IV.
GENEZE BIOLOGICKÉ INFORMACE
1. Problém informace pro abiogenezi
Vývojová teorie hlásá, že došlo k samovolné evoluci neživé hmoty, než mohla vzniknout živá buňka (prabuňka, mikrosféra, koacervát). Jinými slovy neživá hmota se organizovala spontánně a sama od sebe. V čele přírodovědců, kteří zastávají tento názor, stojí Manfred Eigen. (1) Nejprve prověříme jeho teorie v systémech termodynamicky uzavřených a pak otevřených.
a) Termodynamicky uzavřené systémy
Druhý termodynamický zákon říká, že v termodynamicky uzavřeném systému má entropie sklon neustále vzrůstat. Entropie je množství energie, které už není k dispozici pro užitečnou práci - tedy míra nepořádku. Vždyť energie a pořádek jsou na sebe vzájemně vázány. Zákon je pouze statickým prostředkem, který vyjadřuje energetické poměry, takže na molekulární úrovni je možná přechodná úchylka od normálního uspořádání. Malá místní přechodná snížení entropie jsou možná.
(1) M. EIGEN: Selforganization of Matter and the Evolution of Biological Macromolecules. Naturwissenschaften 58 (1971) 465-522.
Jiná alternativní formulace druhého zákona říká prostě, že v nějakém uzavřeném systému ubývá všeobecný pořádek. Podle toho by tedy v nějakém uzavřeném systému nemohlo dojít k zvýšení pořádku; neustále totiž ubývá v tomto systému energie, jež je k dispozici pro práci. Je zřejmé, že v takovém systému nemůže dojít k žádné, všeobecné, postupné a samovolné organizaci hmoty. Takový uzavřený systém se skládá z mnoha molekul, které vytvářejí dynamickou rovnováhu. Tato dynamická rovnováha připouští malá kolísání kolem energetického průměru. Každý výkyv jedním směrem od průměru znamená přirozeně malou nepravděpodobnost nebo snížení entropie (zvýšení pořádku), jež se pak vyrovná výkyvem na opačnou stranu. Eigen nyní tvrdí, že takové malé výkyvy (snížení entropie) mohly být podchyceny, a to skrze rozmnožovací mechanizmus živé buňky. Eigen má ovšem na mysli především termodynamicky otevřené systémy, avšak totéž platí pro uzavřené systémy. Hlavní věcí je, že dochází k molekulárním výkyvům kolem průměrné hodnoty, které znamenají zvýšený pořádek nebo sníženou entropii; k tomu může dojít jak v otevřených, tak v uzavřených systémech. Kdyby bylo možno takové výkyvy nebo snížení entropie shromažďovat, dal by se stále a automaticky zvyšovat pořádek. Část systému by se samovolně organizovala - podle schématu Manfreda Eigena.
Bereme jako jistotu, že všude dochází k malým, místním molekulárním výkyvům, a to jak v termodynamicky uzavřených, tak v otevřených systémech. Kdyby nyní bylo možné někde podchytit takové snížení entropie, samovolná organizace části hmotného systému by se stala skutečností. Tak učí Eigen. Celá teze má ale háček. Klademe jedinou otázku, abychom ten háček odhalili: JAK a KDY, formulováno zcela přesně, jsou podchycována tato malá snížení entropie nebo zvýšení pořádku? V normálním neživém, uzavřeném termodynamickém systému, který tvoří jen surová hmota, je přirozeně nelze podchytit. Vždyť tento systém stojí v rovnováze z hlediska pořádku, nejsou-li v něm nějaké mechanizmy života. Aby se dala tato malá zvýšení pořádku podchytit a uskladnit, navrhuje nyní Eigen rozmnožovací mechanizmus biologické buňky. Tento systém by jistě také dobře fungoval, kdyby se přihlíželo k dvěma podmínkám.
a) energie, kterou absorbuje rozmnožovací mechanizmus tím, že odnímá zlomky výkyvů, by se musela nahradit. V uzavřeném systému by se musela vzít z jiných častí systému. To by způsobilo, že by systém samovolně chladl a zvyšoval úroveň pořádku. Systém by tedy samočinně chladl, aby odnímáním teploty financoval růst samovolné organizace. Musíme si uvědomit, že Eigen nechce svým mechanizmem vysvětlit pouze transformizmus, nýbrž také biogenezi z neživé hmoty, v níž přece neexistují žádné akumulační mechanizmy.
