Fürkészve a láthatatlant — Mi tárul elénk?

MIT tudnak megvalósítani az emberek az új találmányok alkalmazásával, amelyekkel fellebbentik a fátylat az eddig láthatatlan dolgokról? Ez segíthet meghatározni némi bizonyossággal azt, ami korábban ismeretlen volt. (Lásd a lenti bekeretezett részt.)

Egykor mindenki azt hitte, hogy a föld van a világegyetem középpontjában. Majd a távcsövek felfedték, hogy a bolygók, beleértve a földet is, a nap körül keringenek. Az erős nagyításra képes mikroszkópok feltalálásával az emberek nemrég magát az atomot is vizsgálat alá vették, és látták, hogy bizonyos atomok egyesülnek más atomokkal, s így molekulákat hoznak létre.

Figyeld meg a víz molekulájának összetételét, mely folyadék nélkülözhetetlen az élethez. Felépítésénél fogva két hidrogénatom egyedülálló módon kapcsolódik egyetlen oxigénatomhoz, s így jön létre a vízmolekula, melyből minden egyes vízcseppben több milliárd található! Mit tanulhatunk abból, ha megvizsgálunk egy vízmolekulát, és  megnézzük, hogyan viselkedik különböző körülmények között?

A víz csodája

Jóllehet a vízcseppek külön-külön igen egyszerűnek tűnnek, a víz rendkívül összetett anyag. Dr. John Emsley, a londoni Birodalmi Egyetem egyik tudományos írója azt mondta, hogy „az összes vegyület közül a vizet vizsgáljuk legtöbbször, de még mindig ennek viselkedését értjük a legkevésbé”. A New Scientist című folyóirat megjegyezte: „A víz a legismertebb, s egyben a legrejtélyesebb folyadék a földön.”

Dr. Emsley elmondta, hogy „semmi sem olyan bonyolult, mint a víz viselkedése”, pedig ennek a folyadéknak egyszerű a felépítése. Példaként megemlítette: „A H₂0-nak gáznak kellene lennie . . . , ám nem az, hanem folyadék. És amikor megfagy . . . , szilárd halmazállapotúvá, azaz jéggé válik, s ahelyett, hogy elsüllyedne, lebeg”, pedig rendes körülmények között azt várnánk tőle, hogy elsüllyedjen. Ezzel a szokatlan viselkedéssel kapcsolatban dr. Paul E. Klopsteg, a tudomány fejlődését támogató amerikai társaság volt elnöke megjegyezte:

„Ez a folyadék figyelemre méltó tervezettségről tesz tanúbizonyságot, hiszen fenntartja a vízi életet, mint például a halak életét. Gondolj csak bele, mi történne, ha a fagyáspontig hűlő víz nem a fent említettek szerint viselkedne. Annyi jég keletkezne, hogy az egész tó jéggé válna, és így a vízben megszűnne minden, vagy legalábbis a legtöbb élet.” Dr. Klopsteg azt mondta, hogy a víznek ez a nem várt viselkedése „bizonyítja, hogy létezik egy nagyszerű és céltudatos elme, amely a világegyetemben tevékenykedik”.

A New Scientist szerint a kutatók most már úgy gondolják, hogy tudják, miért viselkedik ilyen szokatlan módon a víz. Felállították az első egyenletet, amelyből pontosan le tudják vezetni a víz térfogat-növekedését. „A rejtély kulcsa az, hogy miként helyezkednek el az oxigénatomok ezekben a molekulákban” — ébredtek rá a kutatók.

Hát nem figyelemre méltó? Ez az oly egyszerűnek tűnő molekula feladja a leckét az emberi értelemnek. És ne feledd, hogy testünk tömegének a legnagyobb része szintén víz! Te is látod egy nagyszerű és céltudatos elme tevékenységének bizonyítékát ebből a csodálatos molekulából, mely két elemből tevődik össze, s csupán három atomból áll? Ráadásul a vízmolekula rendkívül kicsi, és korántsem olyan bonyolult, mint sok más molekula.

Igen bonyolult molekulák

Vannak molekulák, amelyek a természetben előforduló 88 elem legtöbbjének több ezer atomjából épülnek fel. Például a DNS-, vagyis dezoxiribonukleinsav-molekulában, amely minden élőlényben a kódolt öröklési információt tartalmazza, számos elem több millió atomja megtalálható.

