Úvod Magazín Připravujeme Nezjednodušitelná struktura života

Nezjednodušitelná struktura života

Zde je zveřejněn překlad článku bez provedené korektury.
Nyní pracujeme na odborných a jazykových korekturách a na přípravě grafiky.

Link na článek v angličtině: creation.com/autopoiesis

Běžně uváděné argumenty pro inteligentní design se odvolávají na: (a) neredukovatelnou složitost (b) některých aspektů života. Složité argumenty však přitahují složitá vyvrácení (ať už platná nebo ne) a tvrzení, že pouze některé aspekty života jsou neredukovatelně složité, znamená, že jiné složité nejsou, takže průměrný člověk zůstává nepřesvědčen. Zde používám jiný princip – autopoiesis (sebeutváření) – abych ukázal, že všechny aspekty života jsou mimo dosah naturalistických vysvětlení. Autopoiesis poskytuje přesvědčivé argumenty pro inteligentní design ve třech fázích: (i) autopoiesis je univerzální u všech živých organismů, což z ní činí předpoklad života, nikoli konečný produkt přírodního výběru; (ii) inverzně kauzální, informačně řízená, strukturovaná hierarchie autopoiesis není redukovatelná na zákony fyziky a chemie; a (iii) mezi špinavou, masově působící chemií přírodního prostředí a dokonale čistou, jednomolekulární přesností biochemie je nepřeklenutelná propast. Naturalistickými námitkami proti těmto tvrzením se zabývám v části II tohoto článku.

Obrázek 1. Převoditelná struktura. Sněhové vločky (vlevo) mají šestiúhelníkový tvar, protože voda krystalizuje do ledu v šestiúhelníkovém vzoru (vpravo). Strukturu sněhové vločky lze tedy redukovat na strukturu ledových krystalů a vysvětlit její pomocí. Tvorba krystalů je v chladném prostředí spontánní. Energetické molekuly par jsou vázány do pevných vazeb, přičemž se uvolňuje teplo do okolí, čímž se zvyšuje celková entropie v souladu s druhým termodynamickým zákonem.

Běžně uváděné argumenty pro inteligentní design (ID) jsou následující: „Některé biologické systémy jsou natolik složité, že mohou fungovat pouze tehdy, když jsou přítomny všechny jejich složky, takže se systém nemohl vyvinout z jednodušší sestavy, která neobsahovala celý mechanismus.“1 Ve své populární knize Darwinova černá skříňka2 nazval biochemik Michael Behe tuto definici neredukovatelnou složitostí. Poukázal v ní na příklady, jako je kaskáda krevní srážlivosti a protonem poháněný molekulární motor v bakteriálním bičíku. Protože se však Behe odvolával na složitost, bylo předloženo mnoho stejně složitých námitek,3 a protože tvrdil, že pouze některé aspekty života jsou neredukovatelně složité, naznačoval tím, že většinu živých struktur lze vysvětlit naturalisticky. V důsledku těchto dvou faktorů zůstává koncept inteligentního designu v obecném povědomí kontroverzní a neprokázaný.

V tomto článku argumentuji, že všechny aspekty života ukazují na inteligentní design, a to na základě toho, co učenec evropského formátu, prof. Michael Polanyi ve svém článku v časopise Science z roku 1968 nazval „neredukovatelnou strukturou života“.4 Polanyi tvrdil, že živé organismy mají strukturu podobnou strojům, kterou nelze převést ani redukovat na fyziku a chemii molekul, z nichž se skládají. Tento koncept je jednodušší a zároveň širší než Beheho koncept neredukovatelné složitosti a vztahuje se na veškerý život, nejen na jeho část.

Povaha a původ biologického designu

Biologové všeobecně obdivují nádherný „design“ živých organismů, často se však s odporem odvracejí od děsivých „designů“ parazitů a predátorů, kteří se starají o přežití sebe samých a svých druhů. Pro darwinisty je to však pouze „zdánlivý design“ – ve skutečnosti jde o konečný výsledek milionů let mutačních úprav a jemného ladění přírodním výběrem. Všechny tyto skutečnosti neukazují na vesmírného Designéra, pouze na dlouhý a „slepý“ proces přežití nejsilnějších.5 Pro darwinistu musí totéž platit i pro vznik života – musí jít o emergentní vlastnost hmoty. Emergentní vlastnost systému je zvláštní uspořádání, které obvykle není pozorovatelné, ale může vzniknout přirozenou cestou za vhodných podmínek prostředí. Například vír tornáda je výsledkem atmosférických pohybů a teplotních gradientů. Evolucionisté proto donekonečna hledají zvláštní podmínky prostředí, které mohly odstartovat první kolo makromolekul na bázi uhlíku6 na jejich dlouhé cestě k životu. Pokud by někdy našli tyto jedinečné podmínky prostředí, byli by schopni vysvětlit život z hlediska fyziky a chemie. To znamená, že by se život mohl omezit na známé fyzikální a chemické zákony a podmínky prostředí.

