Zaviriti u ono što se ne vidi — šta je otkriveno?

ŠTA su ljudi postigli time što su pomoću novih izuma pomerili zavesu, da tako kažemo, i videli ono što ranije nisu mogli? Tako se s izvesnom merom tačnosti može upoznati ono što je ranije bilo nepoznato. (Vidite donji okvir.)

Nekada se naveliko verovalo da je Zemlja centar svemira. Ali onda se uz upotrebu teleskopa pokazalo da planete, uključujući i Zemlju, kruže oko Sunca. U skorije vreme, kad su izumljeni snažni mikroskopi, ljudi su istražili sam atom i videli kako se izvesne vrste atoma spajaju s drugim vrstama kako bi formirali ono što je nazvano molekul.

Osmotrimo sastav molekula vode, materije koja je neophodna za život. Zahvaljujući svom obliku, dva atoma vodonika se na jedinstven način spajaju s jednim atomom kiseonika kako bi formirali molekule vode — kojih u svakoj kapi ima na  milijarde! Šta možemo naučiti ako istražimo molekul vode i osmotrimo kako se ponaša pod različitim okolnostima?

Čudo zvano voda

Iako pojedinačne kapi vode izgledaju veoma jednostavno, voda je izuzetno složena materija. U stvari, dr Džon Emsli, naučni pisac na Državnom univerzitetu u Londonu, rekao je da je ona „jedna od najistraženijih hemikalija, ali je još uvek hemikalija koja se najmanje razume“. U časopisu New Scientist je stajalo: „Voda je najpoznatija tečnost na Zemlji, ali i jedna od najmisterioznijih tečnosti.“

Dr Emsli je objasnio da uprkos tome što voda ima jednostavnu strukturu, „ništa drugo se ne ponaša tako komplikovano“. Na primer, on je rekao: „Trebalo bi da je H₂O gas... ali to je tečnost. Osim toga, kad se zamrzne... ona u čvrstom stanju, u obliku leda, pluta umesto da potone“, kao što bismo obično očekivali. U pogledu ovog neobičnog ponašanja vode, dr Pol E. Klopsteg, bivši predsednik Američkog udruženja za unapređivanje nauke, primetio je:

„To izgleda kao jedna izvanredna konstrukcija koja omogućuje život u vodi, kao na primer opstanak riba. Zamislite šta bi se desilo kad se voda, dok se hladi do tačke smrzavanja, ne bi ponašala na opisani način. Led bi se stvarao i stvarao sve dok ne bi ispunio recimo celo jezero, te bi tako ugasio celokupni život u vodi ili bar veći deo života u njoj.“ Dr Klopsteg je rekao da neobično ponašanje vode predstavlja „dokaz o tome da u svemiru deluje neki veliki i svrsishodni um“.

Prema časopisu New Scientist, istraživači sada misle da znaju koji je razlog za to neobično ponašanje vode. Oni su razradili prvi teoretski model na osnovu koga se može tačno predvideti širenje vode. „Ključ te misterije“, shvatili su naučnici, „leži u rasporedu atoma kiseonika u molekulima [vode i leda].“

Zar to nije izvanredno? Jedan na izgled tako jednostavan molekul prkosi ljudskoj sposobnosti shvatanja. Pomislimo samo da se naše telo najvećim delom sastoji od vode! Da li i vi u tom čudu od molekula, koji se sastoji od samo tri atoma i dva elementa, vidite „dokaz o tome da u svemiru deluje neki veliki i svrsishodni um“? Pa ipak, molekul vode je izuzetno mali i mnogo manje složen u odnosu na mnoge druge molekule.

Mnogo složeniji molekuli

Neki molekuli su sačinjeni od hiljada atoma mnogih od 88 elemenata koji se u prirodnom obliku javljaju na zemlji. Na primer, molekul DNK (skraćenica za dezoksiribonukleinsku kiselinu), koji sadrži šifrovane informacije o naslednim osobinama svakog živog bića, može imati na milione atoma samo nekoliko elemenata!

