Zelená energie (fotosyntéza): Boží solární elektrárny ohromují chemiky

Link na článek v angličtině: creation.com/greenpower

Boží solární elektrárny ohromují chemiky

Zelené rostliny jsou krásnou součástí životního prostředí na Zemi a jsou nezbytné pro život. Bůh je stvořil ve třetím dni týdne stvoření (Genesis 1,10-13), dříve než zvířata a dokonce dříve než Slunce. ¹ Na počátku stvoření byli lidé a všechna zvířata býložravci (Genesis 1:29-30).

I dnes jsou rostliny základem potravního řetězce, protože nepotřebují vlastní potravu, ale vytvářejí ji ze slunečního světla prostřednictvím fotosyntézy. Při tomto procesu také produkují kyslík (O₂), který je nezbytný pro všechny živé organismy dýchající vzduch. Fotosyntéza je proto jednou z nejdůležitějších chemických reakcí na Zemi. Kdybychom ji dokázali napodobit, pravděpodobně by vyřešila všechny energetické problémy světa. ² Ale ani ti nejgeniálnější chemici dosud nedokáží napodobit důmyslný mechanismus skromné rostliny.

„Unikátní… uspořádání… je nezbytné… protože musí být schopno uchovávat energii ze čtyř fotonů a udržet molekuly vody ve správných polohách. Tato struktura musela být kompletní, jinak by vůbec nefungovala…. Proto nemohla být postupně budována malými změnami přírodním výběrem…, protože neúplný mezistupeň je k ničemu, takže by nebyl selektován.“

Problém s rozkladem vody

Klíčem k fotosyntéze je rozklad molekuly vody na vodík a kyslík. Vodík se pak může spojit s CO₂ ze vzduchu a vytváří cukry, které rostliny (a býložravci) mohou využít jako potravu. To vše se děje v molekulách zvaných chlorofyly, které jsou zodpovědné za zelenou barvu rostlin.

Rozklad vody však vyžaduje obrovské množství energie – v podstatě tolik, jako se uvolní při spalování vodíku, aby se voda vůbec vytvořila.

Jedním z problémů je samotná podstata světla. Světlo je forma energie, která se však vyskytuje v „balíčcích“ zvaných fotony. Pokud energie fotonu není dostatečně velká, aby rozbila molekulu vody, pak nezáleží na tom, kolik jich je (tj. jak jasné je světlo). Ale foton, který má dostatečnou energii ³ k rozbití vody, by také rozbil většinu biologických molekul. Přesto nevidíme vybuchující listy!

Před několika lety vytvořili dva chemici z Yaleovy univerzity, Gary Brudvig a Robert Crabtree, umělý systém, který dokázal vyrábět kyslík. ⁴ Nepřišli však na to, jak využít světelnou energii, a tak místo toho použili chemickou energii silných bělidel. ⁵ Dokonce i ta vyprodukovala jen 100 molekul O₂, než byla zničena. Přesto bylo na lidské poměry velkým úspěchem vytvořit něco, co se okamžitě nerozpadlo. ⁶

Důmyslné řešení⁷

Ukázalo se, že v listech existuje speciální sestava zvaná fotosystém II (pojmenovaná tak proto, že byla objevena jako druhá). Když na něj dopadne foton, je nasměrován do typu chlorofylu zvaného P680. Tam vyrazí elektron z atomu a tento energetický elektron nakonec pomůže vytvořit cukry z CO₂. Pak ale musí P680 doplnit ztracený elektron. To je pro umělou fotosyntézu velký problém – chemici zatím také nedokázali vytvořit systém doplňující elektrony, které byly vyřazeny fotony. Jinak by se fotosyntéza rychle zastavila, takže jak jsou elektrony nahrazovány?

Pocházejí ze speciálního katalytického jádra, které z vody odebírá potřebné elektrony, opět za pomoci světla. Světlo rozbije dvě molekuly vody na molekulu kyslíku, čtyři elektrony a čtyři vodíkové ionty (2H₂O → O₂ + 4e^– + 4H⁺).

