Viaţa, ca informaţie (III)

In timp ce in opinia lui Christoph Adami informatia cuprinsa in sistemele organice “trebuie sa fi aparut la inceput din intamplare” ca apoi sa se dezvolte datorita evolutiei, Jeremy Englang, un tanar biofizician si profesor la MIT, propune o noua teorie a aparitiei ordinei din haos, unde rolul principal este jucat de capacitatea materiei de a se auto-organiza. Teoria lui England, un evreu orthodox care se roaga de trei ori pe zi, sustine ca in prezenta unei surse de energie, atomii, prin miscarea lor si ciocnirea dintre ei, se organizeaza in sisteme din ce in ce mai structurate datorita caracteristicilor lor fizice si chimice. England afirma ca o trasatura fundamentala a materiei, si in special a materiei organice, este capaciatea de a absorbi energie din mediul inconjurator si a elibera apoi energie sub forma de caldura, procese care duc in cele din urma la cresterea entropiei universale, asa cum prezice legea a doua a termodinamicii. In opinia lui England, aparitia ordinei din haos, aparitia vietii si a inteligentei din materie inerta, anorganica, este un proces absolut normal, ba chiar necesar, “ca rostogolirea unei pietre pe un plan inclinat”. Deocamdata, teoria sa este doar o ipoteza inca nedemonstrata.

In limbaj simplu, nestiintific, entropia este considerata ca o masura sau dimensiune a starii de dezordine intr-un sistem inchis. Mai corect ar fi sa pornim de la intelegerea ca insasi materia este o forma concentrata de energie. Conform primei legi a termodinamicii, energia nu se pierde si nici nu poate fi distrusa, desi ea se poate transforma dintr-o forma in alta. Unul din modurile de a deosebi energia, cu scopul de a intelege mai bine ce este entropia, este deosebirea intre energia utilizabila, capabila de a efectua un lucru mecanic si cea neutilizabila. Entropia este definita asadar ca o masura a diferentei dintre energia utilizabila si cea neutilizabila. Cu cat un sistem poseda mai multa energie utilizabila, cu atat entropia sa este mai mica, si invers, cu cat un sistem poseda mai multa energie neutilizabila, entropia sa este mai mare. Adesea creationistii neinformati au sustinut ca evolutia contrazice legea a doua a termodinamicii, care arata ca tendinta naturala a materiei intr-un sistem inchis este spre dezordine, spre entropie tot mai mare. Sunt de acord ca acesta este un argument slab care ar trebui abandonat de catre creationisti, unul din motive fiind acela ca pamantul nostru nu este un sistem inchis ci permanent primim energie de la soare, fara de care viata nu ar fi posibila. Impotriva evolutiei vorbesc insa procesele moleculare la nivelul genomului si in cele ce urmeaza voi continua idea din finalul articolului trecut, anume aceea ca viata nu a aparut la intamplare si nici nu este un rezultat al intrepatrunderii unor forte fundamentale ale naturii, ci viata poarta amprenta inteligentei unui Creator.

Deosebirea esentiala intre un obiect anorganic si un organism viu este ca in timp ce un bolovan este strict determinat de legile naturii, un organism viu are capacitatea de a sesiza mediul inconjurator si de a se adapta prin diferite procese care includ chiar modificarea propriului genom. Un organism “vrea sa existe”, sa supravietuiasca si sa se inmulteasca, adica este constient de sine intr-un mod pe care inca nu-l intelegem pe deplin. Stiu, ideea ca exista chiar si la nivel microscopic un anumit grad de conștientă (capacitate cognitiva) a celulei vii deranjeaza pe materialistii atei, dar James A. Shapiro si alti cercetatori studiaza de cateva decenii sistemele biologice la nivel micromolecular si documenteaza rezultatele obtinute si concluziile care deriva din ele.

Inainte de a examina capacitatea unei bacterii, E-Coli, de a diferentia si alege hrana preferata,  as vrea sa notez rezultatele unor cercetatori ca Peter Devreotes, director al departamentului de biologie celulara la Universitatea John Hopkins, si ale colaboratorilor sai, care si-au propus sa inteleaga mai bine cum se deplaseaza celulele vii intr-o anume directie, proces deosebit de important in dezvoltarea organismului, in procesul de vindecare a ranilor, in raspunsuri imunitare, cat si in metastaza cancerului. Ceea ce Devreotes si colaboratorii sai au observat este ca celula vie se deplaseaza intr-o anume directie datorita capacitatii sale de a sesiza si diferentia intre semnalele biochimice din mediu (un mecanism deosebit de complex), sesizand diferentele de concentratie chimica din proximitatea unui capat al celulei fata de celalalt, modificandu-si forma si indreptandu-se catre zona cu o mai mare concentratie, asa cum se poate vedea si aici. Nu numai atat, dar un studiu recent arata ca si in absenta acestor stimuli chimici, celulele vii stiu directia unde sa se deplaseze doar prin contactul fizic la ciocnirea cu alte celule, in experimentul citat fiind vorba pur si simplu de un anumit stres mecanic la care au fost supuse celulele (articolul se gaseste aici). Intrebarea pertinenta care trebuie pusa aici este: cum se recunosc celulele intre ele, cum comunica si cum stiu cu cine sa se alature, si cu cine nu? Aceste intrebari nu sunt abordate inca deoarece deja exista aici o indicatie spre o anume inteligenta caracteristica oricaror sisteme organice, de la cele mai simple la cele mai complexe. De altfel, un studiu relativ recent arata ca molecula de ADN cu toata complexitatea ei era deja prezenta acum trei miliarde de ani, inainte de presupusa evolutie divergenta a bacteriilor, eukaryotelor si archaebacteriilor (?). Ca unul care nu am o problema cu timpul adanc, amintesc cititorilor ca in paradigma evolutionara se considera ca viata ar fi aparut cam la un miliard de ani dupa formarea pamantului, adica acum aproximativ 3,5 miliarde de ani. Daca deja se vorbeste de un ADN complex similar cu cel cunoscut astazi in urma cu 3 miliarde de ani, cum este posibil ca in doar 0,5 miliarde de ani sa evolueze acest sistem de codare inimaginabil de complicat? De unde, cand si cum a aparut aceasta complexitate a codului genetic? Nimeni nu stie.

