kao što je ona u svakoj kapi ima na
milijarde! Do kakvih saznanja možemo doći istražujući molekulu vode i njeno ponašanje pod različitim okolnostima?Čudesna voda
Mada se pojedinačne kapi vode doimaju veoma jednostavnima, voda je izuzetno složen kemijski spoj. Znanstveni pisac s Imperial Collegea u Londonu (Engleska) dr. John Emsley zapravo je rekao da je ona “jedan od najistraženijih kemijskih spojeva o kojemu se, unatoč tome, još uvijek najmanje zna”. U časopisu New Scientist stajalo je sljedeće: “Voda je najpoznatija tekućina na Zemlji, no istovremeno i jedna od najtajanstvenijih.”
Dr. Emsley objasnio je da unatoč jednostavnoj strukturi vode, “ništa nije tako složeno kao njeno ponašanje”. Primjerice, rekao je: “H20 trebao bi biti plin (...), no on je tekućina. Štoviše, prilikom smrzavanja (...) njegov kruti oblik, led, pluta umjesto da tone”, što bi se zapravo trebalo i očekivati. Dr. Paul E. Klopsteg, bivši predsjednik američkog Udruženja za unapređivanje znanosti, rekao je u vezi s tim neobičnim ponašanjem sljedeće:
“Ovo se čini kao izvanredno rješenje kojim je omogućen opstanak životnih oblika u vodi, primjerice riba. Zamislite što bi se dogodilo u slučaju da se voda, kad joj se temperatura spusti ispod nule, ne ponaša onako kako je opisano. Na njoj bi se stvorio led koji bi se potom širio sve dok se čitavo jezero ne bi zaledilo, uslijed čega bi izumrli svi ili gotovo svi životni oblici u vodi.” Dr. Klopsteg je rekao da je ovakvo neočekivano ponašanje vode “dokaz da u svemiru djeluje veliki um koji sve što radi, radi s određenom svrhom”.
Prema izvještaju iz časopisa New Scientist, istraživači sada misle da su otkrili uzrok takvog neuobičajenog ponašanja vode. Oni su razradili prvi teoretski model kojim se može precizno izračunati širenje vode. “Ključ tajne”, shvatili su istraživači, “leži u razmještaju atomâ kisika unutar ovih struktura.”
Nije li to izvanredno? Molekula koja se doima tako jednostavnom pravi je izazov ljudskoj moći shvaćanja. I to tim više što na vodu otpada veći dio naše tjelesne težine! Vidite li i vi u čudima ove molekule koja se sastoji od samo tri atoma dvaju elemenata ‘dokaz djelovanja velikog uma koji sve radi s određenom svrhom’? A ipak, u usporedbi s mnogim drugim molekulama, molekula vode izuzetno je malena i nadasve jednostavna.
Veoma složene molekule
Neke molekule sastavljene su od tisuća atoma mnogih kemijskih elemenata, kojih se u prirodi pojavljuje 88. Naprimjer, molekula DNK (kratica za deoksiribonukleinsku kiselinu), koja sadrži kodirane informacije o nasljeđu svakog živog stvorenja, može se sastojati od milijunâ atoma više elemenata!
Usprkos nevjerojatnoj složenosti molekule DNK, njen promjer iznosi svega 0,0000025 milimetara, pa je presitna da bi je se moglo vidjeti, osim pomoću nekog jakog mikroskopa. Znanstvenici su tek 1944. otkrili da DNK određuje nasljeđe neke osobe. To je otkriće pokrenulo intenzivno istraživanje ove izuzetno složene molekule.
Međutim, DNK i voda samo su dvije od mnogo vrsta molekula koje čine sastavni dio mnogih tvari. A kako je u živim i neživim tvarima pronađeno mnogo istih molekula, trebamo li zaključiti kako između žive i nežive prirode postoji tek nekakva mala stepenica, odnosno prijelaz?
Mnogo je ljudi dugo vremena mislilo da je tako. “Tijekom 20-ih i 30-ih godina 20. stoljeća mnogi su stručnjaci jasno izražavali nadu u to da će saznanja do kojih će se doći na području biokemije premostiti taj jaz”, rekao je mikrobiolog Michael Denton. No, što je zapravo na koncu ustanovljeno?
Život je nešto posebno i jedinstveno
Mada su znanstvenici očekivali da će pronaći prijelazne oblike, odnosno nizove postepenih stepenica između živih i neživih organizama, Denton je primijetio da je postojanje neosporne nepovezanosti “konačno potvrđeno
početkom 50-ih godina 20. stoljeća nakon revolucionarnih otkrića na području molekularne biologije”. Govoreći o značajnoj činjenici koja je sada postala očita znanstvenicima, Denton dalje objašnjava:“Sada ne samo da znamo da između živog i neživog svijeta postoji jaz nego znamo i to da ta nepovezanost predstavlja najizrazitiji i najtemeljniji primjer nepovezanosti u prirodi. Između žive stanice i najorganiziranijeg nebiološkog sistema, naprimjer kristala ili snježne pahuljice, postoji nevjerojatno velik, nepremostiv ponor.”