Polanyi však tvrdil, že formu a funkci různých částí živých organismů nelze redukovat na fyzikální a chemické zákony (ani je s jejich pomocí vysvětlit), a proto život vykazuje neredukovatelnou strukturu. O vzniku života nespekuloval, pouze tvrdil, že vědci by měli být ochotni uznat nemožnost, kde je pouhým okem viditelná:

„Uznání jistých základních nemožností položilo základy některých hlavních principů fyziky a chemie; podobně uznání nemožnosti pochopit živé věci z hlediska fyziky a chemie, které zdaleka neomezuje naše chápání života, je povede správným směrem.“7

Redukovatelné a neredukovatelné struktury

Abychom pochopili Polanyiho koncept neredukovatelné struktury, musíme se nejprve podívat na strukturu redukovatelnou. Sněhové vločky na obrázku 1 znázorňují redukovatelnou strukturu.

Meteorologové rozeznali asi osmdesát různých základních tvarů sněhových vloček a jemné variace těchto motivů vytvářejí prakticky nekonečné množství skutečných tvarů. Všechny však vznikají pouze z jednoho druhu molekuly – vody. Jak je to možné?

Obrázek 2. Neredukovatelná struktura. Stříbrné mince (vlevo) mají vlastnosti plochosti, kulatosti a otisků na líci a okraji, které nelze vysvětlit krystalickým stavem stříbra (těsně uspořádané krychle) ani jeho přirozeným výskytem v podobě nativního stříbra (vpravo).

Když voda zmrzne, její krystaly mají tvar šestibokého hranolu. Krystaly pak rostou spojováním hranolu s hranolem. Důmyslné větvení sněhových vloček je důsledkem statistického faktu, že molekula vodní páry ve vzduchu se s největší pravděpodobností spojí s nejbližším povrchem. Jakýkoli vyčnívající hrbolek tak bude mít tendenci růst rychleji než okolní plocha krystalu, protože se jedná o povrch, který je nejblíže molekulám páry.8 Na šestibokém hranolu je šest „hrbolků“ (rohů), takže na nich bude růst probíhat nejrychleji, čímž vznikne pozorovaný šestiramenný vzor.

Sněhové vločky mají redukovatelnou strukturu, protože je lze vytvořit s malým nebo velkým množstvím páry. Mohou být velké nebo malé. Každá molekula vody je při jejich tvorbě stejně dobrá jako kterákoli jiná molekula vody. Nic se nezkazí, když k nim přidáte nebo od nich odeberete jednu nebo více molekul vody. Můžete je vytvářet postupně, s využitím všech dostupných molekul vody. Všechny zákonitosti lze tedy redukovat na fyzikální, resp. chemické vlastnosti vody a atmosférické podmínky; mohou být vysvětleny s jejich pomocí.

Obrázek 3. Běžné neredukovatelně strukturované součásti stroje: páka (A), ozubené kolo (B) a vinutá pružina (C). Všechny jsou vyrobeny z kovu, ale jejich přesnou strukturu a funkci nelze redukovat na vlastnosti kovu, z něhož jsou vyrobeny, ani je s jejich pomocí vysvětlit.

Abychom nyní pochopili neredukovatelnou strukturu, představme si stříbrnou minci.

Stříbro se přirozeně vyskytuje v rudách mědi, olova, zinku, niklu a zlata – a vzácně i v téměř čisté formě zvané „nativní stříbro“. Obrázek 2 ukazuje zadní a přední stranu dvou starých stříbrných mincí spolu s nugetem vzácné nativní formy stříbra. Krystalová struktura pevného stříbra se skládá z těsně uspořádaných krychlí. Hlavní část nugetu nativního stříbra má známý lesk ryzího kovu a tvar, který odráží dostupný prostor při jeho vysrážení z roztoku podzemní vody. Černé inkrustace jsou velmi jemné krystaly stříbra, které pokračovaly v růstu, když se rychlost ukládání snížila poté, co se hlavní náplň stříbra uložila z roztoku.