Un alt exemplu de inteligenta la nivel microscopic a fost revelat inca de prin 1942 de catre Jacques Monod pe care James A. Shapiro il mentioneaza in cartea sa “Evolution – a View From the 21st Century”. Monod a demonstrat ca bacteria E-Coli, un organism unicelular, este capabila sa distinga intre diferitele soiuri de zahar si are anumite preferinte in ce priveste ordinea in care se foloseste de ele. Intr-un experiment unde s-a oferit bacteriei atat glucoza cat si lactoza, bacteria a consumat la inceput in mod preferential doar glucoza, pana cand a terminat-o. Apoi a urmat o scurta perioada de stagnare cand bacteria si-a modificat metabolismul astfel incat a consumat apoi lactoza. Daca in timpul experimentului se adauga o cantitate suplimentara de glucoza, bacteria se oprea din consumul lactozei, isi modifica metabolismul si trecea din nou la alimentarea cu glucoza, zaharul ei preferat. Monod nu a inteles pe deplin care sunt mecanismele de adaptare la mediu si preferinta bacteriei E-Coli pentru glucoza, dar experientele sale au insemnat deschiderea unei noi arii de cercetare. In cartea amintita mai sus, Shapiro arata ca biologii care au continuat sa cerceteze mecanismele de reglare a metabolismului folosite de bacteria E-Coli au stabilit cel putin cinci principii importante in ce priveste procesarea informatiei si comunicarea intre organism si genomul sau:

  • Nu exista molecule dedicate procesarii informatiei separat de moleculele care efectueaza operatiile. Toate clasele de molecule (proteine, acizi nucleici, alte molecule minore) participa in sesizarea, procesarea si transferul de informatie, iar unele efectueaza si alte functii, ca cele de transport sau cataliza.
  • Informatia este transferata de la suprafata sau interiorul celulei catre genom prin intermediul unor relee de proteine, mesageri secundari (molecule mai mici) si proteine specializate in a se atasa de ADN. Aceste molecule cum sunt mesagerii secundari pot fi considerati ca fiind parte din lexiconul chimic simbolic al celulei, ceea ce a determinat pe unii sa descrie procesele de procesare celulara a informatie dintr-o prisma semiotica sau lingvistica.
  • Exista in genom locatii speciale unde are loc recunoasterea si decodarea informatiei primite. Descrierea prin 1961 a primei astfel de locatii speciale, lacO (lac operon) a constituit a revelatie deosebita in microbiologie deoarece natura si functia lor sunt diferite in mod drastic de secventele care codeaza pentru proteine cunoscute ca “gene”. Aceste locatii speciale  sunt formate din o serie de nucleotide care actioneaza ca un singur unit. Ele formateaza genomul pentru diferite interactii, cum sunt transcrierea genomului, compactarea sa, copierea sa, transmiterea genomului la celulele-fiica, sau restructurarea genomului. Aceasta formatare a genomului poate fi comparata cu formatarea datelor intr-un sistem computerizat pentru ca ambele sunt esentiale in stocarea si procesarea informatiilor.
  • Proteinele care se ataseaza la ADN si semnalele acestora de formatare cognitiva a genomului functioneaza intr-o maniera combinativa si cooperativa. In sisteme complexe cum sunt plantele si animalele aceasta caracteristica permite formarea unor regiuni complexe de formatare numite CRM in engleza (cis-regulatory modules).
  • In circuitele regulatorii, proteinele actioneaza ca mini-procesoare. Functionarea lor difera in functie de interactiunea lor cu alte molecule sau proteine.

In articolele urmatoare vom continua sa examinam cateva procese moleculare absolut impresionante, cum sunt mecanismele de verificare si mentinere a acuratetei informatiei in procesul de copiere si reproducere, sistemele de reparare a genomului in cazul mutatiilor nedorite, si altele.

Va urma…

Leave a reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.