Pozorovanie neviditeľného — čo odhaľuje?

ČO SA dosiahne, keď ľudia používajú nové vynálezy, ktorými akoby roztiahli oponu, a videli to, čo predtým nemohli vidieť? Môže to s určitou mierou istoty pomôcť spoznať predtým neznáme. — Pozri rámček „Príliš rýchle, aby to mohlo oko zachytiť“.

Kedysi panovalo presvedčenie, že Zem je stredom vesmíru. No použitím teleskopu sa neskôr ukázalo, že planéty vrátane Zeme sa držia na svojich dráhach tým, že obiehajú okolo Slnka. Prednedávnom ľudia vynašli výkonné mikroskopy na skúmanie atómu, pomocou ktorých môžu vidieť, ako sa určité druhy atómov spájajú s inými druhmi, aby vytvorili molekuly.

Zamyslite sa nad zložením molekuly vody, látky nevyhnutnej pre život. Dva atómy vodíka sa vďaka svojej konštitúcii spájajú jedinečným spôsobom s jedným atómom kyslíka a vytvárajú tak molekulu vody — a v každej kvapke vody sú ich celé miliardy! Čo sa môžeme naučiť zo skúmania molekuly vody  a uvažovania o jej vlastnostiach v rôznych podmienkach?

Zázračná voda

Hoci jednotlivé kvapky vody sa javia ako veľmi jednoduché, voda je nesmierne zložitá látka. Skutočne, Dr. John Emsley, autor vedeckých článkov z Imperial College v Londýne, povedal, že voda je „jednou z najskúmanejších chemických látok, ale aj tak jej rozumieme najmenej“. Časopis New Scientist uviedol: „Voda je najznámejšou tekutinou na zemi, no zároveň aj jednou z najzáhadnejších.“

Dr. Emsley vysvetlil, že napriek jednoduchej štruktúre vody „nič iné sa nespráva tak zložito“. Povedal napríklad: „H₂0 by mala byť plynom... ale je to tekutina. Okrem toho, keď zamrzne... jej pevné skupenstvo, ľad, pláva namiesto toho, aby sa ponoril,“ ako by sa bežne očakávalo. V súvislosti s týmito nezvyčajnými vlastnosťami Dr. Paul E. Klopsteg, bývalý prezident amerického Združenia pre pokrok vo vede, poznamenal:

„Vyzerá to ako pozoruhodný projekt na zachovanie vodných živočíchov, ako sú ryby. Pomyslite si len, čo by sa stalo, keby sa voda pri ochladení na bod mrazu nesprávala tak, ako sme opísali. Vytvoril by sa ľad a vytváral by sa dovtedy, kým by nezaplnil celé more, čím by vyhubil všetky morské živočíchy alebo väčšinu z nich.“ Dr. Klopsteg povedal, že tieto neočakávané vlastnosti vody sú „dôkazom toho, že vo vesmíre pôsobí veľká a cieľavedomá myseľ“.

Podľa časopisu New Scientist si dnes výskumníci myslia, že poznajú príčinu týchto nezvyčajných vlastností vody. Vytvorili prvý teoretický model, ktorý presne predpovedá zväčšovanie objemu vody. „Kľúč k záhade,“ ako zistili výskumníci, „spočíva vo vzájomnej vzdialenosti atómov kyslíka vnútri týchto štruktúr.“

Nie je to pozoruhodné? Molekula, ktorá vyzerá tak jednoducho, je záhadou pre uvažujúceho človeka. A pomyslite si, že hmotnosť nášho tela tvorí z prevažnej časti voda! Vidíte aj vy v tejto zázračnej molekule len s troma atómami dvoch prvkov „dôkaz toho, že tu pôsobí veľká a cieľavedomá myseľ“? Ale molekula vody je neobyčajne malá a oveľa jednoduchšia ako mnohé iné molekuly.

Veľmi zložité molekuly

Niektoré molekuly pozostávajú z tisícok atómov z mnohých z 88 prvkov, ktoré sa prirodzene nachádzajú na zemi. Napríklad molekula DNA (skratka deoxyribonukleovej kyseliny), ktorá obsahuje zakódované informácie dedičnosti každého živého tvora, môže mať milióny atómov niekoľkých prvkov!

