atp-synthase-header

Ohromující design v živých organismech

Jakob Haver Evoluce organizmů 21 Komentářů

Motory: ATP syntáza

Jonathan Sarfati

Z Creation.com přeložil Jakob Haver – 09/2019. Translation granted by Creation.com – Přeloženo s povolením od Creation.com.

flagellum

Bakteriální bičík s rotačním motorem. Z odkazu 1: The Bacterial Flagellum, arn.org/docs/mm/flagellum_all.htm)

Podle našich každodenních zkušeností obvykle dokážeme říci, zda bylo něco záměrně navrženo. Hlavním důkazem je vysoký obsah informací. Ten je dán v jakémkoli uspořádání jeho velikostí (v bitech) nejkratšího algoritmu potřebného k vytvoření tohoto uspořádání. To znamená, že opakující se struktury, jako například krystaly, mají nízký obsah informací, protože stačí jen stanovit několik pozic a potom jsou instrukce „pořád stejná píseň“. Rozdíl mezi krystalem a enzymem nebo DNA je jako mezi knihou, neobsahující nic než opakující se písmena ABCD a knihou od Shakespeara.

Informace prakticky přesně specifikuje mnoho součástí potřebných k tomu, aby stroj mohl fungovat. Často může odstranění jediné součásti vyřadit celý stroj. Biochemik Michael Behe to ve své knize Darwinova černá skříňka nazývá neredukovatelnou komplexností.1 Jako příklad uvádí velice jednoduchý stroj: past na myši. Ta by nemohla fungovat, pokud by nebyly na svém místě současně všechny díly, tedy základna, příchytka, pružina, kladívko a pojistka. Jádro Beheho knihy spočívá v tom, že mnohé struktury v živých organismech, které svou složitostí dalece převyšují pastičku na myši nebo jakýkoliv člověkem vyrobený stroj, vykazují neredukovatelnou komplexnost.

Motory: bližší pohled

Motory potřebují ke svému fungování mnoho současně spolupracujících dílů, a proto jsou neredukovatelnými celky. Například elektrický motor potřebuje současně zdroj, pevný stator, pohyblivý rotor a komutátor (rotační přepínač) nebo sběrné kroužky.

motor-atp

Motor ATP syntázy. K odkazu 4: (ATP Mechanisms Revealed)

Čím více dílů stroj potřebuje, tím těžší je udělat ho menším. Miniaturizace je velmi důležitou součástí průmyslu výpočetní techniky a neustále na ní pracují ty nejlepší lidské mozky. A i když miniaturizované motory by byly velmi užitečné, např. k odblokování ucpaných tepen a čištění krve, je obtížné zredukovat počet jejich částí pod určitou mez. Geniální vědci je však i nadále zmenšují.2

Nicméně design v živých organismech daleko přesahuje i to naše největší úsilí. Bakterie samy sebe pohánějí pomocí bičíků (lat. flagella, jednotný tvar flagellum), což jsou vlákna, poháněná skutečným rotačním motorem. Tento motor je velký sotva jako virus, tedy mnohem menší než kterýkoli motor vyrobený člověkem. Přesto se může otáčet rychlostí až 7 000 ot/min.3

Ale ani tento maličký motor není v Božím stvoření tím nejmenším. Tým pod vedením Hiroyuki Noji publikovali v březnu 1997 dokument, v němž pozorovali rotaci enzymu F1-ATPáza, který je podjednotkou většího enzymu ATP syntázy.4,5 To bylo Paulem Boyerem navrhnuto jako mechanismus činnosti enzymu.6 Tuto teorii podpořilo určení struktury rentgenovou difrakcí týmem pod vedením Johna Walkera.7 Několik měsíců poté, co Noji a tým zveřejnili svou práci bylo oznámeno, že v roce 1997 získali Boyer a Walker společně za svůj objev Nobelovu cenu v chemii.8