Na rozdíl od krásně strukturovaných sněhových vloček zde neexistuje žádný přírodní proces, který by dokázal změnit těsně uspořádané kostky pevného stříbra v kulaté ploché disky s obrázky lidí, zvířat a písma. Přidáním většího nebo menšího množství stříbra nelze dosáhnout kulatosti, plochosti a obrazových vlastností mincí; hledat zvláštní podmínky prostředí by bylo zbytečné, protože víme, že vzory jsou vytvořeny člověkem. Struktura mince je tedy neredukovatelná na fyzikální a chemické vlastnosti stříbra a zjevně byla stříbru vnucena nějakým inteligentním vnějším činitelem (v tomto případě člověkem).

Ať už je však vysvětlení jakékoliv, neredukovatelnost struktury mince na vlastnosti její složky stříbra představuje to, co nazvu jako „Polanyiho nemožnost“. To znamená, že Polanyi označil tento druh neredukovatelnosti za přírodovědeckou nemožnost a tvrdil, že by měl být jako takový uznán vědeckou komunitou, takže k tomuto principu jednoduše připojuji jeho jméno.

„Příkladů takových neredukovatelných struktur v živých systémech je nekonečně mnoho, ale všechny fungují na jednotném principu zvaném ‚autopoiesis‘.“

Polanyi poukázal na struktury podobné strojům, které existují v živých organismech. Na obrázku 3 jsou uvedeny tři příklady běžných strojních součástí: páka, ozubené kolo a vinutá pružina. Stejně jako strukturu a funkci běžných strojních součástí nelze vysvětlit na základě kovu, z něhož jsou vyrobeny, nelze ani strukturu a funkci paralelních součástí života redukovat na vlastnosti uhlíku, vodíku, kyslíku, dusíku, fosforu, síry a stopových prvků, z nichž jsou vyrobeny. Příkladů takových neredukovatelných struktur v živých systémech je nekonečně mnoho, ale všechny fungují na jednotném principu zvaném „autopoiesis“.

Definice autopoiesis

Autopoiesis doslova znamená „sebeutváření“ (z řeckého auto – sám a slovesa poiéō, které znamená „vytvářím“ nebo „dělám“) a odkazuje na jedinečnou schopnost živého organismu neustále se opravovat a udržovat – nakonec až k reprodukci sebe sama – pomocí energie a surovin ze svého prostředí. Naproti tomu alopoietický systém (z řeckého allo – jiný), jako je továrna na automobily, využívá energii a suroviny k výrobě organizované struktury (automobilu), která je něčím jiným než ona sama (továrna).9

Autopoiesis je jedinečná a úžasná vlastnost života – ve známém vesmíru neexistuje nic podobného. Skládá se z hierarchie neredukovatelně strukturovaných úrovní. Patří mezi ně: (i) složky s dokonale čistým složením, (ii) složky s vysoce specifickou strukturou, (iii) složky, které jsou funkčně integrované, (iv) komplexně regulované procesy řízené informacemi a (v) inverzně kauzální metainformační strategie pro přežití jedince a druhu (tyto pojmy budou vysvětleny vzápětí). Každá úroveň je postavena na úrovni nižší, ale nelze ji vysvětlit na jejím základě. A mezi základní úrovní (dokonale čisté složení) a přírodním prostředím je nepřekonatelná propast. Nesmírně složité detaily jsou zatím mimo naše současné znalosti a chápání, ale hlavní body budu ilustrovat na analogii s vysavačem.

Analogie s vysavačem

Moje matka byla nadšená, když otec v roce 1953 koupil náš první elektrický vysavač. Skládal se z motoru a krytu, odsávacího ventilátoru, prachového sáčku a ohebné hadice s různými koncovkami. Náš současný stroj používá cyklónový filtr a jezdí za mnou na dvou kolečkách, nikoliv na jezdcích jako původní stroj mé matky. Mou příští verzí by mohl být malý robotický stroj, který se sám pohybuje po místnosti, dokud se mu nevybije baterie. Kdybych si to mohl dovolit, možná bych si koupil dražší verzi, která automaticky rozpozná vybití baterie a vrátí se do indukčního pouzdra, kde se baterie dobije.

Všimněte si hierarchie řídicích systémů. Původní stroj vyžadoval obsluhu a určitou fyzickou námahu, aby stroj táhl požadovaným směrem. Přechod na dvě kola umožňuje, aby se stroj bez větší námahy pohyboval za obsluhou, a díky cyklonovému filtru není nutné používat nepraktický prachový sáček. Další přechod na palubní robotické řízení nevyžaduje od obsluhy žádné úsilí, kromě zahájení činnosti a vrácení stroje ke zdroji energie k dobití, když se vybije. A další přechod na automatické snímání poklesu výkonu a kontrolní mechanismus návratu na základnu nevyžaduje od obsluhy žádné úsilí, jakmile je nastaven počáteční program, který stroji řekne, kdy má vykonat svou práci.