Hihetetlen bonyolultsága ellenére a DNS-molekula átmérője csupán 0,0000025 milliméter, és sokkal kisebb annál, hogysem láthatnánk, hacsak nem hívunk segítségül egy erős nagyításra képes mikroszkópot. A tudósok csak 1944-ben fedezték fel, hogy a DNS határozza meg az emberek örökletes tulajdonságait. Ez a felfedezés azt eredményezte, hogy beható kutatásoknak vetették alá ezt a rendkívül bonyolult molekulát.

A DNS és a víz csupán kettő a közül a sok molekula közül, amelyek felépítik a dolgokat. És mivel sok molekula mind az élőlényekben, mind az élettelen tárgyakban felfedezhető, vajon azt a következtetést kellene levonnunk, hogy egy egyszerű lépcsőfok, vagy híd van az élőlények és az élettelen dolgok között?

Hosszú ideig sokan azt hitték, hogy igen. „Az 1920-as és 1930-as években sok szaktekintély kifejezetten azt állította, hogy reméli, a biokémiai ismeretek át fogják hidalni ezt a szakadékot” — mondta Michael Denton mikrobiológus. De mit fedeztek fel az idő múlásával?

Az élet különleges és egyedülálló

Bár a tudósok azt várták, hogy megtalálják az átmenetet, vagyis a fokozatos lépések sorozatát az élőlények és az élettelen dolgok között, Denton megjegyezte, hogy végül egy egyértelmű szakadékot „állapítottak meg az 1950-es évek elején a molekuláris biológia terén tett, forradalminak számító felfedezések után”. Egy figyelemre méltó tényre vonatkozóan, amely a tudósok előtt  mára már nyilvánvalóvá vált, Denton ezt mondta:

„Most már nemcsak az élőlények és az élettelen világ közötti szakadékot ismerjük, hanem azt is tudjuk, hogy a természetben ez a legdrámaibb és legalapvetőbb szakadék. Az élő sejt és a legmagasabb fokon szervezett, nem biológiai rendszer között, mint amilyen egy kristály vagy egy hópehely, olyan hihetetlenül nagy és áthidalhatatlan szakadék tátong, amilyet csak el lehet képzelni.”

Ez nem jelenti azt, hogy könnyű molekulát alkotni. A Molecules to Living Cells (A molekuláktól az élő sejtekig) című könyv azt írja, hogy „már önmagában az a szintézis is bonyolult, amely a kismolekulájú építőkövekben megy végbe”. A könyv azonban még hozzáfűzi, hogy ilyen molekulák megalkotása viszont „gyerekjáték ahhoz képest, amit ezeknek a megalkotása után tennünk kellene, hogy létrehozzuk az első élő sejtet”.

A sejtek létezhetnek önmagukban, szabad élőlényekként, mint például a baktériumok, de egy többsejtű élőlény, például az ember részeként is működhetnek. A mondat végén látható pont nagyságának 500 átlagos méretű sejt felelne meg. Nem meglepő hát, hogy a sejt működését szabad szemmel nem láthatjuk. Mi tárul hát elénk, ha egy mikroszkóppal belekukkantunk egy emberi sejtbe?

Sejt — Véletlenül vagy tervezés útján jött létre?

Először is csak csodálkozni lehet azon, hogy milyen bonyolultak is az élő sejtek. Egy tudományos író megjegyezte: „Még a legegyszerűbb élő sejt normális növekedéséhez is több tízezer kémiai reakció összehangolt végbemenetelére van szükség.” Ezt kérdezte: „Hogyan lehetséges az, hogy egyetlen apró sejtben mind a 20 000 reakció egy időben, rendben megy végbe?”

Michael Denton szerint még a legapróbb élő sejt is egy „valóságos miniatűr gyár, amely több ezer kitűnően megtervezett, komplikált molekuláris szerkezetből áll, amelyek összesen százmilliárd atomból épülnek fel, és ezek jóval bonyolultabbak, mint bármely ember által épített gépezet, és teljesen példa nélkül álló az élettelen világban”.

 A tudósokat zavarba ejti a sejt bonyolultsága. A The New York Times 2000. február 15-ei száma ezt írta: „Minél több biológus érti meg az élő sejtek működését, annál félelmetesebbnek tűnik az a feladat, hogy megállapítsunk róluk mindent, amit tesznek. Az átlagos emberi sejt túl kicsi ahhoz, hogy láthassuk, de 100 000 génje közül minden pillanatban 30 000 indul be vagy éppen áll le, hogy így kielégítse a sejtháztartás szükségleteit, vagy hogy reagáljon más sejtektől érkező üzenetekre.”

