Lapszám: Darwin alkonya? – 2 – II/1 – 1999. január
Szerző: Gáty Jenő
Cikk letöltése pdf-ben: Egy fizikus észrevételei a biológiai evolúcióról
Gáty Jenő egy fizikus szemével veszi nagyítóüveg alá az „ősgombócot”, amelyből in illo tempore minden elindult, és a káosz szépen renddé ülepedett.
A fizika a természeti világ legalapvetőbb, a természetben mindenütt érvényes törvényeit tárta és tárja fel. Így jogot érezhet arra, hogy a természettudományok bármely területén megkövetelje törvényeinek érvényét. Ezért nem tartjuk kontárkodásnak, ha bizonyos biológiai témákhoz kapcsolódóan a fizika, de a még általánosabb érvényű tudományelmélet és logika nevében véleményt nyilvánítunk.
A XIX. század közepén, amikor a klasszikus (fenomenológiai) termodinamika kidolgozása eljutott a termodinamika II. főtételének megfogalmazásához, a reális (irreverzibilis) folyamatok irányultságát meghatározó mennyiséget fedeztek fel, amely ugyan nem mérhető közvetlenül, de más mérhetőkből kiszámítható: az entrópiát(a görög entrope = átalakulás szóból).
Az azonnal látszott, hogy egy zárt rendszer belső folyamatai során az entrópia növekszik, és e folyamatok leállásával a maximumot éri el (ún. „hőhalál”).
A múlt század végén, mikor már nyilvánvalóvá lett az anyag molekuláris szerkezete, kiderült, hogy az entrópia a belső rendezetlenség mértéke, mutatója is (Boltzmann). A kis entrópiaérték azt mutatja, hogy a rendszer rendezett, szervezett, a belső struktúra bonyolult, a nagyobb entrópia pedig azt mutatja, hogy a belső szerkezet fellazult, az inhomogenitások kiegyenlítődése folyamatban van, vagy már meg is történt.
Kétségtelen, hogy a kisebb entrópiájú strukturáltabb rendszer több információt hordoz,az alkotórészek differenciáltsága, kapcsolódásuk bonyolultsága miatt. (Ha le akarnánk írni a szerkezetét, sokkal több adatra lenne szükségünk, mint egy alig strukturált rendszernél, pl. egy ideális gáznál.)
Az entrópia törvénye szerint egy zárt, azaz minden kölcsönhatástól mentes, vagy környezet nélküli rendszer entrópiája kötelezően növekszik, azaz a rendszer szerkezeti kötöttségei fellazulnak, az inhomogenitások elsimulnak, a rendszer termodinamikai elhalása felé halad.
Nyílt rendszernek az számít, ami környezetével különböző kölcsönhatásban lehet (anyagátadás, energia-átvétel elektromos vagy mágneses erőkkel stb.) Az ilyen rendszer nincs igazán elkülönülve a környezettől, tehát egy nagyobb rendszer része, és csak bizonyos önkényességgel tekinthető – egy elválasztó határfelületre hivatkozva – külön „fázisnak” (a határfelület bizonyos kölcsönhatásokat esetleg kizár).
Némi valószínűsége van annak, hogy a beágyazó rendszer belső statisztikai fluktuációi rövid időre entrópiacsökkenést okozzanak a nyílt rendszerben. De tartós strukturálódáshoz vezető folyamatot spontán módon – speciális, „erőszakos” beavatkozás, vezérlés nélkül – nem biztosít. A kölcsönhatásoknak „negentrópiát” (entrópiacsökkenést) kell előidézniük a rendszerben, amit a környezet entrópianövekedése kísér. A rendszernek ehhez struktúraépítő stratégiával, adottságokkal kell rendelkeznie! (Mondjuk úgy, hogy a kapott energiát nem szétbomlást okozó belső mozgásra, hanem szerkezetek felépítésére hasznosítja.)