To ne znači da je molekulu jednostavno stvoriti. U knjizi Molecules to Living Cells objašnjava se da je “sinteza elemenata od kojih su izgrađene male molekule sama po sebi složena”. Međutim, u njoj se dodaje da je stvaranje takvih molekula “dječja igra u usporedbi s onim što je moralo prethoditi nastanku prve žive stanice”.
Stanice mogu postojati kao zasebni živi organizmi, kao recimo bakterije, ili mogu funkcionirati u sklopu nekog višestaničnog organizma, kao što je čovjek. Točka na kraju ove rečenice zauzima prostor u koji bi stalo 500 stanica prosječne veličine. Stoga ne iznenađuje da se prostim okom ne može vidjeti ono što se zbiva unutar same stanice. Do kakvih se onda otkrića došlo kad se mikroskopom zavirilo u samo jednu stanicu ljudskog tijela?
Stanica — produkt slučajnosti ili stvaranja?
Prije svega, moramo reći da se čovjek jednostavno mora diviti složenosti živih stanica. Jedan je znanstveni pisac rekao: “Za normalan razvoj čak i one najjednostavnije žive stanice potrebno je da desetak tisuća kemijskih reakcija uslijedi po točno utvrđenom redoslijedu.” Postavio je pitanje: “Kako je moguće da jedna sićušna stanica u istom trenutku kontrolira 20 000 reakcija koje se odvijaju unutar nje?”
Michael Denton usporedio je čak i onu najsitniju živu stanicu s “pravom pravcatom mikrominijaturiziranom tvornicom koja sadrži tisuće izvanredno konstruiranih dijelova komplicirane molekularne mašinerije, koja se ukupno sastoji od sto tisuća milijuna atoma i daleko je kompliciranija od bilo kojeg stroja koji je čovjek napravio i u
potpunosti je neusporediva s bilo čim u neživom svijetu”.Znanstvenici ostaju zapanjeni kad se suoče s takvom složenošću stanice, kako je stajalo u izdanju The New York Timesa od 15. veljače 2000: “Što je znanje biologa o živim stanicama veće, to im i zadatak da otkriju sve njihove funkcije predstavlja sve veći izazov. Prosječna čovječja stanica presitna je da bi je se moglo vidjeti, pa ipak u svakom trenutku može pokrenuti ili zaustaviti čak 30 000 od svojih 100 000 gena koji rade na održavanju stanice ili odgovaraju na poruke koje pristižu iz drugih stanica.”
U časopisu Times postavljeno je pitanje: “Kako bi čovjek ikada mogao analizirati stroj koji je toliko sitan i kompliciran? Čak i da uz ogromne napore uspijemo potpuno analizirati neku čovječju stanicu, u ljudskom tijelu postoji još najmanje 200 vrsta stanica.”
Časopis Nature izvijestio je u članku pod naslovom “Pravi pokretači stvaranja” o otkriću sićušnih motora unutar svake tjelesne stanice. Ti se motori okreću i proizvode adenozin-trifosfat, izvor energije za stanicu. Jedan je znanstvenik razmišljao: “Što bismo sve mogli postići kad bismo naučili projektirati i izrađivati sustave molekularnih strojeva koji bi bili slični molekularnim sustavima koje nalazimo u stanicama?”
Pomislite samo na to koliki se stvaralački potencijal krije u stanici! DNK u samo jednoj stanici našeg tijela sadrži toliko informacija da bi se njima ispisalo otprilike milijun stranica ove veličine! No to nije sve, jer svaki put kad se stanica dijeli i od nje nastaje nova, te se iste informacije prenose u novonastalu stanicu. Zamislite, ove informacije uprogramirane su u svaku stanicu — u 100 bilijuna njih, koliko ih ima u našem tijelu! Je li se to dogodilo pukim slučajem ili je za to zaslužan neki Vrhunski Konstruktor?
Možda ste zaključili isto što i biolog Russell Charles Artist. On je rekao: “U našim nastojanjima da objasnimo nastanak [stanice], a s tim u vezi i njeno stalno funkcioniranje, suočavamo se s ogromnim, čak nesavladivim poteškoćama, osim ako ostanemo kod razumnog i logičnog zaključka da ju je stvorila nekakva inteligencija, odnosno um.”
Zadivljujući poredak
Prije dosta godina Kirtley F. Mather, svojevremeno profesor geologije na Sveučilištu Harvard, došao je do sljedećeg zaključka: “Mi živimo u svemiru u kojem ne vladaju slučajnost i hirovitost, već Zakon i Red. Uprava [tog svemira] potpuno je racionalna i zaslužuje najdublje poštovanje. Pogledajte zapanjujući matematički poredak u prirodi koji nam omogućava da svakom [kemijskom] elementu dodijelimo njemu pripadajući atomski broj u nizu.”