Motor F1-ATPáza má 9 složek – pět různých proteinů se stechiometrií 3a: 3b: 1g: 1d: 1e. V hovězí mitochondrii zahrnují 510, 482, 272, 146 a 50 příslušných aminokyselin, takže Mr = 371 000. F1-ATPáza je zploštělá koule o výšce asi 10nm, tedy tak malá, že by se do objemu špendlíkové hlavičky vešla 1017. Ukázalo se, že se otáčí „jako motor“ a vytváří ATP, chemikálii představující „energetické oběživo“ života.9 Tento motor vytváří vzhledem ke své velikosti obrovský točivý moment (kroutivou sílu) – při pokusech otáčel vláknem jiného proteinu, aktinu, který je stokrát delší. A také, jako každý dobře navržený motor, při převážení těžkého nákladu přeřadí na nižší rychlost.

(stechiometrie je výpočet relativních množství reaktantů a produktů v chemických reakcích, pozn. překl.)

Animace ATP syntázy

ATP syntáza má také v membráně zabudovanou svou podjednotku FO, která funguje jako protonový kanál (iontů vodíku). Protony, procházející přes FO poskytují hnací sílu motoru F1-ATPáza. Otáčejí strukturou podobnou vodnímu kolu, jako když voda točí vodním kolem, a vědci se dosud snaží zjistit, jak přesně k tomu dochází. Tato rotace mění strukturu tří aktivních míst na enzymu. Poté každý z nich může spojit adenosindifosfát (ADP) a anorganický fosfát, aby se vytvořil ATP. Na rozdíl od většiny enzymů, které potřebují energii ke spojování stavebních bloků, ATP syntáza používá energii k jejich spojení s enzymem a k uvolnění nově vytvořených ATP. K takovému uvolnění ATP od enzymu je potřeba mnoho energie.

Poznámka: Názvy těchto dvou komponentů jsou historické. Jednotka F1 vychází z termínu „frakce 1“. Název FO (psáno s velkým O, nikoli nulou) vznikl tak, že jde o frakci vázající oligomycin. Oligomycin je antibiotikum, které ničí bakterie zablokováním proteinového kanálu podjednotky FO.

ATP syntáza je centrálním enzymem k přeměně energie v mitochondriích (tam jsou vložené v kristách složené ve vnitřní membráně mitochondrie), chloroplastů a bakterií. Toto je nejspíš důvod, proč je ATP syntáza tím nejrozšířenějším proteinem na Zemi. Jelikož pro život je energie nutná a vše živé používá ATP jako své energetické oběživo (každý z nás vyrobí a spotřebuje přes ATP polovinu své tělesné hmotnosti za den!), nemohl se život vyvinout dříve, než byl k dispozici plně funkční motor. Přirozený výběr je už ze své podstaty jiným typem reprodukce, protože už na svém počátku potřebuje sebereprodukující prvky. Takže i kdyby bylo možné představit si sérii postupných kroků na cestě k této „Hoře nepravděpodobnosti“, nebyl by tu žádný přirozený výběr, který by toto stoupání umožnil.

Jeden z článků v časopisu Nature začínal přiléhavým nadpisem: „Skutečné stroje Stvoření“. Je smutné, že navzdory všem důkazům o vynikajícím designu dosud mnozí vědci slepě věří, že takovéto stroje mohly vybudovat mutace a přirozený výběr.

Dokáže nějaký důkaz evolucionisty přesvědčit?

Známý britský evolucionista (a komunista) J.B.S. Haldane v roce 1949 prohlásil, že evoluce nemohla nikdy vytvořit „různé mechanismy jako je kolo a magnet, které by byly zbytečné, dokud by nebyly zcela dokonalé.“10 Proto by podle jeho názoru takové stroje v organismech prokazovaly nepravdivost celé evoluce. Tyto molekulární motory rozhodně splnily jedno z Haldaneových kritérií. Další Haldaneovo kritérium splňují i želvy11 a motýli Monarchové12, kteří používají pro navigaci magnetické senzory. Zajímalo by mě, zda by Haldane změnil svůj postoj, kdyby viděl tyto objevy za svého života. Ale mnozí evolucionisté vylučují inteligentní design již předem, takže důkazy, jakkoli ohromující, by nejspíš neměly žádný účinek.