Jádro má unikátní uspořádání atomů, s neobvyklou krychlí ze tří atomů Mn, jednoho Ca a čtyř O, připojených k jedinému Mn [aktualizace: viz Kde se voda oxiduje na dioxygen: Struktura fotosyntetického Mn₄Ca klastr, Science 314(5800):821-825, 3. listopadu 2006 Jak příroda štěpí vodu?]. V tomto jádru se nahromadí dostatek energie ve formě redoxního potenciálu, ⁸ postupně absorbujícího čtyři fotony.

Redoxní potenciál vody je +2,5 V, zatímco každý foton zvýší redoxní potenciál katalytického jádra o 1 V. Po třetím stupni je tedy dostatek energie na to, aby jediný Mn odebral elektron z molekuly vody a vznikl radikál OH a ion H⁺. Poté se katalytické jádro dostane do čtvrtého stupně, poskytne atomu Mn dostatečnou sílu k útoku na OH radikál a zanechá vysoce reaktivní atom O a další iont H⁺. V tomto okamžiku hraje zásadní roli atom Ca v krychli. Drží další molekulu vody na správném místě, takže může být napadena tímto atomem O, čímž vznikne molekula O₂, další dva ionty H⁺ a dva elektrony.

Unikátní uspořádání Mn₃CaO₄-Mn je přítomno ve všech rostlinách, řasách a sinicích, což naznačuje, že toto uspořádání je nezbytné. To není překvapivé, protože musí být schopno uchovat energii čtyř fotonů a udržet molekuly vody ve správné poloze. Tato struktura musela být kompletní, jinak by nefungovala při štěpení vody a doplňování elektronů. Proto nemohla být vybudována postupně malými změnami přírodním výběrem. Je to proto, že neúplný mezistupeň je k ničemu, takže by nebyl selektován.

A i toto jádro by bylo bez mnoha dalších koordinovaných funkcí k ničemu. Například, jak je uvedeno výše, vyvinutá energie je pro biologické molekuly škodlivá. Přesto jsou zapotřebí klíčové bílkoviny, které se však musí neustále opravovat, takže i tyto mechanismy musí být k dispozici. Nestabilita těchto bílkovin ve skutečnosti ztěžovala určení struktury jádra. ⁹

Pokud ani nejinteligentnější lidští konstruktéři nedokáží napodobit fotosyntézu, pak je naprosto vědecké věřit, že fotosyntéza měla mnohem inteligentnějšího konstruktéra. To platí zejména proto, že Darwinovy procesy nemohly vyvolat fotosyntézu, protože existuje příliš mnoho složitých mechanismů, které jsou nutné k tomu, aby vůbec mohla fungovat. ¹⁰

Rostliny byly hned na začátku

Nejnovější výzkumy ukazují, že kyslík byl i v „nejstarších“ horninách na Zemi, které evolucionisté „datují“ do stáří 3,7 miliardy let (Ga). ¹¹ To zase naznačuje, že existovaly zelené rostliny, které jej produkovaly. Evolucionisté zároveň tvrdí, že Země byla bombardována meteority přibližně do 3,8 Ga.

Nejnovější výzkumy však ukazují, že život existoval téměř okamžitě, jakmile jej Země dokázala podporovat. Nezbývá zkrátka prostor pro „miliardy a miliardy let“, v nichž by se život vyvíjel. A tento život nebyl jen nejjednodušším typem, ale byl natolik vyspělý, že dokázal fotosyntetizovat. ¹²

Tento výzkum je také zničující pro chemické evoluční teorie vzniku života. ¹³ Slavné experimenty s plynovými výboji, které provedl Stanley Miller a Harold Urey, musí vyloučit volný kyslík, protože kyslík ničí organické molekuly a znemožňuje jejich vznik. Pokud je však kyslík stejně starý jako nejstarší horniny, neexistují žádné geologické důkazy, které by potvrzovaly potřebu hypotetické atmosféry bez kyslíku.