Jak powstało życie na Ziemi - ebook

Roz­dział 1

Co to jest ży­cie?

I wiem, że wiecz­nie

wśród ist­nień gro­mady,

Z okiem utkwio­nym w da­le­kim błę­ki­cie,

Stać bę­dzie czło­wiek sa­motny i blady,

Py­ta­jąc: Co to jest ży­cie?

Ma­ria Ko­nop­nicka

Nie wia­domo, co to jest ży­cie i skąd się wzięło

Bio­lo­gia jest naj­szyb­ciej roz­wi­ja­jącą się ga­łę­zią na­uki – od pół­tora wieku przy­nosi co­raz to now­sze od­kry­cia o fun­da­men­tal­nym zna­cze­niu. Dzięki tym osią­gnię­ciom po­znaw­czym moż­liwy jest po­stęp w dzie­dzi­nach prak­tycz­nych: me­dy­cy­nie i rol­nic­twie. Bio­lo­gia to na­uka o ży­ciu. Czyli o czym? Nie wia­domo! Co to jest ży­cie? Skąd się wzięło? Pa­ra­dok­sal­nie, mimo po­stę­pów bio­lo­gii, wciąż nie ma ja­snej i jed­no­znacz­nej de­fi­ni­cji przed­miotu jej do­cie­kań. Czy to zna­czy, że bio­lo­dzy nie wie­dzą, czym się zaj­mują? Ależ wie­dzą do­sko­nale: bak­te­riami, grzy­bami, pier­wot­nia­kami, ssa­kami, czło­wie­kiem, la­sem, łąką, ba­dają struk­tury i funk­cje, fi­zjo­lo­gię, ge­ne­tykę... I mnó­stwem in­nych rze­czy, o któ­rych do­brze wie­dzą, że do­ty­czą obiek­tów ży­wych. Na co dzień nie jest im po­trzebna for­malna de­fi­ni­cja. Wy­star­czy po­toczne ro­zu­mie­nie słów „żywy”, „ży­cie”, „or­ga­nizm”. Dla wielu bio­lo­gów po­szu­ki­wa­nie for­mal­nej de­fi­ni­cji to strata czasu, pro­blem czy­sto teo­re­tyczny, za­ję­cie dla fi­lo­zo­fów i me­to­do­lo­gów na­uki. Ale jak się prze­ko­namy, im wię­cej wiemy o ży­ciu, tym czę­ściej na­tra­fiamy na pro­blem, któ­rego nie da się roz­wią­zać bez do­brej de­fi­ni­cji jego obiektu.

Za­wsze tak było, ale od po­czątku fra­po­wała ta­jem­nica – dla­czego to, co żywe, tak bar­dzo różni się od nie­ży­wego? Skąd się wzięło? Przez pierw­sze ty­siąc­le­cia hi­sto­rii na­szej cy­wi­li­za­cji można było szu­kać wy­łącz­nie wy­ja­śnień me­ta­fi­zycz­nych i nie pró­bo­wać wy­ja­śniać w spo­sób ra­cjo­nalny. Do­ro­bek ludz­ko­ści w tym za­kre­sie jest fa­scy­nu­jący, jed­nak nie jest on przed­mio­tem tych roz­wa­żań. Rów­no­cze­śnie, od po­czątku hi­sto­rii na­szego ga­tunku, po­trzebna była wie­dza i zro­zu­mie­nie funk­cjo­no­wa­nia ży­wych obiek­tów – bo osob­niki z ga­tunku Homo sa­piens za­wsze były uwi­kłane w skom­pli­ko­wane in­te­rak­cje z in­nymi ży­wymi or­ga­ni­zmami (które były jego po­kar­mem, albo od­wrot­nie). Od sta­ro­żyt­no­ści gro­ma­dzono in­for­ma­cje o prze­ja­wach ży­cia na Ziemi przy­spie­sze­nie na­stą­piło w cza­sach no­wo­żyt­nych, wraz z roz­wo­jem „hi­sto­rii na­tu­ral­nej”, sze­roko po­ję­tych nauk przy­rod­ni­czych, które obej­mo­wały nie tylko bio­lo­gię, ale także na­uki o Ziemi oraz dzie­dziny prak­tyczne, dziś za­li­czane do me­dy­cyny i nauk rol­ni­czych. W okre­sie Oświe­ce­nia, od dru­giej po­łowy XVIII wieku, za­sługi po­ło­żyli tu ba­da­cze tak sławni, jak Geo­r­ges-Lo­uis Lec­lerc, Comte de Buf­fon (1707–1788), Ka­rol Lin­ne­usz (1707–1778), Ja­mes Hut­ton (1726–1797), Jean-Bap­ti­ste de La­marck (1744–1829), Geo­r­ges Cu­vier (1769–1832) i wielu in­nych. Oświe­ce­niowi ba­da­cze nie in­ter­pre­to­wali do­słow­nie sta­ro­te­sta­men­to­wego opisu stwo­rze­nia świata i ży­cia na Ziemi, lecz usi­ło­wali po­go­dzić ów­cze­sny stan wie­dzy z tra­dy­cyj­nymi po­glą­dami. Jesz­cze Buf­fon, bę­dący ogrom­nym au­to­ry­te­tem w dzie­dzi­nie nauk przy­rod­ni­czych, zaj­mo­wał tra­dy­cyjne sta­no­wi­sko („wiemy z Ob­ja­wie­nia, iż wszyst­kim zwie­rzę­tom udzie­lona jest ła­ska bez­po­śred­niego stwo­rze­nia i że pierw­sza para każ­dego ga­tunku wy­szła zu­peł­nie wy­kształ­cona z rąk Stwórcy”). Na prze­ło­mie XVIII i XIX wieku uczeni na­tu­ra­li­ści co­raz wię­cej do­wia­dy­wali się o prze­ja­wach ży­cia na Ziemi, o fi­zyce i che­mii, ale nie ma­jąc jesz­cze po­ję­cia o ist­nie­niu naj­waż­niej­szych związ­ków or­ga­nicz­nych (a za­tem – o ich ce­chach i zna­cze­niu dla ży­cia), o za­sa­dach dzie­dzicz­no­ści, tym bar­dziej o me­cha­ni­zmach ewo­lu­cji (cho­ciaż jej różne prze­jawy były już za­uwa­żone), bez względu na świa­to­po­gląd, a także sto­su­nek do re­li­gii oraz do wy­ja­śnie­nia zja­wi­ska ży­cia i jego po­cho­dze­nia, mu­sieli ucie­kać się do abs­trak­cyj­nych i w grun­cie rze­czy mi­to­lo­gicz­nych po­jęć, ta­kich jak na przy­kład vis vi­tals (siła wi­talna).