Uprkos neverovatnoj složenosti, molekul DNK u prečniku ima samo 0,0000025 milimetara, tako da je premali da bi se video, osim pomoću snažnog mikroskopa. Naučnici su tek 1944. godine otkrili da DNK određuje nasledne osobine neke osobe. To otkriće je pokrenulo intenzivno istraživanje ovog izuzetno složenog molekula.

Međutim, DNK i voda su samo dve vrste molekula od mnogih vrsta koje ulaze u sastav materije. I pošto postoje mnogi molekuli koji se mogu naći i u živim i u neživim stvarima, da li treba da zaključimo da na neki način postoji samo jednostavan korak, to jest prelaz, između onoga što je živo i onoga što je neživo?

Mnogi ljudi su dugo verovali u tako nešto. „Tokom 1920-ih i 30-ih mnogi naučnici su se mnogo nadali da će rastuće znanje iz oblasti biohemije premostiti taj jaz“, objasnio je mikrobiolog Majkl Denton. Pa ipak, šta su na kraju pokazala otkrića?

Život je nešto posebno i jedinstveno

Iako su naučnici očekivali da će pronaći prelazne karike, ili nizove postepenih koraka, između živog i neživog, Denton je primetio da je postojanje definitivne praznine  „konačno dokazano nakon revolucionarnih otkrića u oblasti molekularne biologije ranih 1950-ih“. Govoreći zatim o jednoj izvanrednoj činjenici koju su naučnici danas jasno utvrdili, Denton je objasnio:

„Sada znamo ne samo to da postoji jaz između živog i neživog sveta, već i to da taj jaz predstavlja najupečatiljiviju i najosnovniju prazninu od svih praznina u prirodi. Između žive ćelije i najsloženijeg nebiološkog sistema, kao što je kristal ili pahuljica, postoji ogroman ponor, toliko ogroman i apsolutan koliko se uopšte može zamisliti.“

To ne znači da je lako stvoriti molekul. Knjiga Molecules to Living Cells objašnjava da je „sinteza gradivnih blokova s malim brojem molekula sama po sebi složena“. Međutim, ona dodaje da je stvaranje takvih molekula „mačji kašalj u poređenju s onim što se događalo prilikom stvaranja prve žive ćelije“.

Ćelije mogu postojati same za sebe kao nezavisni živi organizmi, kao što su bakterije, ili mogu funkcionisati kao deo vešećelijskog organizma, kao što je čovek. Tačka na kraju ove rečenice velika je koliko 500 ćelija prosečne veličine. Zato nije nikakvo čudo što se funkcije ćelije ne mogu videti golim okom. Šta se onda otkrilo kada se pomoću mikroskopa zavirilo u samo jednu ćeliju ljudskog tela?

Ćelija — da li je nastala slučajno ili namerno?

Pre svega, čovek ne može a da ne bude zapanjen složenošću žive ćelije. Jedan naučni pisac je primetio: „Normalan rast čak i najjednostavnije žive ćelije iziskuje da se na koordiniran način odvija na desetine hiljada hemijskih reakcija.“ On je pitao: „Kako je moguće da se u jednoj sićušnoj ćeliji istovremeno kontroliše 20 000 reakcija?“

Majkl Denton je i najsićušniju živu ćeliju uporedio s „pravom mikrominijaturizovanom fabrikom koja sadrži na hiljade izvanredno konstruisanih delova komplikovane molekularne  mašinerije, a sve to je sačinjeno od stotinu milijardi atoma, što je daleko komplikovanije od bilo koje mašine koju je napravio čovek i apsolutno je bez premca u neživom svetu“.