b) Eigen mluví mezi jiným o samovolné organizaci hmoty až ke stadiu života, tedy o samovolné organizaci hmoty, jež má umožnit vznik života při abiogenezi. Použití replikačního mechanizmu živé buňky k podchycení molekulárních kolísání, je věcí, jež je před biogenezí problematická. Vždyť takový mechanizmus před biogenezí přirozeně neexistuje. I po vzniku praživota se musí dodat hmotě nová informace, jež umožní vytvoření nových vyšších druhů života. Molekulární výkyvy nemohou financovat tuto novou informaci, jak zjistíme později. Prosté ukládání takových molekulárních výkyvů z nich neudělá novou informaci. Problém nové kumulativní informace a jejího vzniku tedy zůstává stále ještě nerozřešený.
Je nutné zdůraznit, že Eigenova hypotéza vyžaduje mechanizmus na podchycení malých dynamických výkyvů, aby se tak lokálně snížila entropie. Jen tak by mohlo dojít k samovolné organizaci hmoty: za pomoci nějakého mechanizmu či stroje. Bez použití nějakého stroje padá do vody celý projekt samočinné organizace hmoty. Vždyť bez stroje to ztroskotává na druhém zákoně. Avšak ve světě před vznikem života nebyly žádné mechanizmy či stroje, jaké požaduje Eigen, protože obojí je výrazem inteligence, po které není v surové hmotě ani stopy. Je to axiom hmoty, že nemá ve svém surovém neorganizovaném stavu žádnou inteligenci, žádné koncepty, žádné stroje, žádné projekty. Podle Jacquese Monoda je inteligence (mít v sobě projekty) výhradní vlastností života a nikoliv neorganizované hmoty. Kde chce tedy Eigen vzít své mechanizmy, jež mají podchytit a akumulovat malá molekulární kolísání tak, že dojde k samočinné organizaci hmoty v biogenezi?
Protože ve světě před vznikem života nejsou k dispozici žádné živé či jiné mechanizmy, nelze akumulovat malá kolísání. Tlak rovnováhy znovu » vyžehlí « drobná zvýšení pořádku. Bez záchytných mechanizmů se velmi rychle vytratí. V neživém světě tedy neexistovaly požadované mechanizmy, takže nemohlo dojít k samovolné organizaci hmoty v rámci biogeneze. Proto je prostě a přísně teoreticky i prakticky vyloučena samočinná organizace, jež se nazývá chemickou evolucí až ke vzniku života. Život proto nemůže nikdy samovolně začít, jak to požadují Eigen a jeho přátelé. Chybí k tomu nezbytně nutný mechanizmus. Pasteurovy experimenty, jež dokázaly, že život nemohl nikdy vzniknout sám od sebe, vytvářejí výbornou teoretickou základnu.
Eigenův systém pro svět před vznikem života je neudržitelný. V uzavřeném termodynamickém systému dochází skutečně k malým výkyvům, a tím k mírnému zvýšení pořádku. Všude, kde dochází ke kolísání, tam je i molekulární základna pro malá snížení entropie. Eigenův postulát tedy neztroskotává na nedostatečném příkonu energie v nějakém uzavřeném termodynamickém systému. Tentýž postulát by ztroskotal, jak uvidíme příště, i v otevřeném termodynamickém systému neživé hmoty. Celá idea ztroskotává, protože chybí mechanizmus, schopný shromažďovat informace. Lze to vyjádřit i jinak: Stroj či mechanizmus je výrazem projektu či inteligence. Eigenův postulát tedy vlastně ztroskotává, protože mu chybí vysvětlení, kde se při vzniku života vzala, jak a z čeho se vyrobila inteligence, projekty, koncepce; vždyť surová hmota žádné nemá!