Oświe­ce­nie

W epoce Oświe­ce­nia przy­kła­dano dużą wagę do wy­so­kiego po­ziomu szkół i uni­wer­sy­te­tów, za­dbała o to rów­nież pol­ska Ko­mi­sja Edu­ka­cji Na­ro­do­wej, więc o tym, jak ów­cze­śni na­tu­ra­li­ści ra­dzili so­bie ze zde­fi­nio­wa­niem zja­wi­ska ży­cia, mo­żemy się do­wie­dzieć z pu­bli­ka­cji na­tu­ra­li­stów pra­cu­ją­cych w Pol­sce (ramka 1.1).

Ramka 1.1. Ży­cie i jego po­czątki – w okre­sie Oświe­ce­nia

Krzysz­tof Kluk (1739–1796)

Wpa­tru­iąc się w ciała skłáda­iącé zi­émię na­szę, oráz ciała okry­wa­iącé iéy po­wierzch­nią, oso­bli­wie wcho­dząc w skład ich we­wnętrzny; okaże się, iż dwo­ia­ki­égo tylko są ga­tunku, albo są zło­żone i spo­ioné z nie­fo­rem­nych czę­ści, bez wi­docz­nych człon­ków, i bez we­wnętrz­nego składu or­ga­nicz­nego: albo téż ta­kié, któré nám oka­zuią pewny i sta­teczny skłád we­wnętrzny (or­ga­ni­sa­tio) maią wi­doczne członki, czu­łość nie­iaką, i spo­sob­ność ro­dzéniá so­bie po­dob­nych. Pierw­szé zo­wią się ciała nie­orga­niczné (cor­pora inor­ga­ni­sata), i ta­kiemi są wszyst­kié ciała ko­palne, ia­koto ka­mi­énié, sól, kruszce, i t.d. Dru­gie zo­wią się ciała or­ga­niczné (cor­pora or­ga­ni­sata), ia­ki­émi są ro­śliny, zwie­rzęta, owád, i t.d. Mię­dzy cia­łami or­ga­nicz­némi, ie­dén iesz­cze po­dziáł uczy­nić trzeba: to­iest, na ciała któré, prócz or­ga­nicz­néy bu­dowy, ro­śni­énia, mocy ro­dzénia so­bie po­dob­nych, maią coś iesz­cze do­sko­nal­szégo, to­iest czu­cié i wol­ność ru­chu z we­wnętrz­néy po­cho­dzącą mocy: dlátego téż zo­wia się ciała or­ga­niczné ży­iącé (cor­pora or­ga­ni­sata ani­mata): ta­kowe włásno­ści po­si­ádaią tylko zwi­érzęta, owád i t.d. i tém się od ro­ślin róż­nią, (które się w dru­gim za­wi­éraią po­dziele ciáł or­ga­nicz­nych, iż lubo oné maią sta­teczny skłád we­wnętrzny, lubo ro­sną i so­bie po­dobné mnożą, lubo także ru­szać się i czuć nie­iako się zdaią; to się ied­nak dzieie nie z we­wnętrz­néy po­ru­sza­ią­céy ié mocy, ale ie­dy­nie przez dzia­ła­nié rze­czy ob­cych oné do­ty­ka­ią­cych. Dlá tego téż ro­śliny zo­wią się ciała or­ga­niczné bez­duszné (cor­pora or­ga­ni­sata in­a­ni­mata).

Bo­ta­nika dla szkół na­ro­do­wych, War­szawa 1785

Sta­ni­sław Bo­ni­facy Jun­dziłł (1761–1874)

Wszyst­kie istoty ma­te­rialne wzięły od Mą­dro­ści twór­czey wła­dzę przyj­mo­wa­nia, lub wy­wie­ra­nia wza­jem­nie na sie­bie pew­nych dzia­łań, we­dług nie­zmien­nych da­nych so­bie pra­wi­deł. W tym wzglę­dzie cała ma­te­ry­alna massa świata w nay­ści­ślej­szym iest z sobą związku. Nie­które z niey szcze­gólne po­wsta­jące ciała otrzy­mały moc wro­dzoną, nie tylko ma­te­ryą w nich bę­dącą we­dług sta­łych pra­wi­deł i pro­por­cyi utrzy­my­wać, same z sie­bie kształ­cić, i po­dobne so­bie ro­dzić istoty; ale nadto obce ma­te­rye we­wnątrz sie­bie przy­y­mo­wać, i ku wła­snemu utrzy­ma­niu się przy­spo­sa­biać. W tym wzglę­dzie ciała ta­kowe ży­ią­cemi, dru­gie zaś, mocy tey po­zba­wione, nie­ży­wemi są na­zwane.

Po­czątki bo­ta­niki, cz. 1: Fi­zjo­lo­gia ro­ślin, War­szawa 1804

Te siły wnętrzne, mocą któ­rych ciała or­ga­niczne kształcą się, ro­sną, trwaią i mnożą się, ży­ciem zo­wiemy.