Odkazy

  1. Behe, M.J., 1996. Darwin’s Black Box: The Biochemical Challenge to Evolution, The Free Press, New York. Reviewed by Ury, T.H., 1997. Journal of Creation 11(3):283–291.
  2. Hogan, H., 1996. Invasion of the micromachines. New Scientist 150(2036):28–33.
  3. For a good description, see Behe, Ref. 1.
  4. Hiroyuki Noji et al., 1997. Direct observation of the rotation of F1-ATPase. Nature 386(6622):299–302. Comment by Block, S. Real engines of creation. Same issue, pp. 217–219.
  5. Wu, C., 1997. Molecular motor spins out energy for cells. Science News 151(12):173.
  6. Boyer, P., 1993. Biochim. Biophys. Acta 1140:215–250.
  7. Abrahams, J.P. et al., 1994. Structure at 2.8 Å resolution of F1-ATPase from bovine heart mitochondria. Nature 370(6491):621–628. Comment by Cross, R.L. Our primary source of ATP. Same issue, pp. 594–595.
  8. Service, R.F., 1997. Awards for High-Energy Molecules and Cool Atoms. Science 278(5338):578–579. The third winner is Jens Skou of the University of Aarhus in Denmark. Forty years ago, he was the first to identify an enzyme that moves substances through cell membranes (in this case, sodium and potassium ions). This is a key function of all cells.
  9. ATP stands for adenosine triphosphate. It is a high energy compound, and releases this energy by losing a phosphate group to give ADP, adenosine diphosphate.
  10. Dewar, D., Davies, L.M. and Haldane, J.B.S., 1949Is Evolution a Myth? A Debate between D. Dewar and L.M. Davies vs. J.B.S. Haldane, Watts & Co. Ltd / Paternoster Press, London, p. 90.
  11. Sarfati, J.D., 1997. Turtles can read magnetic maps.
  12. Poirier, J.H., 1997. The Magnificent Migrating MonarchCreation 20(1):28–31. But monarchs only use the earth’s magnetic field to give them the general direction, while they rely on the sun’s position for most of their navigation.

21
Komentujte

Please Login to comment
19 Comment threads
2 Thread replies
0 Followers
 
Most reacted comment
Hottest comment thread
5 Comment authors
jhk - vlastaOliveradminVáclav DostálJiří Zelinka Recent comment authors
  Subscribe  
Upozornit na
jhk - vlasta
jhk - vlasta

RE: – Oliver Žádné sofistikované zařízení / organismus se bez vůle externího činitele k jejímu chodu nezapne, byť by stačilo jenom zmáčknout vypínač. Ten, kdo mačká vypínač, ten má v rukou všechna přediva! – souhlasím. Evolucionista však takto přemýšlet nemůže. Hledá nějakou “materiální” příčinu. Otázkou zůstává – našel ji? Jsou přírodní procesy od přirození takto tvořivé – že mohou vytvořit motor a vypínač a ještě k tomu to zmáčknout? A nejen to – dokonce to zasadit do smysluplného rámce, aby na konci vypadl člověk? Za sebe – dle víry ne.… Číst vice »

Oliver
Oliver

pak stačí pouze zmáčknout vypínač a pila se začne točit Paradoxně tohle je to nejsložitější v celém procesu. “Pouze zmáčkonout” znamená, že: 1. je tady někdo, kdo má na to důvod a pro tento důvod to chce udělat, 2. je schopen to udělat. Tudíž to vyžaduje externího inteligentního činitele (pokud tedy použijete Vámi zmiňované činitele na dohled, regulaci a akci, tak pozor, ty taky potřebují TOTÉŽ). Jinímy slovy na konci řetězce příčin to chce nejenom inteligentního činitele, ale činitele, který dovede myslet, má vůli a dovede podle toho jednat. Mně… Číst vice »