Eigenovy názory, jak jsme už uvedli, by báječně klapaly a hmota by se bezvadně organizovala sama od sebe, kdyby mohl do svého systému v nějaké vhodné formě zařadit inteligenci. Právě to chce potají učinit tím, že vyslovuje požadavek spolupůsobení mechanizmů, aby, podle jeho teorie, mohlo dojít k samovolné organizaci. Ve skutečnosti se tu nejedná o samočinnou organizaci, nýbrž o organizaci hmoty za pomoci mechanizmů a inteligence, které v hmotě samé nejsou. Surová hmota se nemůže sama od sebe organizovat, protože nemá žádnou inteligenci. Tato skutečnost je právě výpovědí druhého termodynamického zákona; to však bohužel, jak se zdá, neodarwinisté nepochopili.
Skleněné kuličky, které Eigen uvádí ve své knize HRA (2) jako příklad vlastností hmoty, jež se organizuje sama od sebe, ilustrují týž nesprávný myšlenkový pochod. Skleněné kuličky, s nimiž Eigen provádí své hry, nemají žádné schopnosti samočinně se organizovat. Přesto za pomoci jím vymyšlených pravidel hry se z nich vytvářejí pod vlivem náhody různé vzorky. Skleněné kuličky, napodobující molekuly hmoty, nevlastní žádnou inteligenci, proto se samy neorganizují. To, co je organizuje, není v žádném případě samovolná organizace, nýbrž organizace na základě pečlivě vymyšlených pravidel hry, jež sídlí mimo kuličky, v Eigenově hlavě.
Vytvořené uspořádání je dílem inteligence pravidel hry. Pravidla hry jsou vlastně produktem látkové výměny života (Eigena samého) a nikoliv vlastností samočinně se organizující hmoty. Ani skleněné kuličky, ani hmota se nemohou samy organizovat. Inteligentní pravidla hry, jež pocházejí ze života už dříve existujícího, jsou s to organizovat obojí.
b) Termodynamicky otevřené systémy
Pokud se týká samovolné organizace, není velký rozdíl mezi počínáním hmoty v termodynamicky otevřeném či uzavřeném systému. Do uzavřeného systému neproudí zvenčí žádná energie. V otevřeném systému, jako např. na naší planetě, proudí k nám ve velkém množství energie ze slunce. Malá snížení entropie závisejí v obou systémech na molekulárních pohybech.
(2) M. EIGEN a R. WINKLER. Das Spiel. R. Piper-Verlag (München-Zürich 1975).
Má-li dojít k samovolné organizaci, musí být v obou systémech drobné molekulární výkyvy podchyceny a akumulovány nějakým mechanizmem. V uzavřeném systému pochází potřebná energie pro malá kolísání přímo z molekulárních pohybů. V otevřených systémech se tyto výkyvy rozhojní pod vlivem energie pocházející z vnějšku. Při - 273° C přestávají všechna molekulární kolísání. V otevřeném systému může docházet k většímu množství kolísání, protože proudí do systému množství energie. Přesto tato skutečnost nijak nezmění závěrečný výsledek. K výkyvům dochází nezávisle na tom, zda je energie endogenní či exogenní.
Proč se tím vším zabýváme? Protože mnozí přírodovědci mají za to, že dodávání energie do termodynamického systému zvyšuje možnosti samovolné organizace. Ve skutečnosti přísun energie jen stupňuje výkyvy, tedy odchylky od rovnováhy, ne však jejich akumulaci za pomoci nějakého mechanizmu. Zůstává faktem, že dodávání energie nebo její nedodávání má druhořadý význam při snížení entropie. Prvořadý význam však má akumulace snížené entropie. Surovou, neživou hmotu můžeme ozařovat libovolným množstvím sluneční energie a nedojde naprosto k žádné samovolné organizaci hmoty. Jestliže naproti tomu týmž množstvím sluneční energie ozáříme zelený list rostliny, akumuluje se energie ve snížení entropie. Vzniká cukr a energie a dochází ke snížení entropie (k “samovolné” organizaci). Vždyť listová zeleň je právě tím vhodným mechanizmem, který akumuluje sluneční energii tak, že redukuje oxid uhličitý (snížení entropie).
Shrnujeme tedy: Surová hmota v uzavřeném systému se » sama organizuje « za pomoci nějakého inteligentního stroje a endogenní energie (tj. vzniklé z vnitřních příčin). V otevřeném systému se surová hmota » sama organizuje « za pomoci inteligentního stroje a energie, jak endogenní tak exogenní (tj. pocházející z vnitřních či vnějších zdrojů systému). V obou systémech je nezbytně nutný mechanizmus (stroj, know-how, ono » vědět jak «), má-li dojít k samovolné organizaci nějakého druhu. Může to být přirozeně i mechanizmus ve formě pravidel hry, neboť ta napodobují stroj.