Zoo­lo­gia krótko ze­brana, cz. 1: Zwie­rzęta ssące, Wilno 1807

Georg For­ster (1754–1794)

Świat or­ga­niczny po­wstał na dro­dze sa­mo­ródz­twa z ma­te­rii nie­orga­nicz­nej. Można so­bie wy­obra­zić w dzie­jach na­szej pla­nety taką chwilę, gdy ma­te­ria i forma na­gle, na ca­łej po­wierzchni ziemi, wy­tę­żyły się i stwo­rzyły mi­liony istot or­ga­nicz­nych, za­równo w głę­bi­nach, jak i na szczy­tach gór. Po­czą­tek ży­cia nie jest ogra­ni­czony ani do jed­nego miej­sca, ani do okre­ślo­nego czasu, gdyż po­wstały liczne, nie­za­leżne od sie­bie pra­twory.

Ein Blick in das Ganze der Na­tur. Ein­le­itung zu An­fangs­grün­den der Thier­ge­schichte; Vor­läu­fige Schil­de­rung des Nor­dens von Ame­rika, 1791

Ję­drzej Śnia­decki (1768–1838)

Przez wzgląd na ma­te­ryą, w skład wszyst­kich oży­wio­nych je­stestw wcho­dzącą, tu­dzież na ich po­ło­że­nie, na­leży je­ste­stwa te uwa­żać za ciała fi­zyczne; a po­nie­waż i ciała od­ży­wia­jące także nie­wąt­pli­wie do istot fi­zycz­nych na­leżą: więc, ży­cie w naj­ogól­niej­szém zna­cze­niu, bę­dzie wy­pad­kiem pew­nych sto­sun­ków fi­zycz­nych, ja­kie mię­dzy ma­te­ryą mar­twą a oży­wioną za­cho­dzą. Bę­dzie pew­nym exy­sto­wa­nia ma­te­ryi spo­so­bem, i w niej tylko miej­sce mieć może.

Istotna mię­dzy cia­łami ży­ją­cymi i nie­ży­ją­cymi róż­nica jest ta: iż te ostat­nie znaj­dują się w do­sko­na­łym sta­nie spo­czynku i dla­tego, od­dzie­lone od wpływu ciał in­nych pa­smem wie­ków, swój wła­ściwy i cha­rak­te­ry­styczny stan za­cho­wują. Dru­gie znaj­dują się w sta­nie ru­chu, który za wy­łą­cze­niem ich od ciał in­nych, na­tych­miast ustaje na za­wsze i ni­gdy roz­po­czę­tym na nowo być nie może.

Wła­sność or­ga­ni­zo­wa­nia się nie jest ma­te­rii wro­dzona, ma­te­ria jej so­bie sama nadać nie może: więc skądże się ona w ma­te­rii wzięła? mu­siała kie­dyś pier­wiast­kowo być wy­warta na ma­te­rię pewna wła­dza, czyli siła, która ją naj­pierw w kształt or­ga­niczny uło­żyła i tym spo­so­bem roz­po­częła w niej ży­cie. A ta­kowa w ma­te­rii od­miana czymże była wzglę­dem wszyst­kich je­stestw or­ga­nicz­nych, je­śli nie ich stwo­rze­niem? Więc wszyst­kie or­ga­niczne je­ste­stwa mu­siały pier­wiast­kowo być stwo­rzone.

A ja­ka­kol­wiek ta pierw­sza przy­czyna być może, po­nie­waż po­stać wszelka or­ga­niczna od niej naj­pierw za­leży, za­tem bez wszel­kiego na jej na­turę względu, silą or­ga­ni­zu­jącą lub or­ga­niczną na­zy­wać ją na przy­szłość będę. Czym jest ta siła or­ga­niczna, czyli twór­cza, tego umysł ludzki po­jąć nie może: Nie może to żad­nym spo­so­bem być w mocy umy­słu ludz­kiego wy­obra­zić so­bie na­le­ży­cie i po­jąć, ja­kim spo­so­bem pier­wiast­kowa siła, ta twór­cza nie­kształtną i bez­władną ma­te­rię w po­stać or­ga­niczną prze­lała; a za­tem bę­dzie to nad gra­nice po­ję­cia na­szego po­znać, co jest siła or­ga­niczna i ja­kim spo­so­bem or­ga­ni­zuje ma­te­rię.

Teo­ria je­stestw or­ga­nicz­nych, t. 1, War­szawa 1804

Jed­nym z ta­kich na­tu­ra­li­stów był Krzysz­tof Kluk, pro­boszcz z Cie­cha­nowca na Pod­la­siu, au­tor wielu szkol­nych i po­pu­lar­nych pod­ręcz­ni­ków sze­roko po­ję­tej hi­sto­rii na­tu­ral­nej. Cho­ciaż nie za­głę­biał się w pro­ble­ma­tykę istoty i po­cho­dze­nia ży­cia, w kilku miej­scach pró­bo­wał po­ka­zać, czym róż­nią się żywe or­ga­ni­zmy od mar­twej ma­te­rii (ramka 1.1), w pod­ręcz­niku zoo­lo­gii (Zwie­rzę­to­pi­smo) zde­fi­nio­wał zwie­rzę jako „ma­chinę przy­ro­dzoną”: „Aby­śmy o czę­ściach Zwie­rząt, i ich w skła­dzie or­ga­nicz­nym uży­tecz­no­ści po­rząd­nie po­mó­wili, i pa­mięci uczą­cych się po­mo­gli, wy­sta­wiemy so­bie Zwie­rzę, iako Ma­chinę w pię­cio­ra­kim wzglę­dzie, Po­pierw­sze, iako MACHINĘ PRZY­RO­DZONĄ (Ma­china na­tu­ra­lis) ma­iącą w so­bie soki krą­żące. Po­wtóre iako ŻYIĄCĄ (Vi­ta­lis) co po­wie­trzem od­dy­cha. Po­trze­cie: iako ŻYWIĄCĄ SIĘ (Ali­men­ta­ris) co po­kar­mem żywi się. Po­czwarte: iako ZWIE­RZĘCĄ (Ani­ma­lis) zło­żoną z róż­nych czę­ści ciała, do roz­ma­itego uży­cia od na­tury prze­zna­czo­nych; oraz i du­cha z roz­ma­itą do dzia­ła­nia zdol­no­ścią. Po­piąte: iako ROD­ZĄCĄ (Ge­nia­lis) co ma spo­sob­ność wy­da­wa­nia so­bie płodu”.

