Viaţa, ca informaţie (II)

Asa cum am amintit in alte articole, datorez domnului Edi Constantinescu provocarea de a studia conceptele si preceptele evolutiei. Numai cine studiaza indeaproape aceasta paradigma a originilor si dezvoltarii vietii poate observa numeroasele neajunsuri si prea desele apeluri la scenarii imaginare ale acesteia. Am mers pana acolo incat am crezut ca, odata ce am fost invitat sa particip ca autor si contributor al blogului oxigendoi, se dorea cu adevarat o discutie deschisa si onesta in ce priveste validitatea teoriei evolutiei, insa am fost dezamagit tot mai mult de faptul ca respingerea si denigrarea a ceea ce spuneam pe oxigendoi erau proportionale cu pozitia mea tot mai critica fata de ea. Dupa primul articol din seria aceasta, publicat pe oxigendoi, m-am retras din discutii, nu fara un gust amar al unei incercari nereusite de dialog. Astfel, mi-a trebuit un timp, iata, mai lung decat mi-am inchipuit, pentru a relua si continua aceasta serie aici, pe blogul personal.

Este oarecum ironic ca primul articol din aceasta serie a fost socotit ca o exprimare a unei ideologii, in timp ce este complet ignorat faptul ca afirmatia lui Adami, citata in editorialul precedent (postat pe oxigen2.net), este in mod clar o exprimare a filozofiei sale materialiste. O traduc si o subliniez mai jos:

“Desigur, noi stim ca toate formele de viata pe pamant contin cantitati enorme de informatie provenita din evolutie, care permite informatiei sa se dezvolte gradat. Inainte de evolutie, nu ai fi putut avea acest proces. In consecinta, prima piesa de informatie trebuie ca a aparut din intamplare.”

Doar ca sunt niste probleme aici. Cum poate evolutia sa produca informatie cand insasi evolutia are nevoie de informatie pentru a avea loc? Si cum se face ca “prima piesa de informatie” nu este produsa de evolutie? Bineinteles, cand zeul caruia te inchini este materia, informatia trebuie sa apara din intamplare. Doar ca si aici este o problema. Insasi materia, ma refer acum la cea anorganica, nu creaza informatie ci doar o exprima. Apa care curge nu creaza legile carora se supune, si nici legile naturii nu creaza informatie ci sunt doar expresia unei prezente apriorice a acesteia. Nu este intentia mea sa demonstrez stiintific aparitia sau sursa informatiei. Intrebari ca “de unde vine informatia, ce a fost inainte de Big Bang, ce este mintea si gandul nostru, ce este constiinta” raman deocamdata in domeniul filozofiei. Eu doar imi exprim parerea cu privirea la faptul ca nici sinteza moderna si nici celelalte ipoteze aparute mai recent, ca cele ale lui Kimura, Ohno, ori Shapiro, nu pot explica aparitia si cresterea gradului de complexitate a informatiei. In alte cuvinte, evolutia nu poate avea loc prin mecanismele sugerate. Vom examina aceste mecanisme, pe rand, in articolele viitoare.

In ce consta informatia sistemelor organice? Cata informatie este cuprinsa intr-o celula vie? Biologia moleculara, desi reprezinta un model reductionist[1] care are avantaje si dezavantaje deja recunoscute de oamenii de stiinta, ne ofera un microunivers fascinant. Ceea ce deosebeste un sistem organic de elemente inorganice ca apa, roci sau alte formatiuni nu este componenta fizica. Aceleasi molecule, aceleasi elemente chimice, aceleasi caracteristici atomice sau subatomice se gasesc si intr-un sistem, si in celalalt. Diferenta consta in tipul si calitatea informatiei encodata si exprimata prin ele, deci este vorba despre o diferenta calitativa si nu cantitativa intre viata si neviata, sau, pentru a simplifica, este diferenta intre conditia statica, strict determinata, a sistemului inorganic si una dinamica, nedeterminata a sistemului organic. Doar cineva care si-a vandut sufletul materialismului nu va recunoaste aceasta diferenta, mergand uneori pana acolo incat chiar si modul cum functioneaza mintea umana, cum sunt alcatuite, transmise si intelese gandurile noastre, va fi considerat doar un efect al unor reactii chimice ale unor componente ale creierului nostru, i.e. celule, sinapse, diferente de sarcina electrica, etc.. A spune ca atunci cand lasi din mana stiloul sa cada pe birou ai creat informatie “noua” nu este decat o echivocare marca EdyCon. Stiloul cade conform legilor fizicii deja existente, se loveste de birou si ramane acolo, adica nu trece prin birou ca printr-o panza de apa, asta tot datorita legilor fizicii deja existente, nu se ridica si revine in mana scriitorului, si cu atat mai putin nu incepe sa scrie singur un poem. Un proces care isi propune sa explice evolutia trebuie sa arate in ce fel se ajunge de la microb la om. Nu de o poveste avem nevoie, ci de un proces care se poate testa in mod empiric, de experimente care demonstreaza in timp real cum apare si se dezvolta informatia noua, ne-existenta aprioric intr-un sistem organic.