Molekula DNA má napriek svojej neuveriteľnej zložitosti v priemere len 0,0000025 milimetra, čo je príliš málo na to, aby ju bolo možné vidieť bez pomoci výkonného mikroskopu. Až v roku 1944 vedci objavili, že DNA určuje dedičnosť človeka. Toto zistenie dalo podnet na intenzívny výskum tejto nesmierne zložitej molekuly.

No DNA a voda sú len dve z mnohých druhov molekúl, ktoré sa podieľajú na stavbe vecí. A keďže je mnoho molekúl, ktoré sa nachádzajú v živých i v neživých veciach, mali by sme dospieť k záveru, že existuje iba nejaký jednoduchý krôčik alebo prechod medzi tým, čo je živé a čo je neživé?

Mnohí ľudia si dlho mysleli, že je to tak. „Nádej, že prehĺbené poznanie biochémie preklenie túto priepasť, vyjadrovali mnohé autority najmä v dvadsiatych a tridsiatych rokoch 20. storočia,“ hovorí mikrobiológ Michael Denton. Ale na čo sa po čase prišlo?

Život je zvláštny a jedinečný

Hoci vedci očakávali, že nájdu medzičlánky, čiže sériu postupných krokov medzi živým a neživým, Denton poznamenal, že jednoznačná priepasť medzi živým a neživým bola „po revolučných objavoch molekulárnej biológie na začiatku päťdesiatych rokov 20. storočia napokon dokázaná“.  Vzhľadom na pozoruhodnú skutočnosť, ktorá sa stala teraz vedcom zjavnou, Denton ďalej pokračuje:

„Dnes vieme nielen o existencii priepasti medzi živým a neživým svetom, ale aj o tom, že predstavuje najnápadnejšiu a najzákladnejšiu zo všetkých priepastí v prírode. Medzi živou bunkou a tým najusporiadanejším nebiologickým systémom, napríklad kryštálom alebo snehovou vločkou, je taká obrovská a absolútna priepasť, akú si len možno predstaviť.“

To neznamená, že je ľahké vytvoriť molekulu. Kniha Molecules to Living Cells (Od molekúl k živým bunkám) vysvetľuje, že „samotná syntéza stavebných jednotiek malej molekuly je zložitá“. Dodáva však, že vytvorenie takých molekúl „je detskou hrou v porovnaní s tým, čo by muselo nasledovať, aby sa vytvorila prvá živá bunka“.

Bunky môžu existovať ako samostatné živé organizmy, ako sú baktérie, alebo môžu byť súčasťou mnohobunkového organizmu, ako je ľudské telo. Do bodky na konci tejto vety by sa vmestilo 500 priemerne veľkých buniek. Neprekvapuje preto, že činnosť bunky je voľným okom neviditeľná. Čo potom odhaľuje pohľad do mikroskopu o samotnej bunke v ľudskom tele?

Bunka — náhoda alebo projekt?

Človek musí len žasnúť nad zložitosťou živej bunky. Jeden autor vedeckých článkov poznamenal: „Normálny rast aj tej najjednoduchšej živej bunky si vyžaduje, aby v usporiadanom slede prebehli desaťtisíce chemických reakcií.“ A potom položil otázku: „Ako možno naraz riadiť všetkých 20 000 reakcií v jedinej drobnej bunke?“

Michael Denton povedal, že aj tá najdrobnejšia živá bunka „je v podstate skutočnou mikrominiatúrnou továrňou obsahujúcou tisíce dômyselne naprojektovaných prvkov zložitého molekulárneho systému, tvoreného tisíckami miliónov atómov, oveľa zložitejšieho ako ktorýkoľvek stroj vyrobený človekom  a absolútne neporovnateľného s čímkoľvek v neživom svete“.

