Αγαπητέ αδελφέ/αγαπητή αδελφή,
Εμείς,
“Τι είναι η ζωή;”
Δεν θα αναζητήσουμε απάντηση στο ερώτημα αυτό. Διότι, είναι αδύνατον να συνοψίσουμε ή να καταλήξουμε σε συμπεράσματα σε λίγες σελίδες τις φιλοσοφικές και επιστημονικές συζητήσεις που διαρκούν αιώνες γύρω από την ουσία της ζωής. Θα δομήσουμε τη συζήτησή μας μάλλον γύρω από τη διάκριση μεταξύ ζωντανού και άψυχου από βιολογική άποψη, τις διαφορές μεταξύ τους και τους παράγοντες που διασφαλίζουν τη διατήρηση αυτών των διαφορών.
Όλα τα έμβια όντα αποτελούνται από άβιες μοριακές ενώσεις. Όταν εξετάζουμε μεμονωμένα τις ενώσεις που βρίσκονται στα έμβια όντα, διαπιστώνουμε ότι υπακούουν στους ίδιους νόμους με τις άλλες άβιες χημικές ενώσεις. Ωστόσο, όταν συγκρίνουμε τα έμβια με τα άβια, παρατηρούμε σημαντικές διαφορές.
Η σημαντικότερη διαφορά που διακρίνει τα έμβια όντα από τα άβια είναι η ικανότητά τους να αναπαράγονται και να διασφαλίζουν τη συνέχιση ενός απογόνου που τους μοιάζει.
Κατά την αναπαραγωγή, όλα τα χαρακτηριστικά ενός είδους διατηρούνται από γενιά σε γενιά σε τεράστια μόρια που ονομάζονται DNA. Για παράδειγμα, ορισμένα βακτήρια έχουν επιβιώσει αναλλοίωτα για εκατομμύρια χρόνια. Όλα τα χαρακτηριστικά ενός ζωντανού οργανισμού είναι γραμμένα στα μόρια του DNA. Ενώ ο άνθρωπος δυσκολεύεται να διατηρήσει τα γραπτά του σε πέτρες και μέταλλα, οι κώδικες που είναι χαραγμένοι στο DNA ενός βακτηρίου παραμένουν αναλλοίωτοι για εκατομμύρια χρόνια. Ακόμη και ο μικρότερος ζωντανός οργανισμός αναπαράγεται συνεχώς, διατηρώντας το είδος του, ενώ δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ ένα άψυχο αντικείμενο, όπως ένα βουνό, να γεννά ένα άλλο βουνό.
Ζωντανοί οργανισμοί,
Είναι αρκετά πλούσια και σύνθετα σε χημική σύσταση.
Για παράδειγμα, ένα πολύ απλό βακτήριο που ζυγίζει περίπου πεντακόσια δισεκατομμυριοστά του γραμμαρίου
Εσερίχια κόλι (Escherichia coli)
Ένα κύτταρο περιέχει 5.000 είδη ενώσεων. Από αυτές, 3.000 είναι πρωτεΐνες, περίπου 1.000 νουκλεϊκά οξέα, ενώ οι υπόλοιπες είναι λιπίδια και μικρές ενώσεις. Οι πρωτεϊνικές μοριακές δομές που βρίσκονται στο E. coli, ακόμα κι αν επιτελούν την ίδια λειτουργία, δεν είναι ίδιες με τις πρωτεΐνες των ανθρώπων και άλλων ζωντανών οργανισμών. Κάθε είδος έχει τις δικές του, μοναδικές χημικές δομές πρωτεϊνών και νουκλεϊκών οξέων. Υπολογίζεται ότι σε όλα τα είδη ζωντανών οργανισμών υπάρχουν ένα τρισεκατομμύριο διαφορετικές πρωτεΐνες και περίπου δέκα δισεκατομμύρια διαφορετικά νουκλεϊκά οξέα. Αυτές οι πρωτεΐνες και τα νουκλεϊκά οξέα είναι μεγάλες μοριακές δομές, με μοριακό βάρος που φτάνει από πέντε έως δέκα χιλιάδες έως και μερικά εκατομμύρια φορές το βάρος ενός ατόμου υδρογόνου.