Naučnike i dalje zbunjuje složenost ćelije, kao što je primećeno u listu The New York Times od 15. februara 2000: „Što biolozi više razumeju žive ćelije, to im više straha uliva zadatak da utvrde šta sve one rade. Prosečna ljudska ćelija je premalena da bi se videla, a ipak u svakom trenutku pali se i gasi i do 30 000 od njenih 100 000 gena, koji obavljaju normalne funkcije ćelije ili reaguju na poruke iz drugih ćelija.“

Times je pitao: „Kako je uopšte moguće analizirati jednu tako sićušnu i tako komplikovanu mašinu? Čak i ako uz ogromne napore jednog dana potpuno razumemo jednu ljudsku ćeliju, u ljudskom telu ima najmanje 200 vrsta ćelija.“

Časopis Nature je u članku pod naslovom „Prave mašine stvaranja“, izvestio o otkriću sićušnih motora unutar svake ćelije tela. Oni se vrte kako bi stvorili adenozin trifosfat, izvor energije u ćelijama. Jedan naučnik se pitao: „Šta bismo postigli kad bismo otkrili kako da konstruišemo i napravimo molekularne mašinske sisteme slične molekularnim sistemima koje nalazimo u ćelijama?“

Pomislite samo koliki stvaralački kapacitet poseduje ćelija! Informacije koje sadrži DNK u samo jednoj ćeliji našeg tela ispunile bi oko milion ovakvih stranica! I ne samo to, svaki put kad se ćelija podeli kako bi stvorila novu ćeliju, te iste informacije se prenose na tu novu ćeliju. Šta mislite, kako je moguće da su u svakoj ćeliji — a u vašem telu ih ima 100 biliona — uprogramirane te informacije? Da li se to dogodilo slučajno ili je za to odgovoran neki Vrhunski Konstruktor?

Možda ste došli do istog zaključka kao i biolog Rasel Čarls Artist. On je rekao: „Suočeni smo s ogromnim, čak nesavladivim teškoćama, u nastojanju da objasnimo kako je nastala [ćelija] i, što se tiče toga, kako ona funkcioniše, ukoliko na temelju razuma i logike ne zaključimo da ju je stvorila neka inteligencija, neki um.“

Čudesan poredak

Pre dosta godina, Kirtli F. Mater, koji je tada bio profesor geologije na Univerzitetu Harvard, došao je do sledećeg zaključka: „Mi živimo u svemiru u kome ne vlada slučaj ili hir, već Zakon i Red. Upravljanje svemirom je potpuno racionalno i dostojno najvećeg poštovanja. Pogledajte samo čudesnu matematičku šemu prirode koja nam omogućuje da svakom elementu u prirodi damo naredni atomski broj.“

Osmotrimo kratko tu „čudesnu matematičku šemu prirode“. U drevna vremena ljudi su od elemenata a poznavali zlato, srebro, bakar, kalaj i gvožđe. U Srednjem veku alhemičari su otkrili arsen, bizmut i antimon, a kasnije tokom 1700-ih pronađeni su i mnogi drugi elementi. Godine 1863. upotrebljen je spektroskop, koji može izdvojiti karakteristični opseg boje koju emituje svaki elemenat, čime je identifikovan indijum, koji je bio 63. otkriveni elemenat.

U to vreme je ruski hemičar Dmitrij Ivanovič Mendeljejev zaključio  da elementi nisu stvoreni nasumce. Na kraju je 18. marta 1869. godine pred Ruskim hemijskim društvom pročitana njegova rasprava „Šema sistema elemenata“. On je u njoj objavio: „Želim da napravim jedan sistem koji nije određen slučajem već nekim konkretnim i tačnim načelom.“

U tom čuvenom dokumentu Mendeljejev je predskazao: „Treba očekivati da ćemo tek otkriti još mnoge nepoznate elemente; na primer, elemente slične aluminijumu i silicijumu, koji će imati atomske težine od 65 do 75.“ Mendeljejev je ostavio prazna mesta za 16 novih elemenata. Kad su ga pitali koje dokaze ima za svoja predviđanja, on je odgovorio: „Nisu mi potrebni nikakvi dokazi. Zakoni prirode nisu poput gramatičkih pravila, jer ne dozvoljavaju nikakve izuzetke.“ Zatim je dodao: „Mislim da će nam više ljudi obratiti pažnju kad budu pronađeni moji nepoznati elementi.“