A Times ezt kérdezte: „Hogyan is lehetne egy ilyen apró és ilyen bonyolult gépezetet megvizsgálni? És még ha elképesztő erőfeszítéssel teljesen meg lehetne is érteni egy emberi sejtet, még akkor is legalább 200 különböző fajta sejt létezik az ember szervezetében.”

A Nature című folyóiratban „A teremtés valóságos motorjai” című cikk arról a felfedezésről írt, hogy a testünk minden egyes sejtjében apró motorok vannak. Ezek forognak, hogy adenozin-trifoszfátot termeljenek, ami a sejtek energiaforrása. Egy tudós ezen tűnődött: „Mikre leszünk képesek, ha megismerjük, hogyan kell megtervezni és megalkotni a molekuláris rendszereket, amelyek hasonlítanak azokra a molekuláris rendszerekre, amelyekkel a sejtekben találkozunk?”

Gondolj csak a sejt kreativitására! Testünk egyetlen sejtjében, a DNS-ben tárolt információmennyiséggel egy közel egymillió oldalas könyvet is meg lehetne tölteni, melyben akkora lenne egy oldal, mint amekkora ezé a folyóiraté. Sőt mi több, valahányszor osztódik a sejt, új sejt jön létre, és ez az információ továbbítódik ebbe az új sejtbe. Mit gondolsz, hogyan lett tested 100 billió sejtjének mindegyikébe beprogramozva ez az információ? Véletlenül történt, vagy egy Tervezőmester munkája?

Talán te is ugyanarra a következtetésre jutsz, mint Russell Charles Artist biológus, aki ezt mondta: „Félelmetes, sőt leküzdhetetlen nehézségekbe ütközünk, miközben megpróbáljuk megmagyarázni, hogyan jött létre [a sejt], és azt, hogy miért működik folyamatosan, hacsak nem állítjuk azt okkal és logikusan, hogy egy intelligencia, vagyis egy elme hozta mindezt létre.”

Csodálatos rendezettség

Évekkel ezelőtt Kirtley F. Mather, a Harvard Egyetem akkori geológiaprofesszora erre a következtetésre jutott: „Nem egy véletlenre bízott vagy szeszélyes világegyetemben élünk, hanem olyanban, amelyben felfedezhetők a Törvények és a Rendezettség. Az Ügyintézője teljesen racionálisan gondolkodik, és megérdemli legmélyebb tiszteletünket. Figyeljük csak meg a természet csodálatos matematikai rendszerét, amely lehetőséget ad arra, hogy egymás után következő atomszámokat adjunk az anyag minden egyes elemének.”

Vizsgáljuk meg röviden „a természet csodálatos matematikai rendszerét”. Az ókorban élt emberek előtt az elemek * közül az arany, ezüst, réz, ón és vas volt ismeretes. Az arzént, bizmutot és antimont a középkorban élt alkimisták azonosították, a későbbiek folyamán, az 1700-as években pedig még sokkal több elemet fedeztek fel. 1863-ban a színképelemző készülékkel azonosították az indiumot, mely a 63. felfedezett elem volt. (A színképelemző készülék az elemek által kibocsátott fényt az elemre jellemző színekre bontja.)

Akkoriban volt, hogy Dmitrij Ivanovics Mengyelejev orosz kémikus arra a következtetésre jutott, hogy az elemek nem véletlenszerűen  alakultak ki. Végül 1869. március 18-án „Az elemek rendszerének körvonalai” című tanulmányát felolvasták az Orosz Kémiai Társaságnak. Ebben kijelentette: „Olyan rendszert szeretnék felállítani, amelyet nem a véletlen irányít . . . , hanem valamilyen határozott és pontos alapelv.”

Ebben a híres írásában Mengyelejev megjövendölte: „Még mindig számíthatunk arra, hogy sok ismeretlen elemet fogunk felfedezni, például olyanokat, amelyek hasonlítanak az alumíniumhoz és a szilíciumhoz, és amelyeknek az atomtömege 65—75.” Mengyelejev helyet hagyott 16 új elemnek. Amikor megkérdezték tőle, hogy milyen bizonyítékai vannak a jóslataira, ezt válaszolta: „Nincs szükségem bizonyítékra. A nyelvtan törvényeivel ellentétben a természet törvényében nincs kivétel.” Hozzáfűzte még: „Úgy gondolom, hogy ha az ismeretlen elemeimet felfedezik, akkor nagyobb figyelmet fognak nekünk szentelni.”