Μια άλλη εξαιρετική ιδιότητα των ζωντανών οργανισμών
Το αξιοσημείωτο είναι η παραγωγή τόσο μεγάλου αριθμού και ποικιλίας μορίων σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα και από απλές ουσίες. Ας πάρουμε πάλι το παράδειγμα του E. coli: Αυτό το βακτήριο μπορεί να αναπαραχθεί σε ένα περιβάλλον που περιέχει μόνο νερό (H2O), ιόν αμμωνίου (NH4) και γλυκόζη (C6H12O6). Κάθε κύτταρο E. coli διαιρείται σε λιγότερο από είκοσι λεπτά, δημιουργώντας δύο κύτταρα E. coli. Και τα δύο κύτταρα είναι πανομοιότυπα. Δηλαδή, μέσα σε είκοσι λεπτά, το κύτταρο παράγει 500 διαφορετικά είδη μορίων από τρεις απλές ενώσεις όπως το νερό, το ιόν αμμωνίου και η γλυκόζη, όλα μαζί και στις απαιτούμενες ποσότητες. Αυτή η παραγωγή μορίων, που συμβαίνει με απίστευτη ταχύτητα, δείχνει ότι τα φαινόμενα που συμβαίνουν στους ζωντανούς οργανισμούς είναι ασύγκριτα πιο περίπλοκα από εκείνα που συμβαίνουν στον άψυχο κόσμο.
Για παράδειγμα, έχει ήδη μια πολύ απλή δομή και αποτελείται από ένα μόνο κύτταρο.
Βακτήριο E. coli
Είχαμε πάρει μια ιδέα. Αν σκεφτούμε ότι ο άνθρωπος και άλλα ζωντανά πλάσματα αποτελούνται από τρισεκατομμύρια κύτταρα, καθώς και τις διαφορές μεταξύ ιστών και οργάνων, η πολυπλοκότητα φτάνει σε ένα σημείο που ο νους και η φαντασία μας δεν μπορούν να φτάσουν.
Τώρα, ανακύπτει η εξής ερώτηση:
Αφού η συμπεριφορά των μορίων στους ζωντανούς οργανισμούς μπορεί να εξηγηθεί με χημικές και φυσικές αρχές, και μάλιστα είναι δυνατή η παρέμβαση σε ορισμένες κυτταρικές λειτουργίες, και αφού γνωρίζουμε πολλά για το ζωντανό κύτταρο,
“Άραγε, είναι δυνατόν να δημιουργηθεί ένα ζωντανό κύτταρο ή ένας ιός από χημικούς σε ένα εργαστήριο;”
Η απάντησή μας σε αυτή την ερώτηση είναι:
“Όχι!..”
Θα εξηγήσουμε γιατί σκεφτόμαστε έτσι, αλλά πρώτα θα ήταν χρήσιμο να δώσουμε κάποιες εξηγήσεις σχετικά με τα δομικά χαρακτηριστικά των μορίων DNA και πρωτεϊνών, τα οποία διαδραματίζουν πολύ σημαντικούς ρόλους στη δομή των ζωντανών κυττάρων.
Τα μόρια DNA (Δεσοξυριβονουκλεϊκό οξύ) λειτουργούν ως πυρήνας σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς, από τους ιούς και τα απλούστερα βακτήρια έως τους οργανισμούς με την πιο σύνθετη δομή. Δηλαδή, φέρουν όλη την πληροφορία που αφορά τον συγκεκριμένο οργανισμό. Αυτή η πληροφορία κωδικοποιείται στο DNA και μεταφράζεται σε πρωτεΐνες μέσω των μορίων RNA (Ριβονουκλεϊκό οξύ). Ο κώδικας στα μόρια DNA αποτελείται από διαφορετικές αλληλουχίες τεσσάρων ενώσεων (οι οποίες συμβολίζονται με τα γράμματα A, G, C και T: αδενίνη, γουανίνη, κυτοσίνη και θυμίνη). Αν εξετάσουμε το είδος των πρωτεϊνών στο βακτήριο E. coli, μπορούμε να φανταστούμε πόσο μακριά μπορεί να φτάσει το μήκος των μορίων DNA στους ζωντανούς οργανισμούς.