Pokud bychom nyní pokračovali v této analogii a dosáhli stavu autopoiesis, dalším krokem by byla instalace palubního systému výroby energie, který by mohl jako surovinu využívat různé organické, chemické nebo světelné zdroje z prostředí. Následovala by instalace systému pro zpracování informací a senzoriky, který by dokázal určit stav vnějšího i vnitřního prostředí (znečištění podlahy a stav vysavače) a rozhodovat o tom, kde je třeba vynaložit úsilí a jak se vyhnout nebezpečí, ale v rámci provozních možností dostupných zdrojů. A nakonec to nejlepší, instalace metainformačního zařízení (informace o informaci) se schopností automaticky udržovat a opravovat životní systém, včetně téměř zázračné schopnosti sebereprodukce – autopoiesis.

„Všimněte si, že každá úroveň struktury v rámci autopoietické hierarchie závisí na úrovni pod ní, ale nelze ji vysvětlit z hlediska této nižší úrovně.“

Všimněte si, že každá úroveň struktury v rámci autopoietické hierarchie závisí na úrovni pod ní, ale nelze ji vysvětlit z hlediska této nižší úrovně. Například přechod od výroby energie z externích zdrojů k místní výrobě energie závisí na tom, zda je k dispozici elektromotor. Elektrický vysavač by mohl věčně ležet ve skříni, aniž by se zbavil závislosti na vnějším zdroji energie – takový vývoj musí být vnucen z vyšší úrovně, protože nemůže pocházet z úrovně nižší. Stejně tak je autopoiesis zbytečná, pokud neexistuje žádný vysavač, který lze opravovat, udržovat a reprodukovat. Vysavač bez autopoietické schopnosti by mohl věčně ležet ve skříni, aniž by kdy dosáhl autopoietického stádia – takový vývoj musí být vnucen z vyšší úrovně, protože nemůže pocházet z úrovně nižší.

Autopoetická hierarchie je tedy strukturována tak, že jakýkoli naturalistický přechod z jedné úrovně na vyšší by představoval Polanyiho nemožnost. To znamená, že struktura na úrovni i je závislá na struktuře na úrovni i-1, ale nelze ji vysvětlit strukturou na této úrovni. Struktura na úrovni i tedy musela být vytvořena na úrovni i nebo vyšší.

Naturalistická propast

Většina badatelů zabývajících se vznikem života se shoduje (alespoň v těch nejodvážnějších částech svých prací),10 že neexistuje žádný přírodovědný experimentální důkaz, který by přímo prokazoval cestu od neživého k životu. Pokračují však ve výzkumu a věří, že je jen otázkou času, kdy tuto cestu objevíme. Pomocí analogie s vysavačem však můžeme spolehlivě ukázat, že tento problém je Polanyiho nemožností hned v základu – život je od neživota oddělen nepřeklenutelnou propastí.

Špinavá, hromadně působící chemie životního prostředí

„Jednoduchá“ konstrukce původního vysavače není vůbec jednoduchá. Je vyroben z vysoce čistých materiálů (hliník, plast, tkanina, měděný drát, ocelové pláty atd.), které jsou speciálně strukturovány pro danou práci a funkčně integrovány tak, aby splnily navržený úkol vysávání nečistot z podlahy. Nečistoty, které vysává, obsahují kupodivu z velké části stejné materiály, z jakých je vyroben samotný vysavač – hliník, železo a měď v minerálních zrnech nečistot, textilní vlákna v prachu a organické sloučeniny v rozmanitých zbytcích každodenního života v domácnosti. Odlišnost tvaru a funkce těchto jinak podobných materiálů však odlišuje vysavač od nečistot na podlaze. Stejně tak je to právě ona úžasná forma a funkce života v buňce, co ji odlišuje od neživého prostředí.

Naturalistická chemie je vždy „špinavou chemií“, zatímco život používá pouze „dokonale čistou chemii“. Slovo „špinavá chemie“ jsem nezvolil proto, abych snižoval výzkum původu života, ale proto, že jej používá nositel Nobelovy ceny prof. Christian de Duve, přední ateistický badatel v této oblasti.11 Suroviny v životním prostředí, jako je vzduch, voda a půda, jsou vždy směsí mnoha různých chemických látek. Při pokusech „špinavé chemie“ jsou vždy přítomny kontaminující látky, které způsobují nepříjemné vedlejší reakce a kazí očekávané výsledky. V důsledku toho mají výzkumníci často tendenci falšovat výsledky pomocí uměle vyčištěných činidel. Ale i když jsou na začátku k dispozici čistá činidla, přírodovědné experimenty obvykle produkují to, co nedávný evolucionistický recenzent různě nazýval „bahnem“, „břečkou“ a „slizem“12 – což je ve skutečnosti toxický kal. Dokonce i naše nejlepší průmyslové chemické procesy mohou dosáhnout čistoty činidel pouze v řádu 99,99 %. K dosažení 100% čistoty v laboratoři je zapotřebí velmi specializované zařízení, které dokáže oddělit jednotlivé molekuly od sebe.