Současní neodarwinisté tvrdí, že k samovolné organizaci hmoty došlo před vznikem života. Bohorovně přitom zapomínají vysvětlit, že právě pro takovou samovolnou organizaci jsou naprosto nutné mechanizmy nebo stroje, které by akumulovaly energii ve snížení entropie nebo v samovolné organizaci. Takoví vědci mlčky připouštějí, že surová anorganická hmota před vznikem života je s to fungovat jako energetický usměrňovací mechanizmus. Svědčí to však o jejich nedostatečném chápání, jaké důsledky má druhý termodynamický zákon.
Těžiště celé vývojové teorie spočívá právě ve dvou skutečnostech, které jsou úzce spjaty s dosavadními úvahami:
a) Jak se mohla surová anorganická hmota samovolně zorganizovat na patřičnou úroveň bez pomoci inteligentního mechanizmu, který by akumuloval malé výkyvy od chemické rovnováhy? Takové mechanizmy totiž hmota před vznikem života v sobě neměla! Neorganizovaná hmota nevlastní žádnou endogenní (to je z ní samé pocházející) inteligenci či mechanizmus; a inteligence je nezbytně nutná pro stavbu všech mechanizmů. Nehraje při tom žádnou podstatnou roli, zda je systém uzavřený nebo otevřený. Nejdůležitějším bodem zůstává, že surová hmota sama nestaví žádné mechanizmy, takže se sama nikdy nemůže hierarchicky organizovat.
b) Jak by mohla nějaká nahodilá prabuňka spojit energii své látkové výměny s vytvářením a akumulací nové informace, tak aby se jednoduché druhy přetvářely ve složitější? Jak by totiž mohl být transformizmus financován z energetického hlediska? Neodarwinizmus požaduje, aby nová informace, jež je nutná pro transformizmus (tj. pro přeměnu nižších druhů ve vyšší), vznikla čirou náhodou, která se opět vytřídí pomocí výběru. Abychom mohli prověřit tento aspekt neodarwinizmu, bude zapotřebí ještě dalšího rozlišení.
2. Problém transformizmu a jeho » financování «
Čistě experimentální stránku problému - zda došlo v minulosti k transformizmu (- to znamená, zda se pomalou přeměnou postupně vyvíjely všechny organizmy na zemi, vyšší druhy z nižších, a zda se ještě vyvíjejí), tím se budeme zabývat v příštích kapitolách. Nyní bychom rádi poukázali na některé teoretické (neexperimentální) aspekty transformizmu.
Má-li se zvýšit úroveň všeobecného pořádku v systému, musí být napojen usměrněnou a spojenou energií. Jen usměrněná energie umožňuje zvýšení pořádku nebo snížení entropie. Přirozeně takovou usměrněnou a spojenou energii vyrábějí jen mechanizmy. Tato skutečnost platí jak pro živé, tak pro neživé systémy, s tím rozdílem, že živé systémy jsou programovány endogenně (geneticky), takže jsou s to endogenně usměrnit neusměrněnou energii, kterou dostávají. Tímto způsobem je financována replikace (vytvoření kopie, totožné zdvojení) a růst za pomoci energie, vnitřního programování a mechanizmů. Kam až můžeme dnes vidět, biologická buňka nemá žádný mechanizmus, který by mohl energii látkové výměny použít k tomu, aby vyrobil novou genetickou informaci. Energie látkové výměny biologické buňky je použita pro hmotný růst a replikaci genetického kódu, a ne, jak se toho dá dosáhnout u některých moderních počítačů, na vytvoření nových programů, nové informace nebo na výrobu nové genové informace. Právě protože chybí energetický spojovací systém, který váže buněčnou energii látkové výměny na výrobu informace, byli přírodovědci nuceni přírůstek informace v chromozomech v průběhu vývoje připsat čiré náhodě.