Ένα
Ε. coli
Χρειάζονται 2.000 σελίδες για να περιγραφεί η αλληλουχία των βάσεων DNA του βακτηρίου.
Για τον άνθρωπο, ωστόσο, θα χρειάζονταν περίπου ένα εκατομμύριο σελίδες.
Σήμερα, ακόμα και η κατασκευή μιας αλυσίδας DNA στο εργαστήριο, με το ένα δέκατο του μήκους αυτής της σελίδας, είναι αδύνατη. Επιπλέον, το μόριο DNA από μόνο του δεν είναι ούτε ιός ούτε ζωντανό κύτταρο. Αυτό συμβαίνει επειδή στα οργανικά συστήματα απαιτείται η ύπαρξη των πρωτεϊνών, εξαιρετικών ενώσεων ικανών να πάρουν οποιοδήποτε σχήμα. Αν λάβουμε υπόψη όλες τις πρωτεΐνες που βρίσκονται σε φυτά, ζώα και βακτήρια,
Γινόμαστε μάρτυρες του γεγονότος ότι οι πρωτεΐνες επιτελούν τις ακόλουθες ζωτικές λειτουργίες:
1.
Όλες οι χημικές αντιδράσεις μέσα στο κύτταρο.
‘ένζυμο’
πραγματοποιείται με τη βοήθεια καταλυτών που ονομάζονται ένζυμα και είναι εξ ολοκλήρου πρωτεΐνες. Χάρη σε αυτά, όλα όσα χρειάζεται ο οργανισμός παράγονται με την κατάλληλη ταχύτητα και ποσότητα, ακριβώς όπως ρυθμίζεται η ταχύτητα ενός αυτοκινήτου με το πεντάλ του γκαζιού.
2.
Ιστοί που επιτελούν προστατευτική λειτουργία σε έναν ζωντανό οργανισμό, όπως τα νύχια, το δέρμα, τα κέρατα και οι τρίχες, έχουν πρωτεϊνική δομή.
3.
Οι ενώσεις που ονομάζουμε ανοσία και προστατεύουν τον ζωντανό οργανισμό από επιβλαβείς παράγοντες όπως τα μικρόβια και οι ιοί που προέρχονται από το εξωτερικό περιβάλλον, είναι και πάλι μια πρωτεΐνη.
‘αντισώματα’
Αυτά αναγνωρίζουν και απορρίπτουν οτιδήποτε δεν ανήκει στον οργανισμό.
4.
Για παράδειγμα, πολλές λειτουργίες μεταφοράς, όπως η αιμοσφαιρίνη που μεταφέρει οξυγόνο, εκτελούνται από ορισμένες πρωτεΐνες.
5.
Η κυκλοφορία των ουσιών μέσα και έξω από το κύτταρο εξασφαλίζεται από πρωτεΐνες που βρίσκονται στις κυτταρικές μεμβράνες. Δηλαδή, οι απαραίτητες ουσίες εισέρχονται στο κύτταρο, ενώ τα άχρηστα και πλεονάζοντα αποβάλλονται με απόλυτη αρμονία.
6.
Ο σχηματισμός και η μετάδοση των ερεθισμάτων στα νεύρα εξασφαλίζονται επίσης από ορισμένες ειδικές πρωτεΐνες.
7.
Ορισμένες από τις ορμόνες που διαδραματίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση του ζωντανού οργανισμού με αρμονία ορχήστρας έχουν επίσης πρωτεϊνική δομή.