Se estimeaza ca numarul celulelor vii care alcatuiesc corpul uman ar fi intre 40 – 100 trilioane (folosesc termenul englez, adica un trilion este notat 1 x 10¹² sau 1.000.000.000.000). Fiecare celula are un nucleu cu un diametru de aproximativ 6μm (6×10^-6 sau 0.000006 metri) si un volum de 137μm³. In fiecare nucleu al fiecarei celule ale corpului se afla macromolecula de ADN, care daca este desfasurata are lungimea de aproximativ 2 metri. Cum incap 2 metri in  137μm³? Raspunsul consta in aceea ca molecula de ADN este impletita si condensata in repetate randuri, si as adauga, in mod uimitor, asa cum este ilustrat aici: https://www.dnalc.org/resources/3d/08-how-dna-is-packaged-advanced.html. Inainte de a ne concentra atentia asupra ADN-ului trebuie sa amintesc faptul ca nu doar macromolecula de ADN din nucleul eucariotelor (sau din citoplasma, in cazul procariotelor) contine informatie dinamica, ci ea se gaseste in multe alte mini-organe ale celulei vii: in nucleu (adica nu doar in ADN), in membrana nucelului, in citoplasma, in ribozomi, in mitocondrii, in membrana mitocondriilor, in membrana celulei, in acizii nucleici, in proteine, etc.. Cand m-am referit in editorialul precedent la faptul ca “dogma centrala a biologiei moleculare”, care spune ca informatia se transmite in sensul ADN –> ARN –> proteina, a fost depasita sau complementata de descoperirile recente care arata ca informatia se transmite in toate sensurile, nu m-am referit la fizica cuantica, asa cum si-a imaginat cineva (habar n-am daca pisica doamnei X este moarta sau vie), ci la faptul ca informatia se transmite si in sensurile proteina –> ARN, proteina –> ADN, proteina –> proteina, ARN –> ADN, celula –> ADN, celula –> ARN, etc., si asta a fost foarte elocvent explicat de catre James A. Shapiro in cartea sa “Evolution –A View From the 21^st Century”[2]. Diversitatea tipurilor de informatie, a locatiei si a modului in care se manifesta duce la recunoasterea faptului deosebit de important ca intr-un sistem organic informatia este distribuita pe multiple etaje si diverse grade de complexitate, ceea ce face imposibila selectia naturala la nivelul nucleotidei sau genei. Asa cum amintea John Sanford in Genetic Entropy[3], o singura nucleotida poate afecta transcrierea unei gene, care la randul ei va afecta procesarea moleculei de mARN (ARN mesager), care la randul ei va afecta abundenta unei anumite enzime (proteine), care la randul ei va afecta un anume proces metabolic, care si el va afecta apoi diviziunea unei celule, ea afectand apoi un anume tesut, care si el va afecta intregul organism, asta avand apoi un efect asupra probabilitatii de inmultire a organismului, care la randul ei va afecta sansa ca o anume mutatie sa fie transmisa generatiei urmatoare. La fiecare din aceste nivele de organizare se adauga cantitati considerabile de incertitudine si dilutie care duc la cresterea “zgomotului” ambiant si diminuarea claritatii informatiei. Ceea ce sugereaza sinteza moderna este ca selectia naturala este capabila sa discearna caracteristicile organice pana la nivelul abisal microscopic al componentelor subatomice, dar asta nu este decat o eroare.