Odborníci v teorii informací si stěžují právě na tento nemožný aspekt neodarwinistické domněnky. Připisovat výrobu informace čiré náhodě je ve světě odborníků zásadním bludem. Avšak zastánci vývojové teorie se dopouštějí ještě horšího bludu, když připisují náhodě nejen výrobu informace, nýbrž dokonce i mechanizmus, který informaci shromažďuje a reprodukuje (program). Čirá náhoda nevytváří žádnou informaci a zcela jistě také nevytváří žádný mechanizmus, který by ji shromažďoval a reprodukoval. Čirá náhoda může informaci upravit, nikdy však není s to vytvořit z gruntu nové koncepty nebo novou informaci.
3. Entropie a informace
Většina neodarwinistů dnes věří, že se problém výroby biologické informace automaticky vyřeší, když vysvětlí problém snížení entropie. Malá snížení entropie, která prý podchycuje genetický rozmnožovací (replikační) mechanizmus, jak učí Eigen (3), naznačují tento směr. Výroba malých snížení entropie se považuje za výrobu informace, aniž by se poukázalo na skutečnou problematiku. Může se něco takového tvrdit? Je to důležitý bod, neboť na něm závisí část důkazů neodarwinizmu o vzniku života a o transformizmu (přeměně druhů). Tvrdí se totiž, že genetická informace automaticky vzniká tam, kde jsou podchycována a udržena malá snížení entropie skrze molekulární výkyvy z rovnováhy. Odpovídá tento postoj teorii informací? Jestliže ne, pak celá základna neodarwinistického vysvětlování, jak vzniká či jak se vyrábí biogenetická informace, je nadále vědecky neudržitelná.
Otázka tedy zní takto: Je opravdu možné klást rovnítko mezi vznik malých snížení entropie, která způsobují molekulární výkyvy, a výrobu informace? Abychom prověřili tuto otázku, provedeme následující pokus. Mícháme karty, na nichž jsou natištěny pouze dva symboly, totiž tečky a čárky Morseovy abecedy. Podle pravidel pravděpodobnosti dosáhneme dříve nebo později seřazení: (tři tečky, tři čárky, tři tečky). Toto pořadí představuje systém lehce snížené entropie. Ukážeme-li nyní uvedené seřazení teček a čárek lodnímu telegrafistovi, čte v něm nejen lehce sníženou entropii, nýbrž vyčte z toho: Loď v nebezpečí! SOS! To je kódované poselství. Telegrafistovi byla sdělena informace. Ukážeme-li totéž nějakému křovákovi, bude vidět v této lehce snížené entropii jen jakýsi divný vzorek. Je zřejmé, že telegrafista vyčetl z uvedeného systému poselství, informaci, kterou křovák nevidí a nezná.
(3) Srov. EIGEN a WINKLER; Das Spiel (pozn. 2).
Telegrafista je s to na základě jemu známé konvence vyčíst informaci, kterou křovák vyčíst nemůže! Dvě strany se totiž dohodly vložit určitou informaci do předem dohodnutého systému teček a čárek, jímž lze předávat poselství (informace).
Systémy snížené entropie jsou proto cenné pro předávání informace - protože jsou nepravděpodobné - a spontánně se všude nevynořují. Proto jim lze svěřit informaci a kódy. Tím nehrozí nebezpečí, že se někde svévolně vytvoří systémy, jež by libovolně předstíraly » informaci «. A lze brát v úvahu pouze symboly snížené entropie, které nevznikají samy od sebe, jinak by totiž předstíraly poselství, která neexistují. Čím je poselství složitější, tím je zapotřebí většího snížení entropie, na níž se informace sděluje. Je to velmi důležité uznat, že systém vytvořený náhodným mícháním nemá co činit se skutečnou informací o nouzové situaci nějaké lodi (SOS).
Bude-li někdo míchat písmena naší abecedy, mohl by po čase dosáhnout výsledku - systém redukované entropie - jež vypadá takto: MATKA JE MRTVA. Jen konvence (jazyková dohoda) umožňuje tomuto seřazení písmen být nositelem informace. Pořadí písmen v uvedené větě neznázorňuje matčinu smrt a systém, k němuž jsme dospěli mícháním písmen, nemá nic společného se skutečnou smrtí - se skutečnou informací.