Zložitosť bunky privádza vedcov do rozpakov, ako poznamenali noviny The New York Times z 15. februára 2000: „Čím viac vedci rozumejú živým bunkám, tým odrádzajúcejšia sa zdá úloha určiť, čo všetko bunky robia. Priemerná ľudská bunka je príliš malá na to, aby ju bolo možné vidieť, a pritom v ktoromkoľvek okamihu sa až 30 000 z jej 100 000 génov môže aktivovať alebo deaktivovať, čím bunka zabezpečuje svoje vlastné potreby, alebo reaguje na signály z ďalších buniek.“

Noviny The New York Times kladú otázku: „Ako možno vôbec analyzovať taký drobný a zložitý mechanizmus? A keby sa napokon aj úplne porozumelo jedinej ľudskej bunke, v ľudskom tele ich je najmenej 200 rôznych druhov.“

Časopis Nature v článku s titulkom „Skutočné motory stvorenia“ informoval o objave drobných motorčekov vnútri každej telovej bunky. Tie rotujú a vytvárajú adenozíntrifosfát, zdroj energie buniek. Jeden vedec uvažoval: „Čo môžeme dosiahnuť, keď sa dozvieme, ako naprojektovať a zostrojiť mechanizmy molekulárnych systémov podobné tým molekulárnym systémom, ktoré nachádzame v bunkách?“

Zamyslite sa len nad schopnosťou bunky tvoriť! Množstvo informácií obsiahnutých v DNA jedinej bunky nášho tela by zaplnilo asi milión strán, ako je táto! Viac než to, zakaždým, keď sa bunka delí, aby vytvorila novú bunku, odovzdáva jej tie isté informácie. Čo myslíte, ako bola týmito informáciami naprogramovaná každá bunka — zo všetkých 100 biliónov buniek v našom tele? Stalo sa to náhodou, alebo má na tom zásluhu majstrovský Projektant?

Azda ste došli k rovnakému záveru ako biológ Russell Charles Artist, ktorý povedal: „Ak na základe rozumu a logiky neuznáme, že ju [bunku] priviedla k životu inteligencia, myseľ, stojíme pred obrovskými, ba neprekonateľnými ťažkosťami, keď sa snažíme vysvetliť jej začiatok a rovnako aj jej pokračujúcu činnosť.“

Úžasné usporiadanie vecí

Pred mnohými rokmi Kirtley F. Mather, v tom čase profesor geológie na Harvardovej univerzite, dospel k nasledujúcemu záveru: „Vo vesmíre žijeme nie náhodou alebo z rozmaru, ale vďaka Zákonu a Poriadku. Jeho usporiadanie je úplne rozumové a hodné najvyššej úcty. Zamyslite sa nad úžasným matematickým projektom prírody, ktorý nám umožňuje priraďovať následné atómové čísla každému hmotnému prvku.“

Pouvažujme krátko nad „úžasným matematickým projektom prírody“. Medzi prvkami * známymi ľuďom v staroveku boli zlato, striebro, meď, cín a železo. Arzén, bizmut a antimón identifikovali alchymisti v stredoveku a neskôr v 18. storočí boli objavené mnohé ďalšie prvky. V roku 1863 bol na identifikáciu india, ktoré bolo 63. objaveným prvkom, použitý spektroskop, ktorým možno rozkladať jedinečné farebné spektrum, ktoré každý prvok emituje.

 V tom čase ruský chemik Dimitrij Ivanovič Mendelejev dospel k záveru, že prvky neboli vytvorené náhodne. Napokon 18. marca 1869 prečítal Ruskej chemickej spoločnosti svoju rozpravu „Osnova systému prvkov“. V nej vyhlásil: ‚Chcel by som vytvoriť nejaký systém, ktorý nevychádza z náhody, ale z nejakého jednoznačného a presného princípu.‘

V tejto slávnej štúdii Mendelejev predpovedal: „Ešte stále by sme mali očakávať, že objavíme veľa neznámych jednoduchých prvkov, podobných napríklad alumíniu a kremíku, prvkom s atómovou hmotnosťou od 65 do 75.“ Mendelejev nechal prázdne miesta pre 16 nových prvkov. Keď ho požiadali, aby dokázal svoju predpoveď, odpovedal: „Nepotrebujem dôkaz. Zákony prírody na rozdiel od zákonov gramatiky nepripúšťajú žiadnu výnimku.“ Dodal: „Predpokladám, že keď budú mne neznáme prvky objavené, bude nám viac ľudí venovať pozornosť.“