jhk - vlasta
jhk - vlasta

RE: – Oliver – NESTAČÍ na spuštění toho procesu. – jak se to vezme. V jisté ohledu stačí. Když budu mít obyčejný motor např. pilu na dříví a bude strčená v zásuvce – pak stačí pouze zmáčknout vypínač a pila se začne točit. Procesem jako takovým může být i jen např. pouhé spuštění motoru. Jenomže i tento proces má “nějaký důvod”. Je tím důvodem “samovolnost” – či samotná nějaká potřeba pily se roztočit jen tak? Zkušenost nám říká – že to je velmi nepravděpodobná možnost – kterou můžeme v podstatě… Číst vice »

Oliver
Oliver

z jednoho pohledu to víme – dělají to z nějaké příčiny samozřejmě, ale z následného textu u mně vyplývá, že tak to nebylo myšleno. I já možná potřebuji více peněz na hezčí dovolenou a proto by mohlo dojít k vyloupení banky, ovšem nedělám to. A s bezdomovkyní háčkuji, protože se musí nějak zaměstnat. Přesto to ti druzí nedělají. Pouhá nutnost – je potřeba kupř. energie – NESTAČÍ na spuštění toho procesu. Nestačí mít elektrárnu a ves bez elektřiny. Musí tady být i inženýr, který to spustí. Proč? Ano, proto, že… Číst vice »

jhk - vlasta
jhk - vlasta

Trochu smutný úděl evolucionisty “mutace – selekce” je v tomto případě tak trochu nezáviděníhodný, že se z toho nebude moci vymanit – ani při pohledu na takovéto “součásti” živých organizmů. A přitom ten pohled konstrukce je nejen v tomto případě, tak zjevný.

jhk - vlasta
jhk - vlasta

RE: – Oliver – Ano, nakonec, pokud půjdem na nižší a nižší úroveň fungování života, pokaždé to bude chemie, mechanika atd., nějaké řízení, atd…. Ale to my evolucionistům nevyvracíme. – to nevyvracíme, to je pravda. I jako kreacionista musím souhlasit s tím – že na tom v podstatě “není nic světoborného” krom náročnosti provedení. Neumím si představit, jak bych něco takového měl zkonstruovat – i kdybych měl potřebné ingredience. Ale PROČ to dělají, TO NEVÍME – z jednoho pohledu to víme – dělají to z nějaké příčiny – jak jsem… Číst vice »

jhk - vlasta
jhk - vlasta

Ono je dle mého velmi jednoduché přemýšlet v této přírodě v kontextu “mechanické evoluce” ve smyslu – mutace – ale jakmile člověk přijde na podrobnosti – viz. tento mechanismus v článku – člověk onu neodbytnou myšlenku – “Není to přeci jen stvořeno?” – už jen tak ledabyle neodbude – tato myšlenka se totiž zde vtírá do mysli takovým způsobem, že už ji pouhou “mutací” člověk neodstraní.

Oliver
Oliver

Vlasta Ano, nakonec, pokud půjdem na nižší a nižší úroveň fungování života, pokaždé to bude chemie, mechanika atd., nějaké řízení, atd…. Ale to my evolucionistům nevyvracíme. Ptám se jich jen: jak to, že ty subatomární částice, atomy, molekuly, molekulové strojky, buňky, hormony a enzýmy, “řídící orgány”, životně datomy, ležité orgány atd., jak to, že VĚDÍ, co mají dělat? Proč se zkrátka nějaká dvoušroubovice v mitochondrii jenom tak nevznáší v matrixu? Proč pořád přichází a odchází k ní a od ní “strojky”, které kopírují, duplikují, opravují atd.? Jak to dělají, to… Číst vice »

jhk - vlasta
jhk - vlasta

RE: – Jiří Zelinka – Je to doslova dechberoucí podívaná, na netu je celá řada videí.