Οι έρευνες δείχνουν ότι σε αυτές τις λειτουργίες μπορούν να προστεθούν και άλλες. Τώρα, ας μιλήσουμε για την υπέροχη δομή αυτής της ένωσης, η οποία είναι εξίσου πολύπλοκη:
Οι πρωτεΐνες όλων των ζωντανών οργανισμών στη Γη,
προκύπτει από τον συνδυασμό είκοσι διαφορετικών αμινοξέων σε διάφορες αλληλουχίες και αναλογίες.
Οι πρωτεΐνες στα ζωντανά είδη, ακόμα και αν επιτελούν την ίδια λειτουργία, έχουν διαφορετικές δομές. Επομένως, λαμβάνοντας υπόψη όλα τα ζωντανά είδη, είναι κατανοητό ότι υπάρχουν περισσότερες από εκατό δισεκατομμύρια διαφορετικές πρωτεΐνες. Όπως με 29 γράμματα γράφονται τόμοι βιβλίων που εκφράζουν πολλές έννοιες, έτσι και δισεκατομμύρια ζωτικές λειτουργίες επιτελούνται από γιγαντιαία μόρια που αποτελούνται από είκοσι διαφορετικές ενώσεις.
“Γιγαντιαία μόρια”
Το λέμε αυτό, επειδή, με εξαίρεση ορισμένες ορμόνες, ακόμη και οι μικρότερες πρωτεΐνες περιέχουν τουλάχιστον 100 αμινοξέα. Φυσικά, οι πρωτεϊνικές αλυσίδες που σχηματίζονται από τη σύνδεση τόσων πολλών αμινοξέων δεν μπορούν να διατηρήσουν τις δομές των αλυσίδων τους μέσα στα κύτταρα και διπλώνονται η μία πάνω στην άλλη, παίρνοντας μια τρισδιάστατη μορφή.
Έτσι, μια πρωτεΐνη μπορεί να επιτελέσει τη λειτουργία της σε έναν ζωντανό οργανισμό, εφόσον έχει την τρισδιάστατη μορφή της. Από τις δισεκατομμύρια διαφορετικές τρισδιάστατες δομές που μπορεί να έχει μια πρωτεΐνη, μόνο λίγες μπορούν να λειτουργήσουν. Για παράδειγμα, μια πρωτεΐνη με 100 αμινοξέα μπορεί να έχει 10 εις την 47η (ένας αριθμός με 47 μηδενικά μετά το ένα) διαφορετικές τρισδιάστατες δομές. Είναι αδύνατο να προβλεφθεί εκ των προτέρων ποια από αυτές θα λειτουργήσει. Επομένως, είναι αδύνατο να πούμε ποια πρέπει να είναι η αλληλουχία των αμινοξέων σε μια πρωτεΐνη που μπορεί να επιτελέσει μια συγκεκριμένη λειτουργία.
Λαμβάνοντας υπόψη ορισμένες από τις ιδιότητες των μορίων DNA και πρωτεϊνών, που κατέχουν αναντικατάστατη θέση στη ζωή ενός κυττάρου, όπως περιγράψαμε συνοπτικά παραπάνω, κατανοούμε και τους λόγους για την αρνητική απάντησή μας στο ερώτημα σχετικά με τη δημιουργία ζωντανών κυττάρων. Εάν είναι αδύνατο να δημιουργηθούν τα μόρια που περιέχονται σε έναν ιό ή ένα κύτταρο, τότε είναι βέβαιο ότι θα είναι αδύνατο να συντεθούν αυτά στο εργαστήριο.
Ας υποθέσουμε ότι κάποια μέρα η τεχνολογία θα εξελιχθεί περαιτέρω και ο άνθρωπος θα καταφέρει να πραγματοποιήσει αυτές τις συνθέσεις. Αυτό δεν θα αποτελεί απόδειξη ότι η ζωή προέκυψε τυχαία. Διότι ένα αποτέλεσμα που μπορεί να επιτευχθεί μόνο με τη συσσωρευμένη γνώση ετών και εκατομμυρίων επιστημόνων, μπορεί να είναι μόνο ένδειξη μιας άπειρης γνώσης.
Με χαιρετισμούς και ευχές…
Ισλάμ μέσα από ερωτήσεις