Exista o prapastie de netrecut intre mutatiile/modificarile la nivelul genomului si selectia naturala deoarece selectia naturala nu distinge niciodata nucleotidele, ci ea opereaza la nivelul intregului organism, al fenotipului. Mutatiile sunt abnormalitati si sunt daunatoare organismului. Supravietuirea unei specii depinde de copierea cat mai exacta a informatiei in procesul de inmultire, indiferent ca este vorba de fiziune nucleara, mitoza sau meioza. Totusi, mutatii se produc, si din punctul de vedere al informatiei, mutatiile sunt intotdeauna negative, adica informatia este degenerata. Nu exista nici un experiment de laborator care sa demonstreze o inovatie in genom in sensul ca informatie noua, functionala, a fost produsa de mutatii aleatorii, ci intotdeuna mutatiile au fost negative, adica au generat o alterare a informatiei existente, chiar si cand aceste mutatii au avut un efect benefic pentru organism. Unele mutatii sunt atat de grav-negative incat o singura mutatie poate duce la o extinctie rapida a organismului si/sau a speciei. Alte mutatii, desi sunt daunatoare, sunt doar usor-negative, adica nu duc in mod independent la extinctia organismului, dar efectul combinat al multor astfel de mutatii usor-negative afecteaza totusi organismul in mod daunator. Pentru ca selectia naturala sa poata elimina greselile de copiere si diferitele mutatii care apar in genom (cauzele mutatiilor sunt multiple si nu le amintesc aici, dar le vom examina in viitor) ea poate actiona doar cand sau daca efectele mutatiilor se exprima la nivelul fenotipului si afecteaza capacitatea de reproducere a organismului, adica ea poate selecta pozitiv sau negativ intregul genom, care in cazul omului are peste trei miliarde de perechi de nucleotide, adica peste sase miliarde de nucleotide.

Un alt aspect important este acela ca nucleotidele nu sunt unitati functionale in mod independent, capabile de a fi selectate pozitiv sau negativ, ci ele sunt ansamblate in ciorchini de mii sau zeci de mii de nucleotide care nu pot fi separate in unitati singulare fara ca organismul sa fie pus in pericol de extinctie. Shapiro le numeste “insule genomice” care nu sunt functionale decat in componenta lor multi-nucleotidica.

Cum este codata informatia in ADN? La o privire sumara, molecula de ADN, care este o macromolecula de acid nucleic, este compusa din peste sase miliarde de nucleotide (folosesc ADN-ul uman ca exemplu), care sunt de patru tipuri: adenina, guanina, timina si citozina. Acestea sunt cunoscute ca “baze” si se noteaza presurtat cu A, G, T si C. Pentru motive cunoscute doar partial, aceste baze se cupleaza in mod exclusiv in perechi fie A-T, fie C-G, astfel ca molecula de ADN contine peste trei miliarde de astfel de perechi. Codarea informatiei consta in modul in care aceste perechi de baze se succed pe aceasta “scara” a ADN-ului sau, altfel spus, este succesiunea sau ordinea acestor baze, i.e. ACTGCCTGAACTGAACG, etc.. In timp ce un sir de nucleotide poate sa apara in ordinea pusa de mine (arbitrar), sirul complementar care contine “perechea” va avea o succesiune inversa, adica TGACGGACTTGACTTGC. Pentru aceste doua succesiuni de nucleotide se folosesc termenii de “sens” si “anti-sens”. Codarea unei proteine incepe cu sinteza moleculei de ARNm (ARN mesager), care se face prin copierea secventei “anti-sens” a ADN-ului. Acest sir de nucleotide este eliminat din nucleu in spatiul citoplasmic. In clipul de mai jos notati exactitatea cu care portiuni care sunt copiate dar nu sunt necesare in procesul de sinteza a proteinelor sunt eliminate de molecule specializate.

Succesiunea rezultata formata din axoni care codeaza pentru proteine va fi “citita” in procesul de “traducere” care are loc in ribozomi, proces in cursul caruia pentru fiecare nucleotida, sa zicem A, va fi adusa o nucleotida T, astfel incat secventa creata, din nou inversata fata de ARNm, va fi de fapt identica cu secventa “sens” din ADN. Transportul acestor nucleotide care sunt aranjate in ribozomi este facut de catre ARNt (ARN transportor), o molecula specializata pentru fiecare nucleotida aparte. Procesul de “copiere si traducere” (transcription and translation) este extrem de fidel si implica un numar impresionant de module de control, printre care extrem de important este locul de unde trebuie sa inceapa copierea si locul unde trebuie sa se termine ea.

Aceste actiuni nu se produc la intamplare, ci urmaresc un scop precis. Este evident caracterul prescriptiv, al urmaririi unui rezultat anume, si asta sugereaza, in opinia mea, o inteligenta care a configurat modul in care se produc sau trebuie sa se produca aceste fenomene. Viata nu este la intamplare.

(va urma)

_____________________________________________________

[1]Regenmortel, Marc H.V. Van. Reductionism and Complexity in Molecular Biology. EMBO Reports 5.11 (2004): 1016–1020. PMC. Web. 11 July 2016.

[2] Shapiro, James Alan. Evolution: A View from the 21st Century. Upper Saddle River, NJ: FT Science, 2011. Print.

[3] Sanford, John C., and John R. Baumgardner. Genetic Entropy & the Mystery of the Genome. Waterloo, NY: FMS Publications, 2008. 48. Print.