Na­stępcą Kluka jako au­tora szkol­nych pod­ręcz­ni­ków był ksiądz Sta­ni­sław Bo­ni­facy Jun­dziłł, który re­pre­zen­to­wał już wyż­szy po­ziom aka­de­micki – był grun­tow­nie wy­kształ­co­nym przy­rod­ni­kiem, pro­fe­so­rem Uni­wer­sy­tetu Wi­leń­skiego. Jed­nak w swo­ich dzie­łach za­le­d­wie kilka zdań po­świę­cił isto­cie ży­cia (ramka 1.1.), przy­pi­su­jąc „cia­łom or­ga­nicz­nym” ta­jem­ni­czą „wro­dzoną moc”, któ­rej nie mają „ciała nie­żywe”.

Jed­nym z naj­wy­bit­niej­szych pro­fe­so­rów uni­wer­sy­tec­kich w Pol­sce okresu Oświe­ce­nia był Georg For­ster, cie­szący się za­słu­żoną sławą ba­dacz hi­sto­rii na­tu­ral­nej, czło­nek bry­tyj­skiego Royal So­ciety, uczest­nik wy­prawy Co­oka do­okoła świata (gdzie dzięki ta­len­tom ry­sun­ko­wym i ma­lar­skim za­stę­po­wał ów­cze­śnie apa­rat fo­to­gra­ficzny). For­ster do­stał od Ko­mi­sji Edu­ka­cji Na­ro­do­wej in­tratny kon­trakt na sta­no­wi­sko kie­row­nika ka­te­dry hi­sto­rii na­tu­ral­nej w Szkole Głów­nej Li­tew­skiej w Wil­nie, na dzie­więć lat (wy­trzy­mał tylko trzy lata, bo jak pi­sał w jed­nym z li­stów: „pa­no­wie pol­scy do­okoła są krań­cowo obo­jętni w sto­sunku do na­uki, a szcze­gól­nie w sto­sunku do hi­sto­rii na­tu­ral­nej”), po czym wró­cił na Za­chód. For­ster, cho­ciaż uro­dził się pro­te­stan­tem, jak wielu my­śli­cieli w epoce Oświe­ce­nia, od­szedł dość da­leko od or­to­dok­syj­nej dok­tryny chrze­ści­jań­skiej, w ciągu ży­cia zmie­nił po­glądy w kie­runku pan­te­izmu, a na­wet ate­izmu. Mimo to, pró­bu­jąc zde­fi­nio­wać zja­wi­sko ży­cia, nie miał in­nego wyj­ścia, jak od­wo­łać się do me­ta­fi­zycz­nej „siły wi­tal­nej” (vis vi­ta­lis), czemu dał wy­raz w sen­ty­men­tal­nym eseju Spoj­rze­nie na ca­łość Przy­rody, a po­cho­dze­nie ży­cia przy­pi­sy­wał sa­mo­ródz­twu z ma­te­rii nie­orga­nicz­nej (ramka 1.1).

Naj­bar­dziej zna­nym na­tu­ra­li­stą tam­tych cza­sów pra­cu­ją­cym na tym sa­mym uni­wer­sy­te­cie co For­ster był Ję­drzej Śnia­decki (który For­stera nie cier­piał). Cho­ciaż ka­to­lik, też już do­sko­nale wie­dział, że sta­ro­te­sta­men­to­wej wi­zji stwo­rze­nia świata nie można trak­to­wać do­słow­nie („nie spo­dzie­wam się, ażeby był kto tak mało roz­sądny, iżby to, i ja­ki­kol­wiek, inny wy­nio­sek na­stę­pu­ją­céj na­uki, mógł do tego sto­so­wać, co nam re­li­gija o ży­ciu du­chow­nem ob­ja­wia”). W swoim mo­nu­men­tal­nym trak­ta­cie Teo­ria je­stestw or­ga­nicz­nych (t. 1, War­szawa 1804; t. 2, Wilno 1811) pró­bo­wał zde­fi­nio­wać zja­wi­sko ży­cia, ja­sno przy­zna­jąc się do pro­ble­mów nie­roz­wią­zy­wal­nych przy ów­cze­snym sta­nie wie­dzy. Mu­siał się od­wo­ły­wać do spe­cjal­nych sił i de­kla­ro­wał, że istoty zja­wi­ska ży­cia ani jego po­cząt­ków wy­ja­śnić się nie da i że trzeba się z tym po­go­dzić (ramka 1.1.). Zda­wał so­bie sprawę z ist­nie­nia dzie­dzicz­no­ści, ale nie mógł wie­dzieć o ewo­lu­cji (za­kła­dał, że ga­tunki są nie­zmienne). Śnia­decki wy­prze­dził swoją epokę, do­strze­ga­jąc zna­cze­nie in­te­rak­cji mię­dzy or­ga­ni­zmami w skali ca­łej bios­fery – można po­wie­dzieć, że był pre­kur­so­rem na­uko­wej eko­lo­gii. Pi­sał: „Można całą oży­wioną część świata na­szego uznać za or­ga­niczną jed­ność, któ­rej ro­dzaje i ga­tunki są roz­ma­itymi człon­kami, ale tak na­wza­jem ze sobą zwią­za­nymi, iż jedne są nie­uchron­nie po­trzebne do by­to­wa­nia dru­gim, iż so­bie po­ma­gają i usłu­gują na­wza­jem, iż jedne przy­go­to­wują żyw­ność dru­gim i ży­cie swe w nie, że tak po­wiem, prze­le­wają. Że za­tem ży­cie tych ostat­nich istot jest kon­ty­nu­acją i ulep­sze­niem ży­cia pierw­szego, że na ko­niec od­żywna ma­te­ria, krą­żąc i prze­cho­dząc na­stęp­nie przez wszyst­kie te członki, przez ta­kowe krą­że­nie i cią­głą od­mianę ro­dzi fe­no­men po­wszech­nego ży­cia” (Teo­ria je­stestw or­ga­nicz­nych, t. 1). Trak­tat Śnia­dec­kiego był prze­tłu­ma­czony na nie­miecki i fran­cu­ski, był do­ce­niany przez uczo­nych w in­nych kra­jach, ale nie ode­grał roli, na jaką za­słu­gi­wał. W Pol­sce w ogóle tego dzieła nie za­uwa­żono, .