Belátható, hogy egy strukturálódó, fejlődő rendszer negentrópiára való „szomjúsága”, a környezetével való egyensúlyba kerülés elleni tartós magatartása, sőt az egyensúlytól való egyre nagyobb eltávolodása a természet fizikájától teljesen idegen. Mind a rendszer, mind a környezete és egymásra hatásuk típusa, iránya, tartalma igen-igen speciális, gyakorlatilag lehetetlen, ha nem tételezünk fel a természettudományokban eddig ismeretlen szervezőerőt (Prigogine-nel, a termodinamika Nobel-díjas tudósával egyetértve).
De még a sokkal egyszerűbb fizika-mesebeli Maxwell-féle démon is képtelenségnek bizonyult természeti világunkban, pedig ő csak azzal csökkentette volna az entrópiát egy tartályban, hogy a nagy sebességű gázmolekulákat a tartály egyik felébe terelte volna egy nyíláson át, és így termikus inhomogenitást teremtett volna az egyébként termikusan homogén gázban.
Az élőlények nyitott termodinamikai rendszerek. Egyedfejlődésük életük első szakaszában entrópiacsökkentő anyagcsere és más, a környezettel való kölcsönhatás eredménye. Itt is fel kell tételeznünk azt a bizonyos szervezőerőt, mely lehet, hogy a genetikai kódon keresztül érvényesül. Ha a bioszféra az evolúció elméletének megfelelően fejlődik, úgy ott is entrópiacsökkenés van immár négymilliárd éve, így ehhez is hatalmas szervezőerőt kell feltételeznünk. De erről, ennek forrásáról az elmélet nem akar tudni!
A földi élet feltételezett három szakasza – az élet létrejötte, az élővilág sokféleségének megjelenése, és az ember fellépése – mind külön-külön magyarázatra szorul, ha a spontán evolúció talaján állunk. Különösen az entrópiatörvénnyel való szembenállásukat tekintve.
A biológia és biokémia nagy erőfeszítéseket tesz az élet fizikai és kémiai eredetének felderítésére. Számos elavult hipotézist (ősnemzés, vitalizmus stb.) felülbírálva ragaszkodnak A. I. OPARIN (1894-1980) szovjet tudós nézetéhez, illetve annak némileg módosított változataihoz. Eszerint a földi viszonyok ma már nem alkalmasak az élet létrejöttéhez, de kb. négymilliárd éve adva voltak az élő szervezet alapanyagai (metán, ammónia, hidrogén, víz és energia). A tengerekben ezek összekapcsolódásával (ősleves), aminosavak és fehérje jöhetett létre. A kutatók mesterségesen próbálják utánozni laboratóriumokban az ősi viszonyokat, hogy először egyszerűbb szerves anyagokhoz, majd aminosavakhoz, fehérjékhez jussanak el. Az eredmények a biológusok szerint biztatóak.
Wöhler már 1824-ben és 1828-ban szervetlen anyagokból oxálsavat és karbamidot állított elő. Ma már az 51 aminosavból álló inzulin is, vagy a 124 aminosavból álló ribonukleáz enzim is szintetizálható. Nagy eredménynek tartják a Miller-féle kísérletet (1953). Metán, ammónia és vízgőz gázelegyében hosszú ideig elektromos kisüléseket hozott létre. Ennek vízben oldott anyagai között aminosavakat és sok más szerves vegyületet talált (tejsav, karbamid stb.). De hát ez még nem élet!
A további kísérletekkel aminosav-láncokat, magas polimerizációs fokú, rendezett vegyületeket is produkáltak. Tehát a mai élőlények testének felépítéséhez fontos építőkövek, feltételezett őskori viszonyokat utánzó körülmények között előállíthatók.
Az élet azonban több, mint egymás melletti – akár szerves – anyagok összevisszasága. Lényeges, hogy azok egyedi képződményekké (sejt) szerveződjenek. Továbbá anyagcserére, reprodukcióra legyenek képesek, s a mutabilitás képességeivel rendelkezzenek. Ma még ezt a sejtté alakulási folyamatot senki nem ismeri, de kísérleti előidézésére sok próbálkozás történik (pl. az ún. Fox kutatócsoportnál). A csoport aminosav-láncokat vízben feloldva, felmelegítve, majd lehűtve, olyan mikrogömböcskéket kapott (1/500 mm átmérőjűek), melyek membránfelszínnel és élőlényekre emlékeztető tulajdonságokkal rendelkeztek (mozgás, növekedés, bimbózó szaporodás). De ez még mindig nem élet! Hiányzik belőlük a nukleinsavaknak és fehérjéknek az élő szervezetekben ismert kombinációja. Titok, hogy a DNS-alapú genetikai kód hogyan került be az élőlényekbe.