– ano, to je pravda. Je to dechberoucí podívaná. A to obzvláště – pokud si člověk přečte tvrzení evolucionistovo – že toto vše je produktem “náhody” – náhodných mutací.

jhk - vlasta
jhk - vlasta

RE: – Admin. předem daných instrukcí – no, to je velmi zajímavě naznačeno. Já bych asi u tohoto asi příliš ono “živé” zase tak neviděl – jak podle mě správně říkáte – biologický organizmus – je složen z mnoha skupin částí – které spolu nějak spolupracují – po té biologické stránce – která je založena na určitých chemických reakcí – tzn. všude lze velmi dobře rozpoznat nějakou tu “mechanickou”/biologickou/chemickou – příčinu. Např. svědí mě kůže – lezou po ní mravenci, dráždí mě nějaká chemická látka/sloučenina, skrze krevní řečiště se na… Číst vice »

Oliver
Oliver

Ještě k tomu srovnání s motory… Molekula je danou molekulou a nemůže být “ošoupaná”, nebo podléhat “únavě materiálu”. Když by se s ní něco stalo, už by to nebyla ta molekula – chemicky. Proto ty naše motory nikdy nebudou lepší, ale vyplývá to z principu, ne z naší “nedovednosti”. Taky, kdybychom chtěli udělat pro naše účely molekulární motorky, museli bychom na to použít živého organismu, což by jistě narazilo na etické problémy.

Oliver
Oliver

Jiří Zelinka: přiznám se, že Váš komentář se mi na monitoru objevil až poté, co byl dopsán ten můj. A z toho vašeho je zjevné, že jste to myslel žertem. Václav Dostál: Otáčení bičíku je podobné, jako u ATP syntáze. Když tudy neproudí elektrony, ale protony, nač tam hledat elektřinu nebo točivé magnetické pole? ad Ty naše elektromotory jsou proti motoru bakterie ubohým plagiátem! To si nemyslím. Spíše to vidím úplně jinak. Ty naše elektromotory jenom dokazují moji domněnku, kterou ostatně mněli i jiní lidé v historii a sice, že… Číst vice »

admin
admin

RE: – jhk-vlasta – “Kde je potom ten život, či jak potom pochytit ono “živé”? Jdete až “na dřeň” 🙂 ale to je dobře. O živém organismu mluvíme zpravidla tehdy, pokud má určité “projevy života” ((dýchání, trávení, vylučování, vnímání změn v okolí a reakce na ně, pohyb, rozmnožování). Je to samozřejmě složitější, ale jen pro názornost. Z hlediska hmoty jsou tyto vlastnosti vskutku souhrnem nesčetného množství opakujících se rozmanitých “mechanických úkonů” a chemických reakcí. Ty jsou vykonávány podle přesných, předem daných instrukcí. A tady asi už vidíme (oproti krystalu) nějaký… Číst vice »

jhk - vlasta
jhk - vlasta

RE: – Admin – zvýraznění rozdílu mezi neživými a živými strukturami

– no to je další zajímavá věc. Pojímáme bakterii jako živou – a toto je “mechanický motor”, ačkoli je to součástí biologického organizmu. Kde je potom ten život, či jak potom pochytit ono “živé” ?

Václav Dostál

Jestli se protony získávají chemicky, jde o elektrolýzu vody (z níž jsou buňky či organismy složeny)? Co by se ovšem dělo se vznikajícím kyslíkem? Soustředil jsem se na funkci motoru pohánějícího bičík bakterie. Tam jde o elektromotor silně podobný těm našim – se skutečným statorem a rotorem (viz video). Elektrický proud je zde tokem protonů a nikoli tokem elektronů, proudících vodiči a cívkami v umělém elektromotoru (a jinde). Otáčky rotoru (u daného organismu) jsou úžasné a navíc regulovatelné! Jak se daný elektrický proud dostane do tohoto rotoru? Jaké cívky jsou… Číst vice »