Ży­cie po Dar­wi­nie

W pierw­szej po­ło­wie XIX wieku na­stą­pił bar­dzo in­ten­sywny roz­wój nauk przy­rod­ni­czych, ale je­żeli cho­dzi o wy­ja­śnie­nie za­gadki, czym jest ży­cie, przez pół wieku po For­ste­rze i Śnia­dec­kim sy­tu­acja nie­wiele się po­pra­wiła. Prze­ło­mem oka­zało się wy­ja­śnie­nie przez Dar­wina me­cha­ni­zmu ewo­lu­cji w dro­dze do­boru na­tu­ral­nego (1859), które jed­nak w nie­wiel­kim stop­niu przy­czy­niło się do usta­le­nia, czym wła­ściwe jest ży­cie, a tylko za­ostrzyło py­ta­nie o to, skąd się wzięło. Teo­ria ewo­lu­cji Dar­wina im­pli­ko­wała, iż współ­cze­sna róż­no­rod­ność form ży­cia po­cho­dzi od wspól­nego przodka. Skąd on się wziął? Na­wet en­tu­zja­styczny zwo­len­nik jego teo­rii, Ernst Ha­ec­kel, na­rze­kał (w roku 1861), że „nie rzuca świa­tła na po­cho­dze­nie pry­mi­tyw­nego or­ga­ni­zmu – praw­do­po­dob­nie pro­stej ko­mórki – z któ­rego wy­wo­dzą się wszyst­kie inne”. Dar­win dość ja­sno for­mu­ło­wał opi­nię, że na ten te­mat nie da się od­po­wie­dzieć. „To zwy­kła bzdura, za­sta­na­wiać się te­raz nad po­cho­dze­niem ży­cia; rów­nie do­brze można by się za­sta­na­wiać nad po­cho­dze­niem ma­te­rii”, pi­sał do Jo­se­pha D. Ho­okera w 1863 roku.

Dar­win skru­pu­lat­nie re­spek­to­wał me­to­do­lo­giczne za­sady nauk przy­rod­ni­czych, więc wy­klu­czał ge­ne­ro­wa­nie nie­te­sto­wal­nych hi­po­tez w tek­stach na­uko­wych. Z dru­giej strony był prze­ko­nany, że kie­dyś sy­tu­acja ule­gnie zmia­nie i bę­dzie można po­twier­dzić przy­pusz­cze­nie, że ży­cie roz­wi­nęło się z ma­te­rii nie­oży­wio­nej. Snuł na ten te­mat do­my­sły w ko­re­spon­den­cji i na­wią­zał do tego w tek­ście po­le­micz­nym opu­bli­ko­wa­nym w roku 1863: „Mu­siał być czas, kiedy na na­szej pla­ne­cie były tylko sub­stan­cje nie­orga­niczne; przyj­mijmy ja­kie­kol­wiek za­ło­że­nia, ta­kie jak cuch­nąca at­mos­fera, na­ła­do­wana kwa­sem wę­glo­wym, związ­kami azo­to­wymi, fos­fo­rem etc. Czy jest fakt, lub cień faktu, po­twier­dza­jący prze­ko­na­nie, że te sub­stan­cje, w nie­obec­no­ści związ­ków or­ga­nicz­nych, pod wpły­wem tylko tych sił, które znamy, mo­gły ufor­mo­wać żywe stwo­rze­nie? Obec­nie jest to dla nas ab­so­lut­nie nie do po­my­śle­nia. słusz­nie szy­dzi z mo­jego uży­cia «ter­mi­nów z Pię­ciok­sięgu»: «...praw­do­po­dob­nie wszyst­kie istoty or­ga­niczne, które kie­dy­kol­wiek żyły na Ziemi, po­cho­dzą od jed­nej pier­wot­nej formy, w którą ży­cie po raz pierw­szy tchnął Stwórca» – w pracy czy­sto na­uko­wej nie po­wi­nie­nem był chyba uży­wać ta­kich sfor­mu­ło­wań, ale one do­brze służą przy­zna­niu, że na­sza igno­ran­cja co do po­cho­dze­nia ży­cia jest rów­nie głę­boka, jak o po­cho­dze­niu siły lub ma­te­rii” (Athe­neum, 1863).Osiem lat póź­niej Dar­win wró­cił do tego te­matu, w li­ście do J.D. Ho­okera, który jest jed­nym z naj­czę­ściej cy­to­wa­nych do­słow­nie tek­stów Dar­wina (wró­cimy do tego w roz­dziale 4 Jak mo­gło po­wstać ży­cie na Ziemi); jego za­mia­rem nie było jed­nak sta­wia­nie hi­po­tezy o po­wsta­niu ży­cia z ma­te­rii nie­orga­nicz­nej, tylko ar­gu­men­ta­cja prze­ciw su­ge­stiom, ja­koby współ­cze­śnie, w ży­wej bios­fe­rze, mo­gło do­cho­dzić do po­wsta­wa­nia ży­wych or­ga­ni­zmów z nie­oży­wio­nych sub­stra­tów. Brał on rów­nież pod uwagę, że ży­cie mo­gło zo­stać przy­nie­sione na Zie­mię z me­te­ory­tami, o czym wspo­mnimy jesz­cze w roz­dziale 8 Ży­cie nie z tej Ziemi.