Další zásadní rozdíl mezi chemií životního prostředí a životem spočívá v tom, že chemické reakce ve zkumavce se řídí zákonem hromadného působení.13 Do reakce je zapojeno velké množství molekul a rychlost reakce spolu s jejím konečným výsledkem lze předpovědět za předpokladu, že každá molekula se chová nezávisle a každý z reaktantů má stejnou pravděpodobnost interakce. Naproti tomu buňky metabolizují své reaktanty s přesností na jednu molekulu a řídí rychlost a výsledek reakcí pomocí enzymů a nano-strukturovaných drah, takže výsledek biochemické reakce může být zcela odlišný od výsledku předpovězeného zákonem hromadného působení.

Autopoietická hierarchie

Dokonale čistá biochemie specifická pro jednu molekulu

Analogie s vysavačem selže podstatně dříve, než se přiblížíme k životu, protože chemické složení jeho komponent není ani zdaleka dostatečně čisté pro život. Materiály vhodné pro použití ve vysavači snesou několik procent nečistot, a přesto podávají odpovídající výkon, ale na úrovni molekulárního fungování buňky je nutná 100% čistota.

Jedním z nejznámějších příkladů je homochiralita. Mnoho molekul na bázi uhlíku má vlastnost zvanou „chiralita“ – mohou existovat ve dvou formách, které jsou navzájem zrcadlovými obrazy (jako naše levá a pravá ruka), nazývaných „enantiomery“. Živé organismy obvykle používají pouze jeden z těchto enantiomerů (např. levotočivé aminokyseliny a pravotočivé cukry). Naproti tomu při přírodovědných experimentech, při nichž se vyrábějí aminokyseliny a cukry, vzniká vždy směs přibližně 50:50 (tzv. „racemická“ směs) levotočivé a pravotočivé formy. Tento problém chirality byl příčinou hrůzné katastrofy s lékem thalidomidem. Homochirální forma jednoho druhu měla pro těhotné ženy terapeutický přínos, ale druhá forma způsobovala šokující abnormality plodu.

Vlastností života, která mu umožňuje vytvářet tak dokonale čisté chemické složky, je jeho schopnost manipulovat s jednotlivými molekulami. Sestavování proteinů v ribozomech ilustruje tuto jednomolekulární přesnost. Recept na strukturu bílkoviny je zakódován v molekule DNA. Ta je přepsána na molekulu messenger-RNA, která ji následně přenese na ribozom, kde série molekul transfer-RNA přináší jednu molekulu další požadované aminokyseliny, kterou ribozom přidá do rostoucího řetězce. Protein se vytváří po jedné molekule, takže lze složení sledovat a korigovat, pokud dojde k jediné chybě.

Speciálně strukturované molekuly

Život obsahuje tak rozsáhlý nový svět molekulárních divů, že do jeho hlubin ještě nikdo nepronikl. Nemůžeme doufat, že v krátkém článku obsáhneme alespoň zlomek těchto zázraků, a proto vyberu jen jeden příklad. Bílkoviny se skládají z dlouhých řetězců aminokyselin spojených dohromady. V DNA je zakódováno 20 aminokyselin a proteiny běžně obsahují stovky nebo dokonce tisíce aminokyselin. Cyklin B je průměrně velký protein, který obsahuje 433 aminokyselin. Patří do skupiny signálních drah „hedgehog“, které jsou nezbytné pro vývoj všech metazoí. Celkem existuje 20433 = 10563 možných proteinů, které lze vytvořit z libovolného uspořádání 20 různých druhů aminokyselin v řetězci o 433 jednotkách. Lidské tělo – nejsložitější známý organismus – obsahuje přibližně 105 (= 100 000) až 106 (= 1 000 000) různých proteinů. Pravděpodobnost (p), že náhodnou kombinací 20 různých aminokyselin vznikne průměrně velký biologicky užitečný protein, je tedy přibližně p = 106 /10563 = 1/10557. A to za předpokladu, že se používají pouze L-aminokyseliny – tj. dokonalá čistota enantiomerů.14