I baš to se desilo! „U narednih 15 godina“, objašnjava Encyclopedia Americana, „otkrićem galijuma, skandijuma i germanijuma, čije su osobine potpuno odgovarale osobinama koje je predskazao Mendeljejev, potvrđena je valjanost periodnog sistema elemenata i slava autora tog sistema.“ Do prvih decenija 20. veka otkriveni su svi poznati elementi.

Sasvim jasno, kao što je primetio hemičar i istraživač Elmer V. Maurer, „takva predivna sređenost teško da je slučajna“. Profesor hemije Džon Klivelend Kotran je u vezi s mogućnošću da je taj skladni red elemenata slučajan, rekao sledeće: „Svaka takva mogućnost uspešno je eliminisana kasnijim otkrićem svih elemenata čije je postojanje [Mendeljejev] predskazao i time što imaju gotovo upravo one osobine koje je on predskazao. Njegovo veliko generalizovanje nikada nije nazvano ’Periodni slučaj‘. Umesto toga, to je ’Periodni zakon‘.“

Temeljno ispitivanje elemenata i toga kako se oni međusobno uklapaju kako bi sačinjavali sve što postoji u svemiru, navelo je čuvenog fizičara P. A. M. Diraka, koji je bio profesor matematike na Univerzitetu Kembridž, da kaže: „Čovek bi tu situaciju možda mogao opisati rečima da je Bog matematičar najvišeg ranga, i da je prilikom konstruisanja svemira primenio veoma napredna matematička znanja.“

Zaista je zadivljujuće zaviriti u taj nevidljivi svet — svet beskonačno sićušnih atoma, molekula i živih ćelija i ogromnih zvezdanih galaksija koje su daleko van domašaja golog oka! To iskustvo nas čini poniznim. Kako to utiče na vas lično? Šta po vama odražavaju te stvari? Da li vidite više nego što možete videti doslovnim očima?

[Fusnota]

[Okvir/Slike na 5. strani]

Prebrzo da bi se okom videlo

Pošto se konj u galopu kreće tako brzo, ljudi su u 19. veku debatovali oko toga da li su u nekom momentu sva njegova kopita istovremeno iznad tla. Na kraju je Edvard Mjubridž 1872. godine počeo s fotografskim eksperimentima koji su kasnije rešili to pitanje. On je izmislio jednu tehniku za izradu prvih filmova velike brzine.

Mjubridž je na malim razmacima postavio 24 fotografska aparata. Sa zatvarača svakog aparata je preko staze bila pružena jedna žica, tako da je konj, dok je galopirao tom stazom, otkidao te žice i tako okidao zatvarače aparatâ. Analiza tih fotografija je otkrila da je konj u određenim trenucima bio potpuno iznad tla.

[Izvor]

Ljubaznošću George Eastman House

[Slika na 7. strani]

Zašto smrznuta voda pluta umesto da potone?

[Slika na 7. strani]

Jedan molekul DNK ima u prečniku 0,0000025 milimetara, a ipak bi informacije koje on sadrži zauzele milion stranica

[Izvor]

Kompjuterizovani model DNK: Donald Struthers/Tony Stone Images

[Slika na 8. strani]

U svakoj ćeliji tela — u svih 100 biliona ćelija — na koordiniran način se odvija na desetine hiljada hemijskih reakcija

[Izvor]

Copyright Dennis Kunkel, University of Hawaii

[Slike na 9. strani]

Koristeći svoj periodni sistem, Mendeljejev je zaključio da elementi nisu stvoreni nasumce

[Izvor]

Ljubaznošću National Library of Medicine