Dar­win skła­niał się ku po­glą­dowi, że ży­cie po­wstało z ma­te­rii nie­orga­nicz­nej. „Cho­ciaż nie zo­stały jesz­cze po­twier­dzone żadne do­wody, które by­łyby co­kol­wiek warte, na rzecz po­wsta­nia ży­wych istot z ma­te­rii nie­orga­nicz­nej, nie mogę unik­nąć wiary w moż­li­wość, że pew­nego dnia zo­sta­nie to udo­wod­nione ”. Ale nie był opty­mi­stą co do tego, kiedy się to wy­da­rzy: „ Chciał­bym do­żyć, aby hi­po­teza ar­che­biozy oka­zała się praw­dziwa, bo to by­łoby od­kry­cie o trans­cen­dent­nym zna­cze­niu; lub, je­śli jest fał­szywa, chciał­bym, aby zo­stała ona oba­lona i fakty wy­ja­śnione ina­czej; ale nie do­żyję tego wszyst­kiego”. Miał ra­cję. W roku 1880 sławny bio­log, Emil Du Bois-Rey­mond, wy­gło­sił wy­kład przed Ber­liń­ską Aka­de­mią Nauk, wy­mie­nia­jąc sie­dem ta­jem­nic przy­rody, które ni­gdy nie będą wy­ja­śnione, „nie wiemy i ni­gdy się nie do­wiemy” (Igno­ra­mus et igno­ra­bi­mus), wśród nich – o po­cho­dze­niu ży­cia. Wy­po­wiedź ta spo­wo­do­wała na­miętne dys­ku­sje, wielu ba­da­czy nie zgo­dziło się przy­jąć do wia­do­mo­ści czasu przy­szłego liczby mno­giej cza­sow­nika igno­rare, ale za­gadka po­cho­dze­nia ży­cia po­zo­sta­wała poza za­się­giem ba­da­czy przez na­stępne pół­wie­cze, mimo in­ten­syw­nego roz­woju teo­rii ewo­lu­cji, che­mii or­ga­nicz­nej, pa­le­oge­olo­gii i pa­le­on­to­lo­gii. Do­piero 70 lat po opu­bli­ko­wani dzieła Dar­wina ra­dziecki uczony A.I. Opa­rin i bry­tyj­ski bio­log J.B.S. Hal­dane za­pro­po­no­wali cał­ko­wi­cie abs­trak­cyjną, ale spójną, lo­giczną i zgodną z ów­cze­sną wie­dzą hi­po­tezę, jak mo­gło dojść do po­wsta­nia ży­cia na Ziemi (zaj­miemy się tym w roz­dziale 4 Jak mo­gło po­wstać ży­cie na Ziemi). Trzeba było dal­szego ćwierć­wie­cza, żeby w dro­dze eks­pe­ry­men­tów po­ka­zać, że hi­po­tezy te nie są cał­ko­wi­cie abs­trak­cyjne (co nie zna­czy, że są praw­dziwe). Od tej pory trwają próby ge­ne­ro­wa­nia co­raz no­wych hi­po­tez i po­szu­ki­wa­nia ich po­twier­dze­nia (zaj­miemy się tym do­kład­nie w na­stęp­nych roz­dzia­łach). Ale cią­gle nie wia­domo, czego szu­kamy. Trwa de­bata nad tym, co to wła­ści­wie jest ży­cie.

Za­miast de­fi­ni­cji: li­sta atry­bu­tów ży­wych obiek­tów w bios­fe­rze Ziemi

Nie szu­ka­jąc for­mal­nej de­fi­ni­cji, we­dług współ­cze­snej wie­dzy można wy­mie­nić na­stę­pu­jące wspólne ce­chy wszyst­kich ży­wych or­ga­ni­zmów:

1. Jed­ność struk­tu­ralna. Wszyst­kie żywe obiekty na na­szej pla­ne­cie skła­dają się przede wszyst­kim z wę­gla, wo­doru, tlenu, azotu, z do­dat­kiem fos­foru, siarki, i do­pra­wione są kil­ku­na­stoma in­nymi pier­wiast­kami w bar­dzo ma­łych ilo­ściach. W więk­szo­ści to pier­wiastki naj­po­spo­lit­sze we Wszech­świe­cie (nie­wielka część tej roz­ma­ito­ści, jaką za­wiera ta­blica Men­de­le­jewa). W skład wszyst­kich ży­wych or­ga­ni­zmów wcho­dzą jesz­cze wapń, po­tas, sód, ma­gnez, man­gan, że­lazo, miedź, cynk, mo­lib­den, chlor, a tylko nie­które grupy or­ga­ni­zmów po­trze­bują jesz­cze wa­nadu, chromu, ko­baltu, boru, strontu, se­lenu i jodu. Wy­stę­pują one w ma­łych ilo­ściach, czę­sto jako skład­niki bia­łek – en­zy­mów (bio­ka­ta­li­za­to­rów). Pier­wiastki te są nie­zbędne do pra­wi­dło­wego funk­cjo­no­wa­nia or­ga­ni­zmów i aby ży­cie mo­gło ist­nieć, mu­szą być do­stępne w śro­do­wi­sku.