Pro srovnání: šance na výhru v loterii je přibližně 1/106 na pokus, zatímco šance na nalezení jehly v kupce sena je přibližně 1/1011 na pokus. Dokonce i celý vesmír obsahuje jen asi 1080 atomů, takže jich není dost ani na to, aby se z nich dala sestavit jediná průměrně velká biologicky užitečná molekula. Ze všech možných bílkovin jsou ty, které vidíme v životě, velmi úzce specializované – mohou dělat věci, které nejsou přirozeně možné. Například některé enzymy dokážou během jedné sekundy udělat to, na co by přirozené procesy potřebovaly miliardu let.15 Stejně jako s jehlou v kupce sena. Ze všech nekonečných možných uspořádání částic slitiny železa (oceli) budou jako jehla fungovat pouze ty, které mají dlouhý úzký tvar, na jednom konci špičatý a na druhém konci s očkem. Tato struktura nevyplývá z vlastností oceli, ale je vnucena zvenčí.

Voda, voda, samá voda

V základu biologie je úžasný paradox. Voda je pro život nezbytná,16 ale také toxická – štěpí polymery procesem zvaným hydrolýza, a proto ji používáme k mytí. Hydrolýza je stálým rizikem pro experimenty s původem života, ale v buňkách nikdy nepředstavuje problém, přestože buňky jsou tvořeny převážně vodou (obvykle 60-90 %). Aby vůbec mohlo v buňce dojít k hydrolýze, jsou ve skutečnosti zapotřebí speciální enzymy zvané hydrolázy.17 Proč ten rozdíl? Voda ve zkumavce je volná a aktivní, ale voda v buňkách je vysoce strukturovaná díky procesu zvanému „vodíková vazba“ a tato struktura vody je komplexně integrována se strukturou i funkcí všech makromolekul buňky:

„Vlastnosti vodíkových vazeb vody jsou klíčové pro její všestrannost, protože umožňují vodě provádět složitý trojrozměrný ‚balet‘, střídat partnery a přitom zachovávat komplexní řád a trvalé účinky. Voda může vytvářet malé aktivní shluky a makroskopické sestavy, které mohou vysílat i přijímat informace v různých měřítkách.“18

Voda by vlastně měla být první na seznamu molekul, které musí být speciálně konfigurovány, aby mohl život fungovat. Současně je zapotřebí jak obrovského množství speciálně strukturovaných makromolekul, tak jejich doplňkové vodíkové struktury. Žádný experiment se vznikem života se tímto problémem dosud nezabýval.

Funkčně integrované molekulární stroje

Obrázek 4. ATP syntáza, molekulární motor poháněný protonem. Protony (+) zevnitř buňky (dole) se pohybují statorovým mechanismem zabudovaným v buněčné membráně a otáčejí rotorem (horní část), který přidává k ADP anorganický fosfát (iP) a přeměňuje jej na vysoce energetický stav ATP.

Nestačí mít jen specificky strukturované, dokonale čisté molekuly, ale je třeba je také integrovat do užitečných strojů. Plechovka dušeného ovoce je plná chemicky čistých a biologicky užitečných molekul, ale nikdy z ní nevznikne živý organismus,19 protože molekuly byly tepelnou úpravou dezorganizovány. Buňky obsahují obrovské množství užitečných molekulárních mechanismů. Průměrný stroj v kvasinkové buňce obsahuje 5 složkových proteinů20 a nejsložitější z nich – spliceozom, který organizuje čtení oddělených částí genů – se skládá z přibližně 300 proteinů a několika nukleových kyselin.21

Jedním z nejpozoruhodnějších strojů je malý motor poháněný protony, který produkuje univerzální energetickou molekulu ATP (adenosintrifosfát), znázorněnou na obrázku 4. Když se motor točí jedním směrem, odebírá energii z natrávené potravy a přeměňuje ji na vysoce energetický ATP, a když se motor točí opačným směrem, rozkládá ATP takovým způsobem, že je jeho energie k dispozici pro využití v dalších metabolických procesech.22

Komplexně regulované metabolické funkce řízené informacemi

Stále ještě nestačí mít velkolepé molekulární stroje – různé stroje musí být propojeny do metabolických drah a cyklů, které pracují na celkovém účelu. Jakém? Tato otázka je potenciálně mnohem hlubší, než kam nás věda může zavést, ale věda jistě může zjistit, že bezprostředním praktickým účelem úžasné škály životních struktur je přežití jedince a zachování jeho druhu.23 Ačkoli stále ještě odhalujeme způsob, jakým buňky fungují, dobrou představu o množství metabolických drah a cyklů lze nalézt ve sbírce BioCyc. Většina dosud zkoumaných organismů, od mikrobů až po člověka, má 1000 až 10 000 různých metabolických drah.24 V buňce se nikdy nic neděje samo o sobě – vždy je to způsobeno něčím jiným, s něčím to souvisí, něco z toho těží nebo je tím ovlivněno. Všechny tyto vazby jsou procesy skládající se z mnoha kroků.