Informace se vkládá do nějakého systému prostřednictvím snížené entropie, po případě prostřednictvím zvýšené nepravděpodobnosti; avšak snížená entropie či zvýšená nepravděpodobnost nejsou informací samou. Nelze klást rovnítko mezi informaci a nepravděpodobnost. Účelové důvody nás mají k tomu, abychom nechali předávat informaci a poselství na snížené entropii, avšak ta není totožná s poselstvím.
Proto je nesmysl, tvrdí-li neodarwinisté (srov. Eigen » Hra «), že fenomén výroby malých snížení entropie je totožný s výrobou informace. Z tohoto důvodu rozhodně odmítám postulát, že náhodné molekulární výkyvy vyrábějí informaci. Toto tvrzení je hrubým zneužitím Wienerovy a Shannonovy teorie informací, která učí, že informace a koncepty systémů redukované entropie jsou vnuceny výlučně prostřednictvím lidských konvencí. Vždy informace je výrazem hodnoty překvapení, a tu čirá náhoda nedodává. Nelze klást rovnítko mezi systémy redukované entropie a informaci, jež je na nich uložena; nejsou totožné s touto informací. (4)
V tomto smyslu se učí, že nepravděpodobná seřazení čtyř DNK-nukleotidů genetického kódu je vlastní genetická informace kódu. Ano, DNK-nukleotidy jsou jejími nositeli, avšak nejsou informací samou. Podle neodarwinizmu (Eigenova) vznikla informace pro vytvoření buňky, orgánů, nervů i mozku skrze molekulární výkyvy, které byly podchyceny. Takové výkyvy pak měly dodat informaci na sestaveni a propojení mozkového komputeru, který dokáže i mluvit. Každý technicky vzdělaný člověk ví, že pro tak složité propojení je zapotřebí téměř nepředstavitelně komplexní informace, kterou jistě netvoří pouze molekulární výkyvy. Neodarwinista vysvětluje výrobu celé této technické informace formulkou malých molekulárních výkyvů, které podchytil jakýsi mechanizmus. Ve skutečnosti takové výkyvy nevyrábějí vůbec žádnou stopu informace, nýbrž jen a jen sníženou entropii, které by eventuálně bylo možno později svěřit informaci. Víme, že veškerá informace, všechna poselství pocházejí od nějaké Inteligence a z nějakých konceptů.
(4) C. E. SHANNON, W. WEAVER: Mathematical Theorie of Communications. Univ. of Illinois Press (Urbana u. a. 1971).
Tato informace se pak předává systémem snížené entropie.
Neodarwinizmus tedy požaduje, aby se surová hmota před vznikem života sama organizovala, aby náhodné molekulární výkyvy vyráběly informaci, aby ji čirá náhoda kodifikovala, aby ji shromažďovala a předávala (reprodukovala). Darwinistická domněnka se pokouší vysvětlit náhodnými výkyvy vznik a rozmnožování biologického organizmu, který je neúměrně složitější než nejmodernější auto. Kdyby se přijala tato domněnka, tak by se také muselo přijmout, že auta vyrábí a nové typy vyvíjejí pouze a výlučně molekulární výkyvy molekul železa, bez konstrukčních mechanizmů, skrze přírodní výběr, k němuž dochází na automobilovém trhu na základě nabídky a poptávky. Podle toho stačí vysvětlit vývoj a výrobu všech aut konkurenční boj a čirá náhoda. Podle této domněnky by tedy nebylo zapotřebí inženýrů, strojů ani dílen. Neodarwinisté tvrdí v zásadě totéž, když učí, že molekulární výkyvy, přírodní výběr a konkurenční boj v biologii samy o sobě stačí vysvětlit vznik i vývoj života. Tím vylučují, že plán, inteligence, ono » vědět jak « - hraje nějakou roli a to u organizmů, které jsou neúměrně složitější než nejmodernější auta -a už proto vyžadují daleko více nákresů, inteligence, (projektů) » vědět jak «. Náhodné molekulární výkyvy, jež jsou vytříděny inteligentním usměrněním (tedy pomocí mechanizmů), jsou přirozeně příčinou všech hierarchických strojů, a proto také všech organizmů. Neodarwinizmus však nedokáže vysvětlit, jaká je příčina takového inteligentního usměrňování, protože v mrtvé hmotě nic takového neexistuje.