2. Więk­szość tych pier­wiast­ków wcho­dzi w skład związ­ków che­micz­nych bar­dzo cha­rak­te­ry­stycz­nych dla ży­wych obiek­tów: bia­łek, zbu­do­wa­nych z ami­no­kwa­sów, tłusz­czow­ców (li­pi­dów), cu­krów (wę­glo­wo­da­nów) i kwa­sów nu­kle­ino­wych (jesz­cze w XIX wieku są­dzono, że te grupy związ­ków w ogóle nie wy­stę­pują poza or­ga­ni­zmami ży­wymi, dla­tego na­zwano je związ­kami or­ga­nicz­nymi). Z bo­gac­twa róż­nych moż­li­wych ami­no­kwa­sów tylko 20 wcho­dzi w skład bia­łek. Nie­które związki or­ga­niczne mimo iden­tycz­nego składu che­micz­nego mogą róż­nić się struk­turą prze­strzenną, tak jak dłoń lewa różni się od pra­wej, a lu­strzane od­bi­cie od ory­gi­nału. Poza or­ga­ni­zmami ży­wymi od­miany te mogą wy­stę­po­wać w mie­sza­ni­nach, z po­dob­nym praw­do­po­do­bień­stwem, ale u wszyst­kich or­ga­ni­zmów ży­wych nie­które z tych związ­ków są re­pre­zen­to­wane tylko przez jedną od­mianę, na przy­kład ami­no­kwasy tylko w wer­sji L („le­wej”), a cu­kier ry­boza, wcho­dzący w skład kwa­sów nu­kle­ino­wych, tylko w wer­sji D („pra­wej”). Wszyst­kie związki che­miczne bu­du­jące żywe or­ga­ni­zmy od­zna­czają się ni­skim stop­niem utle­nie­nia, co ma wpływ na koszt ich syn­tezy i za­po­biega sa­mo­czyn­nemu roz­kła­dowi (po­trzebne są sub­straty do­star­cza­jące elek­tro­nów i ener­gii).

3. Bu­dowa ko­mór­kowa. Wszyst­kie żywe or­ga­ni­zmy – od bak­te­rii po raj­skie ptaki, ale z wy­jąt­kiem wi­ru­sów – skła­dają się z jed­nej lub wielu ko­mó­rek, oto­czo­nych po­dwójną błoną li­pi­dową, o po­dob­nej (cho­ciaż nie­iden­tycz­nej) struk­tu­rze we­wnętrz­nej (o czym bę­dzie jesz­cze mowa póź­niej).

4. Me­ta­bo­lizm. Wszyst­kie żywe or­ga­ni­zmy prze­twa­rzają sub­straty (nie­orga­niczne i or­ga­niczne), po­bie­ra­jąc z ze­wnątrz ener­gię (che­miczną albo pro­mie­nio­wa­nie sło­neczne – ale nie cie­pło, jak to ro­bią ma­szyny pa­rowe), roz­pra­sza­jąc ją w po­staci cie­pła; z punktu wi­dze­nia fi­zyki ży­cie ob­ja­wia się prze­pły­wem ener­gii, a więc jest pracą wy­ko­ny­waną w dro­dze re­ak­cji utle­nia­nia i re­duk­cji (re­doks). Owo­cem tej pracy może być syn­teza no­wych związ­ków (wzrost, pro­duk­cja po­tom­ków), ruch, prze­twa­rza­nie sy­gna­łów elek­trycz­nych i wiele in­nych. Więk­szość re­ak­cji re­ali­zują szlaki me­ta­bo­liczne, na które skła­dają się wy­spe­cja­li­zo­wane ka­ta­li­za­tory biał­kowe (en­zymy i ry­bo­zymy).

5. Roz­mna­ża­nie. Wszyst­kie żywe or­ga­ni­zmy wy­twa­rzają swoje ko­pie, w pierw­szej ko­lej­no­ści po­wie­lają do­kład­nie opro­gra­mo­wa­nie, przy po­mocy któ­rego ta­kie ko­pie mogą być wy­ko­nane. Istotą rze­czy jest ge­ne­tyczny me­cha­nizm dzie­dzi­cze­nia, po­le­ga­jący na re­pli­ka­cji czą­ste­czek kwa­sów nu­kle­ino­wych, w któ­rych za­pi­sane są wszyst­kie po­trzebne in­for­ma­cje. Or­ga­ni­zmy jed­no­ko­mór­kowe (np. bak­te­rie, ar­che­ony, pier­wot­niaki) roz­mna­żają się przez po­dział – syn­te­ty­zu­jąc całą do­kładną ko­pię ory­gi­nału, na­to­miast więk­szość in­nych or­ga­ni­zmów re­pli­kuje ma­te­riał ge­ne­tyczny, który do­ko­nuje syn­tezy osob­ni­ków po­tom­nych przy czę­ścio­wym udziale or­ga­ni­zmu ro­dzi­ciel­skiego, lub w ogóle bez jego po­mocy (np. owady skła­da­jące ja­jeczka, ro­śliny roz­sie­wa­jące na­siona). Skoro tak, to ży­cie nie jest tylko atry­bu­tem po­je­dyn­czego or­ga­ni­zmu, lecz ca­łego zbioru licz­nych osob­ni­ków z wielu po­ko­leń.

6. Ewo­lu­cja drogą na­tu­ral­nej se­lek­cji. Ko­pio­wa­nie opro­gra­mo­wa­nia (kwa­sów nu­kle­ino­wych) nie jest ide­alne, ko­lejne ko­pie (ge­no­typy) mogą się róż­nić, zre­ali­zo­wane we­dług ta­kich pro­gra­mów po­tom­stwo (fe­no­typy) różni się od ro­dzi­ców, przez co może od­nieść więk­szy lub mniej­szy suk­ces w dal­szym prze­ka­zy­wa­niu opro­gra­mo­wa­nia za­pi­sa­nego w DNA. Ewo­lu­ują? Tego nie można po­wie­dzieć o po­je­dyn­czych or­ga­ni­zmach! Te prze­ży­wają, albo nie, po­zo­sta­wiają wy­star­cza­jącą liczbę po­tom­ków, albo nie. Ewo­lu­uje pro­gram, za­warty w se­kwen­cji DNA, który się zmie­nia wsku­tek mu­ta­cji, re­kom­bi­na­cji i se­lek­cji na­tu­ral­nej. Naj­bar­dziej oso­bliwą ce­chą ży­wych obiek­tów jest to, że są prze­kaź­ni­kami pro­gramu, który ewo­lu­uje, skut­kiem czego or­ga­ni­zmy ko­lej­nych po­ko­leń mogą się stop­niowo zmie­niać, ale cza­sem (prze­waż­nie, prę­dzej czy póź­niej) do­cho­dzą do kresu – wy­mie­rają. Albo też, w dro­dze se­lek­cji, ge­ne­tyczne pro­gramy się róż­ni­cują – po­wstają nowe ga­tunki i całe klady, które da­lej ewo­lu­ują. Dar­wi­now­ska ewo­lu­cja jest naj­bar­dziej cha­rak­te­ry­styczną i uni­ka­tową ce­chą ży­cia na Ziemi.