És pontosan ez történt! Az Encyclopedia Americana ezt írja: „Az elkövetkező 15 évben a gallium, a szkandium és a germánium felfedezésével, mely elemek tulajdonságai teljesen beleillettek Mengyelejev jóslataiba, beigazolódott a periódusos rendszer pontossága, és ennek szerzője is jó hírnévre tett szert.” A XX. század elejére az összes létező elemet felfedezték.

Világosan látható hát, milyen igaz, amit Elmer W. Maurer kutatóvegyész mondott: „Ez a gyönyörű elrendezés aligha a véletlen műve.” Annak valószínűségéről, hogy az elemek ilyen harmonikus rendje véletlenül jött létre, John Cleveland Cothran kémiaprofesszor ezt mondta: „Az, hogy felfedezték mindazokat az elemeket, amelyeknek létezését [Mengyelejev] megjövendölte, valamint az, hogy ezek az elemek szinte pontosan olyan tulajdonságúak, mint amit előre megmondott, egyértelműen kizárja annak valószínűségét, hogy az elemek rendje a véletlen folytán keletkezett. Nagyszerű általános törvényeit nem »A periódusos véletlennek«, hanem »A periódusos törvénynek« nevezik.”

Miután a Cambridge-i Egyetem egyik korábbi matematikaprofesszora, P. A. M. Dirac híres fizikus alaposan tanulmányozta az elemeket és azt, hogy ezek miként illenek egymáshoz, hogy megalkossanak mindent a világegyetemben, a következő kijelentést tette: „Úgy fogalmazhatjuk meg talán a helyzetet, hogy Isten a legkiválóbb matematikus, és a legfelsőbb fokú matematikát alkalmazta a világegyetem megalkotásánál.”

Valóban lenyűgöző bepillantani a láthatatlan világ végtelenül parányi atomjaiba, molekuláiba és az élő sejtekbe, valamint a csillagok roppant nagy galaxisaiba, melyek jóval távolabb vannak ahhoz, hogy puszta szemmel megláthatnánk őket. A tapasztalat alázatosságra indítja az embert. Hogyan érint ez téged személy szerint? Minek a visszatükröződését látod ezekben a dolgokban? Látod azt, ami fizikai szemednek már láthatatlan?

[Lábjegyzet]

[Kiemelt rész/kép az 5. oldalon]

Túl gyors ahhoz, hogy lássuk

Mivel a vágtató ló mozgása igen gyors, a XIX. században többen is vitatták, hogy van-e olyan pillanat, amikor a lónak mind a négy patája egyszerre van a levegőben. Végül 1872-ben Eadweard Muybridge olyan fotózási kísérletezésbe kezdett, amellyel később tisztázta ezt a kérdést. Kitalált egy módszert a nagyképfrekvenciás film megalkotására.

Muybridge 24 kamerát állított szorosan egymás mellé. Mindegyik kamera zárkioldó szerkezetére egy madzagot kötött, amelyet a pályán keresztülhúzott, hogy a ló a lábával kioldja ezeket a szerkezeteket. Az így készült fényképek vizsgálata feltárta, hogy a lónak időnként egyik lába sem éri a földet.

[Forrásjelzés]

Courtesy George Eastman House

[Kép a 7. oldalon]

Miért lebeg a megfagyott víz ahelyett, hogy elsüllyedne?

[Kép a 7. oldalon]

A DNS-molekula átmérője 0,0000025 milliméter, de annyi információt tartalmaz, amely csak egymillió oldalon férne el

[Forrásjelzés]

A DNS számítógéppel készített modellje: Donald Struthers/Tony Stone Images

[Kép a 8. oldalon]

Testednek mind a 100 billió sejtjében több tízezer kémiai reakció megy végbe összehangoltan

[Forrásjelzés]

Copyright Dennis Kunkel, University of Hawaii

[Kép a 9. oldalon]

Mengyelejev orosz kémikus arra a következtetésre jutott, hogy az elemek nem véletlenszerűen alakultak ki

[Forrásjelzés]

Courtesy National Library of Medicine