Všechny tyto vazby jsou také „choreograficky“ řízeny informacemi – jev, který se v přirozeném prostředí nikdy nevyskytuje. Na konci informační hierarchie je paměťová molekula – DNA. Dvojitá šroubovice DNA je „přiměřená“ ukládání genetické informace a této „přiměřené“ struktuře skvěle odpovídá elegance a účinnost kódu, v němž je informace buňky zapsána.25 Nestačí však mít jen elegantní „přiměřený“ systém ukládání informací – musí také obsahovat informace. Nejde také jen o biologicky relevantní informace, ale i o brilantně vynalézavé strategie a taktiky, které živé organismy vedou k překonání mimořádných výzev, jimž čelí při svých zdánlivě zázračných úspěších v oblasti metabolismu a rozmnožování. Ani důmyslné strategie a taktiky však nestačí. Choreografie vyžaduje složitou a harmonickou regulaci všech aspektů života, aby se správné věci děly ve správný čas a ve správném pořadí, jinak brzy nastane chaos a smrt.

Nedávné objevy ukazují, že biochemické molekuly jsou v neustálém pohybu a většina jejich úžasných úspěchů je výsledkem choreografie tohoto neustálého a složitého pohybu, který umožňuje dosáhnout věcí, jichž by statické molekuly nikdy nedosáhly. Neexistuje však žádný prostorný „taneční parket“, na kterém by bylo možné vytvářet choreografii intenzivní a bleskurychlé (až milion událostí za sekundu u jedné reakce26) činnosti metabolismu. Buňka se podobá spíše přeplněné šatně než tanečnímu parketu, a to v představení s milionovým obsazením!

Inverzně kauzální metainformace

Zákon příčiny a následku je jedním z nejdůležitějších v celé vědě. Každý vědecký experiment je založen na předpokladu, že konečný výsledek experimentu bude způsoben něčím, co se stane během experimentu. Pokud je experimentátor dostatečně chytrý, může být schopen tuto příčinu identifikovat a popsat, jakým způsobem způsobila daný výsledek nebo účinek.

Kauzalita se vždy odehrává ve velmi specifickém pořadí – příčina vždy předchází následku.27 To znamená, že událost A musí vždy předcházet události B, pokud má být A považována za možnou příčinu B. Pokud bychom náhodou pozorovali, že A nastala až po B, pak by to vyloučilo A jako možnou příčinu B.

V živých systémech však pozorujeme univerzální výskyt inverzní kauzality. To znamená, že událost A je příčinou události B, ale A existuje nebo nastává až po B. Biologickou situaci snáze pochopíme pomocí příkladů z lidských záležitostí. Například v ekonomii k němu dochází, když je chování v současnosti, například investiční rozhodnutí, ovlivněno nějakou budoucí událostí, například očekávaným ziskem nebo ztrátou. V psychologii může být stav, který existuje nyní, jako je úzkost nebo paranoia, způsoben nějakou očekávanou budoucí událostí, například újmou na zdraví. V oblasti bezpečnosti a ochrany zdraví při práci mohou rizika na pracovišti a v životním prostředí působit na pracovníky přímo toxicky (normální kauzalita), ale předvídání nebo strach z možného budoucího poškození může mít také nezávislý toxický účinek (inverzní kauzalita).

Darwinistický filozof vědy Michael Ruse nedávno poznamenal, že inverzní kauzalita je univerzálním rysem života,28 a jako příklad uvedl, že desky stegosaura se začínají tvořit v embryu, ale funkci mají teprve v dospělosti – zřejmě pro regulaci teploty. Většina biologů se však takovým věcem vyhýbá, protože to naznačuje, že život může mít smysl (budoucí cíl), a to je materialistům přísně zakázáno.

Nejdůležitějším příkladem inverzní kauzality v živých organismech je samozřejmě autopoiesis. Stále tomu ještě plně nerozumíme, ale chápeme nejdůležitější aspekty. V podstatě se jedná o metainformace – informace o informacích. Jsou to informace, které potřebujete mít, abyste si udrželi informace, které chcete mít, abyste zůstali naživu a zajistili přežití svých potomků a zachování svého druhu.