Csak hipotézisek versengenek egymással, hiszen 3,8 milliárd évesnél régebbi üledékes kőzeteket nem találnak, noha azokban kellene meglelnünk a kezdeti élet vélt nyomait.
A spontán evolúció elmélete tehát az elejétől a végéig egy nagy hipotézis! A biológia ragaszkodik hozzá, mert csak egyetlen alternatíváját látja: a teremtőerő munkáját, arról viszont nem akar tudni. Inkább vállalja az entrópiatörvénynek való ellentmondást, és az elmélet számos egyéb kétséges aspektusának a nehézségeit.
Ha egy közlekedési múzeumba látogatunk, ott sorakoznak az utóbbi másfél évszázadban egyre kiválóbbá váló mozdonyok modelljei. A mozdonyok fejlődését látjuk? Nem! A műszaki tudás, a tervezők tudása, az alkotók fejlődése az, amit látunk. Az ősi primitív kunyhóktól a modern palotákig a lakások evolúciója ment végbe? Nem! Az építők alkottak egyre jobbat. Vajon nem lehetne a paleontológiai leletek egyre fejlettebb élőlényekre utaló darabjaiban az alkotó fantáziáját keresni?
Feltennék még néhány kérdést az evolúció híveinek, melyekkel szembe kell nézniük.
- Honnan ered az az információ – ami főleg a kromoszómákkal adódik tovább -, amely:
- élni akarást;
- önreprodukciót;
- okos párválasztást;
- az energia stb. szervekbe való eljuttatását;
- kommunikációra való törekvést és képességet;
- az egész testet működtető képességet produkál?
- Hogyan lehet, hogy az ivaros szaporodáshoz egyszerre vált azonos kromoszómaszámmal alkalmassá a két nem?
- Ha egy bizonyos élőlény életéhez szükség volt egy szervre (pl. szemre), akkor az új szerv nélküliek kihaltak. Hogyan tudott, egy nyilván igen hosszú idő alatt végbemenő szelekció útján, egy új szervvel rendelkező élőlény megjelenni?
- Mire alapozzák azt a feltételezést, hogy az embrió az anyaméhben, egészen más viszonyok között, keresztülmegy a törzsfejlődés nagy szakaszain? Miért tenné?
- Az ember nyilván az evolúció sikertelen végterméke. Biológiailag hitványabb feltételezett „elődeinél”. Élrettörésének tényezőit (tudatos személyiség, csodálatos agy stb.) még ma sem tudjuk igazán a fizika, vagy a biokémia eszközeivel megérteni.
- Mit gondolnak az igen régi, sokmillió éves, emberre utaló leletekről? (vö. Michael A. Cremo és Richard L. Thompson: Az emberi faj rejtélyes eredete, 1997.)
- Mi a véleményük arról, hogy az ismert mutációk inkább a degeneráció felé mutatnak; tökéletesebb élőlény pedig az ember nemesítő tevékenysége révén jön létre?
Befejezésül még csak annyit kívánok elmondani, hogy igen csodálom azt a hatalmas fantáziát, amely el tudja képzelni, hogy a mintegy 16 milliárd éve, minden külső biztatás nélkül tágulásnak indult „ősgombóc”, potenciálisan már magában hordozta univerzumunk minden csodáját, bioszféránkat, kultúránkat, az irodalom és zene remekeit, a teljes történelmet, civilizációnk minden termékét.
Tudjuk, hogy a biológia számára igen fontos az evolúció elmélete (annyira, hogy egyeseket még csalásra is ösztönzött), mert az kölcsönzi a keretet, amelyben az élőlények világát az időben elrendezheti. Felfedezéseit az evolúció lépcsőin helyezi el. De mintha szemellenzősen nem akarna tudni alapvető fogyatékosságairól, a hipotézisek ingatagságáról. Javítgatások időről időre történnek, de a vezérgondolatok dogmává merevedtek!