Jiří Zelinka
Jiří Zelinka

Olivere, jak teď čtu váš komentář, tak doufám že jste mé “Ó, ano” v mém komentáři nepojal jako souhlas s vakuem 🙂 – to jsem bral ze strany Václava Dostála spíš jako vtip, takže to mé “Ó, ano” patří samozřejmě jen tomu, že ““V organismu musí být zařízení extrahující ty protony z něčeho” 🙂

Oliver
Oliver

Proud protonů v tomhle případě jistě z vakua nebude, všechna ta energie , která “pohání” buňky a tím i organismy je hezky popsaná a jde o fantastickou chemii (s ne méně fantastickými názvy všech zůčastněných chemikálií, zejména pro ne-chemiky 🙂 ). Protony tak nazýváme, protože jde o H+(horní index), což si můžem dovolit doopravdy jenom u vodíku. ATP syntáza je umístěna na vnitřní membráně mitochondrií. Syntéza ATP stojí na přechodu kationů vodíka přes membránu, za což odpovídá buněčné dýchání a citátový cyklus, který probíhá v mitochondriích a výsledkem čeho je… Číst vice »

Jiří Zelinka
Jiří Zelinka

Re – Václav Dostál: “V organismu musí být zařízení extrahující ty protony z něčeho (z “vakua”?) a nějaký “urychlovač” těch protonů” Ó, ano, to všechno je velice hutná chemie 🙂 ATP syntáza je součástí mitochondrie, která je také nazývána “elektrárnou” buňky. A v ní právě dochází k těm úžasným procesům, kdy se navíc nic neztratí – energie toku protonů na vnitřní membráně se použije opět na výrobu jiného druhu energie – chemické energie uložené v molekulách ATP. Celé se to nazývá dýchací řetězec v buňce, zde konkrétně mitochondriální elektronový transportní… Číst vice »

admin
admin

RE: jhk-vlasta – Řekl bych, že tu “vidíte trávu růst” 🙂 Tak, jak jste to pojal, je zcela přitažené za vlasy. V textu jde vysloveně jen o jasný příměr, o podtržení, zvýraznění rozdílu mezi neživými a živými strukturami. Proto je také toto přirovnání zmíněno hned na začátku, jako pouhé uvedení do problematiky. A v tomto kontextu je potom krystal se svým neustále se opakujícím matrixem opravdu velmi jednoduchý oproti obrovsky složité DNA živé buňky, která je tu tím “hlavním protagonistou” – článek je také proto nadepsán “Ohromující design v živých… Číst vice »

Václav Dostál

Proud protonů “stříká” na kolo! Jenže to působení bude elektromagnetické, což je efektivnější než mecanický tlak vody na vodní kolo. V organismu musí být zařízení extrahující ty protony z něčeho (z “vakua”?) a nějaký “urychlovač” těch protonů. Daný “přirodní” elektromotor bude pravděpodobně synchronní – s otáčkami rovnými otáčkám točivého magnetického pole, vytvářeného ve statoru. Jak se přivádí elektrický proud do rotoru (aby se z něj stal elektromagnet)? U lidmi vyrobených elektromotorů je to přes kartáče a kroužky. Kolo motoru má na hřídeli “nasazen” mechanismus převádějící rotační pohyb na pohyb kývavý.… Číst vice »

jhk - vlasta
jhk - vlasta

Podle našich každodenních zkušeností obvykle dokážeme říci, zda bylo něco záměrně navrženo. Hlavním důkazem je vysoký obsah informací. Ten je dán v jakémkoli uspořádání jeho velikostí (v bitech) nejkratšího algoritmu potřebného k vytvoření tohoto uspořádání. To znamená, že opakující se struktury, jako například krystaly, mají nízký obsah informací, protože stačí jen stanovit několik pozic a potom jsou instrukce „pořád stejná píseň“. Rozdíl mezi krystalem a enzymem nebo DNA je jako mezi knihou, neobsahující nic než opakující se písmena ABCD a knihou od Shakespeara. – samozřejmě nejsem proti “duchu tvrzení” –… Číst vice »