7. Ży­cie jest zja­wi­skiem ma­so­wym, któ­remu pod­le­gają mi­liardy osob­ni­ków, po­zo­sta­ją­cych w zło­żo­nych in­te­rak­cjach, które two­rzą glo­balny eko­sys­tem – bios­ferę. Ża­den po­je­dyn­czy or­ga­nizm nie byłby w sta­nie utrzy­mać się przy ży­ciu – każdy z nich uwi­kłany jest w zło­żone in­te­rak­cje z wie­loma in­nymi or­ga­ni­zmami, bez któ­rych nie zre­ali­zo­wałby żad­nej z de­fi­niu­ją­cych go funk­cji ży­cio­wych. Jedną z naj­waż­niej­szych cech ży­cia jest zdol­ność do ewo­lu­cji drogą do­boru na­tu­ral­nego – ale prze­cież ża­den po­je­dyn­czy or­ga­nizm nie ewo­lu­uje; ewo­lu­cja wy­nika z róż­nych szans prze­trwa­nia i wy­da­nia po­tom­stwa, cho­dzi więc znowu o zja­wi­sko do­ty­czące zbio­rów obiek­tów, zmie­nia­ją­cych się w cza­sie. W do­datku wszyst­kie or­ga­ni­zmy na­raz ewo­lu­ują, zmie­nia­jąc tym sa­mym wa­runki dla wszyst­kich in­nych or­ga­ni­zmów, więc pro­ces ewo­lu­cji kon­kret­nego ge­no­typu nie jest sa­mo­bieżny, nie ma ewo­lu­cji po­szcze­gól­nych ga­tun­ków, tylko wspólna ko­ewo­lu­cja wszyst­kich.

Opi­sowa cha­rak­te­ry­styka ziem­skich prze­ja­wów ży­cia, którą przy­to­czono wy­żej, wy­mie­nia ty­powe ce­chy – skład che­miczny or­ga­ni­zmów, ro­dzaj fi­zy­ko­che­micz­nych pro­ce­sów, któ­rymi się po­słu­gują, i tak da­lej. Cza­sem po­ja­wiają się pro­blemy i wąt­pli­wo­ści: czy za­su­szony nie­spor­czak, który nie wy­ka­zuje me­ta­bo­li­zmu, jest żywy? Czy psz­czoły ro­bot­nice, które się nie roz­mna­żają, są mar­twe? A izo­to­powy sy­gnał sprzed mi­liar­dów lat – to ślad ży­cia czy mar­twy mi­ne­rał?

Ale czy ży­cie ist­nieje tylko na Ziemi? A może jest też na in­nych pla­ne­tach na­szego układu? We Wszech­świe­cie są mi­liardy ta­kich ukła­dów, a w nich mi­liardy pla­net – wiele po­dob­nych do Ziemi – czy tam też jest ży­cie? Je­żeli w prze­strzeni po­za­ziem­skiej astro­bio­lo­dzy znajdą układy zbu­do­wane z nieco in­nych skład­ni­ków i za­cho­wu­jące się ina­czej niż żywe obiekty na Ziemi, to na ja­kiej pod­sta­wie za­li­czą je do obiek­tów ży­wych lub mar­twych?

A co ze zło­żo­nymi ukła­dami bu­do­wa­nymi przez czło­wieka? Cały czas trwają prace nad wy­pro­du­ko­wa­niem „sztucz­nego ży­cia” (ar­ti­fi­cial life) – na ja­kiej pod­sta­wie za­de­cy­du­jemy, że ów sztuczny twór już jest żywy? Opi­sowa iden­ty­fi­ka­cja zja­wi­ska ży­cia na­po­tyka na trud­ność, jaką jest ist­nie­nie wi­ru­sów: mają wiele cech tych sa­mych, które wy­mie­niamy, opi­su­jąc ży­cie, ale nie wszyst­kie, za to mają inne – nie­spo­ty­kane u więk­szo­ści ży­wych obiek­tów (bę­dzie o tym mowa w roz­dziale 7 Ukryty świat wi­ru­sów). Czy wi­rusy są żywe? Spór trwa.

Wi­ru­so­lo­dzy, pro­to­bio­lo­dzy, astro­bio­lo­dzy, eks­pe­ry­men­ta­to­rzy pra­cu­jący nad skon­stru­owa­niem sztucz­nego ży­cia na co dzień mu­szą sta­wiać py­ta­nie: co jest żywe, a co nie? Jak w Ko­smo­sie, w pró­bówce albo w kom­pu­te­rze od­róż­nić układ żywy od nie­ży­wego? Długa li­sta atry­bu­tów ży­wych ukła­dów nie po­zwala od­po­wie­dzieć na te py­ta­nia. Ła­twiej by­łoby użyć zwię­złej de­fi­ni­cji for­mal­nej, która jed­no­znacz­nie kwa­li­fi­ko­wa­łaby dany obiekt do klasy obiek­tów oży­wio­nych lub nie.

------------------------------------------------------------------------

Za­pra­szamy do za­kupu peł­nej wer­sji książki

------------------------------------------------------------------------