A presne to sa aj stalo! „Počas nasledujúcich 15 rokov,“ vysvetľuje Encyclopedia Americana, „objavenie gália, skandia a germánia, ktorých vlastnosti sa veľmi zhodovali s tými, ktoré predpovedal Mendelejev, potvrdilo platnosť periodickej tabuľky a prispelo k sláve jej autora.“ Na začiatku 20. storočia už boli objavené všetky existujúce prvky.

Je jasné, ako to vyjadril chemik výskumník Elmer W. Maurer, že „toto nádherné usporiadanie je sotva vecou náhody“. O možnosti, že harmonické usporiadanie prvkov je vecou náhody, profesor chémie John Cleveland Cothran povedal: „Objavenie všetkých prvkov, ktorých existenciu [Mendelejev] predpovedal, ako aj ich takmer presné vlastnosti, ktoré im predpovedal, fakticky odstránili akúkoľvek takú možnosť. Jeho veľká všeobecná poučka nebola nikdy nazvaná ‚Periodická náhoda‘. Práve naopak, je to ‚Periodický zákon‘.“

Podrobné štúdium prvkov a toho, ako sa dopĺňajú a tvoria všetko vo vesmíre, podnietilo uznávaného fyzika P. A. M. Diraca, ktorý bol profesorom matematiky na Cambridgeskej univerzite, aby povedal: „Možno by sa dalo túto situáciu opísať tak, že Boh je vynikajúci matematik a že na stavbu vesmíru použil veľmi vysokú matematiku.“

Skutočne je úchvatné pozorovať neviditeľný svet nekonečne drobných atómov, molekúl a živých buniek, ako aj mamutích hviezdnych galaxií ďaleko mimo zorného poľa nášho oka! Táto skúsenosť vedie k pokore. Ako to vplýva na vás osobne? Čo podľa vás odzrkadľujú tieto veci? Vidíte viac, ako môže zachytiť váš zrak?

[Poznámka pod čiarou]

[Rámček/obrázky na strane 5]

Príliš rýchle, aby to mohlo oko zachytiť

Keďže pohyb cválajúceho koňa je veľmi rýchly, ľudia v 19. storočí uvažovali, či kôň môže v istom okamihu zdvihnúť všetky štyri nohy naraz. Napokon v roku 1872 začal Eadweard Muybridge fotografické experimenty, ktoré poskytli odpoveď na túto otázku. Vynašiel techniku na výrobu prvých rýchlostných filmov.

Muybridge zoradil 24 fotoaparátov, umiestniac ich blízko seba. Od uzávierky každého fotoaparátu sa tiahla šnúrka naprieč dostihovou dráhou, takže kôň pri cvale zachytával šnúrky a spúšťal fotoaparáty. Analýza výslednej série snímok odhalila, že v istých okamihoch mal kôň naraz zdvihnuté všetky štyri nohy.

[Prameň ilustrácie]

S láskavým dovolením George Eastman House

[Obrázok na strane 7]

Prečo zamrznutá voda pláva a nepotopí sa?

[Obrázok na strane 7]

Molekula DNA má v priemere 0,0000025 milimetrov, a pritom informácie v nej obsiahnuté by zaplnili milión strán

[Prameň ilustrácie]

Počítačový model DNA: Donald Struthers/​Tony Stone Images

[Obrázok na strane 8]

V každej bunke tela — všetkých je asi 100 biliónov — prebiehajú desaťtisíce chemických reakcií v usporiadanom slede

[Prameň ilustrácie]

Copyright Dennis Kunkel, University of Hawaii

[Obrázky na strane 9]

Ruský chemik Mendelejev dospel k záveru, že prvky nevznikli náhodne

[Prameň ilustrácie]

S láskavým dovolením National Library of Medicine