Razmotrimo ukratko taj “zapanjujući matematički poredak u prirodi”. Među elemente * koji su bili poznati drevnim civilizacijama spadaju zlato, srebro, bakar, kositar i željezo. Arsen, bizmut i antimon pronašli su alkemičari u srednjem vijeku, a kasnije, u 18. stoljeću, pronađeni su još mnogi drugi elementi. Uz pomoć spektroskopa, uređaja kojim se može odijeliti pojedine pruge boja koje odašilja svaki element, godine 1863. otkriven je indij, 63. dotad pronađeni element.
U to je vrijeme ruski kemičar Dmitrij Ivanovič Mendeljejev došao do zaključka da elementi nisu stvoreni nasumce. Konačno je 18. ožujka 1869. pred Ruskim udruženjem kemičara pročitana njegova rasprava “Nacrt sustava elemenata”. Mendeljejev je izjavio: ‘Volio bih izraditi neku vrstu sustava koji nije uvjetovan slučajem, već nekakvim određenim i točno utvrđenim principom.’
U ovom čuvenom dokumentu Mendeljejev je iznio sljedeće predviđanje: “Još uvijek bismo trebali očekivati da ćemo otkriti mnoge nepoznate jednostavne elemente; naprimjer, neke slične aluminiju i siliciju, elemente s atomskom težinom od 65 do 75.” Mendeljejev je ostavio prazna mjesta za 16 novih elemenata. Kad su ga pitali za dokaz u vezi s tim predviđanjima, odgovorio je: “Ne treba mi dokaz. Zakoni u prirodi, za razliku od onih u gramatici, ne dopuštaju nikakve iznimke.” Potom je dodao: “Pretpostavljam da će nam više ljudi obratiti pažnju kad moji nepoznati elementi budu otkriveni.”
Upravo se to i dogodilo! “U narednih 15 godina”, objašnjava se u djelu Encyclopedia Americana, “otkriće galija, skandija i germanija, elemenata čija su svojstva itekako odgovarala onome što je Mendeljejev predvidio, potvrdilo je valjanost periodnog sustava i proslavilo njegovog autora.” Početkom 20. stoljeća već su otkriveni svi postojeći elementi.
Nema sumnje da bi, kako je zapazio Elmer W. Maurer, kemičar koji se bavi znanstvenim istraživanjima, “ovaj predivan poredak teško mogao biti produkt slučajnosti”. O mogućnosti da je skladan poredak elemenata produkt slučajnosti, profesor kemije John Cleveland Cothran rekao je: “Kasnije otkriće svih elemenata čije je postojanje [Mendeljejev] predvidio i njihova svojstva koja gotovo do u tančine odgovaraju njegovim predviđanjima uspješno su otklonila svaku takvu mogućnost. Njegova znamenita postavka nikada nije nazvana ‘Periodna slučajnost’. Umjesto toga, dobila je naziv ‘Periodni zakon’.”
Detaljno istraživanje elemenata i načina na koji se međusobno uklapaju da bi izgradili sve što se nalazi u svemiru navelo je poznatog fizičara P. A. M. Diraca, bivšeg profesora matematike na Sveučilištu Cambridge, da kaže: “Možda bismo situaciju mogli opisati ovako: Bog je matematičar najvišeg stupnja, a pri konstruiranju svemira primijenio je najnapredniju matematiku.”
Uistinu je fascinantno zaviriti u nevidljivi svijet, kako beskonačno malenih atoma, molekula i živih stanica, tako i mamutskih zvjezdanih galaktika koje su daleko izvan granica onoga što se može vidjeti prostim okom! To nas iskustvo čini poniznima. Kako se to tiče vas osobno? Što vam sve ovo govori? Vidite li ono što se očima ne vidi?
^ odl. 31 Osnovne kemijske tvari koje se sastoje od samo jedne vrste atoma. U prirodi se pojavljuje samo 88 elemenata.
[Slika na stranici 7]
Zašto zaleđena voda ne tone, nego pluta?
[Slika na stranici 7]
Promjer molekule DNK iznosi 0,0000025 milimetara, a ipak bi se informacijama sadržanima u njoj ispisalo milijun stranica
[Zahvala]
Kompjuterski izrađeni model molekule DNK: Donald Struthers/Tony Stone Images
[Slika na stranici 8]
U svakoj tjelesnoj stanici — u svih 100 bilijuna njih — deseci tisuća kemijskih reakcija usljeđuju po točno utvrđenom redoslijedu
[Zahvala]
Copyright Dennis Kunkel, University of Hawaii
[Slike na stranici 9]
Ruski kemičar Mendeljejev zaključio je da kemijski elementi nisu stvoreni nasumce
[Zahvala]
Ljubaznošću National Library of Medicine