Toto poslední tvrzení je jádrem celého článku, proto se pro ilustraci jeho platnosti vrátíme k analogii s vysavačem. Představme si, že jedna linie vysavačů dosáhla robotického, energeticky nezávislého stádia, ale chyběla jí autopoiesis, zatímco druhá se dostala až k autopoiesis. Jaký je rozdíl mezi těmito vysavači? Obojí bude po určitou dobu fungovat velmi dobře. Druhý termodynamický zákon si však začíná vybírat svou daň, komponenty se začnou opotřebovávat, vibrace uvolňují spoje, prach se hromadí a zkratuje elektroniku, ucpání sacího kanálu snižuje účinnost čištění, osy kol rezaví a ztěžují pohyb atd. První vysavače nakonec zemřou a nezanechají po sobě žádné potomky. Druhé se samy opravují, udržují své součástky v bezporuchovém chodu a rozmnožují se, aby zajistily zachování svého druhu.

„Souhrnně řečeno, autopoiesis je informace a s ní spojené schopnosti, které potřebujete mít (oprava, údržba a diferenciální reprodukce), abyste udrželi informaci, kterou chcete mít (např. funkčnost vysavače), naživu a v dobrém stavu, a zajistili tak přežití své i svých potomků.“

Co se však stane, když se změní prostředí a ohrozí často křehké metabolické cykly, na nichž jsou skutečné organismy závislé? Řešením je diferenciální reprodukce. Evolucionisté od Darwina po Dawkinse považují tuto úžasnou schopnost za samozřejmost, ale nelze ji přehlížet. Existují propracované systémy – například přechod z diploidní na haploidní formu v meióze, často mimořádné ozdoby a rituály při pohlavním styku, obrovské množství permutací a kombinací v rámci rekombinačních mechanismů -, které odlišují potomky od jejich rodičů a mohou mít význam z hlediska přežití. Kromě těchto potenciálně nebezpečných odchylek od osvědčených postupů existují také pevná konzervační opatření na ochranu základních životních procesů (např. schopnost číst kód DNA a převádět jej do metabolických činností). Nic z toho by nikdy nemělo být považováno za samozřejmost.

Souhrnně řečeno, autopoiesis je informace a s ní spojené schopnosti, které potřebujete mít (oprava, údržba a diferenciální reprodukce), abyste udrželi informaci, kterou chcete mít (např. funkčnost vysavače), naživu a v dobrém stavu, a zajistili tak přežití své i svých potomků. Souběžně s tím je moje lidskost tím, čeho si osobně vážím, takže moje autopoietická schopnost je opravou, údržbou a diferenciální reprodukční schopností, kterou mám, abych si zachoval svou lidskost a podělil se o ni se svými potomky. Vajíčko a spermie, z nichž jsem vzešel, o tom nic nevěděly, ale informace v nich byly zakódovány a naplnily se až o šest desítek let později, když tu sedím a píšu tento text – inverzní kauzalita autopoiesis.

Shrnutí

Existují tři argumentační linie, které vedou k závěru, že autopoiesis poskytuje přesvědčivé důkazy pro inteligentní design života.

  • Pokud život vznikl postupně z neautopoietického počátku, pak bude autopoiesis konečným produktem dlouhého a slepého procesu náhod a přírodního výběru. Takový výsledek by znamenal, že autopoiesis není pro život nezbytná, takže by měly existovat organismy, které ji nikdy nezískaly, a některé organismy by ji měly ztratit přírodním výběrem, protože ji nepotřebují. Autopoiesis je však univerzální u všech forem života, takže musí být nezbytná. Ke stejnému závěru vede i argument z druhého termodynamického zákona aplikovaný na analogii s vysavačem. Oba argumenty ukazují, že autopoiesis je nutná na počátku, aby život vůbec mohl existovat a udržovat se, a nemohla se objevit na konci nějakého dlouhého naturalistického procesu. Tento závěr je v souladu s experimentálním zjištěním, že projekty vzniku života, které začínají bez autopoiesis jako předpokladu, se ukázaly jako veskrze marné, má-li být učiněn byť jen první krok k životu.
  • Každá úroveň autopoietické hierarchie je závislá na té nižší, ale je od ní kauzálně oddělena Polanyiho nemožností. Autopoiesis proto nelze redukovat na žádnou posloupnost naturalistických příčin.
  • Pod autopoietickou hierarchií se nachází nepřeklenutelná propast mezi špinavou, masově působící chemií přírodního prostředí a dokonalou čistotou, přesností jediné molekuly, strukturální specifičností a inverzně kauzální integrací, regulací, opravami, údržbou a diferenciální reprodukcí života.