Kazimierz Kloskowski
Przypadek w genezie życia
Studia Philosophiae Christianae 26/2, 163-168
ne zmierzają do w yjaśnienia, w jaki sposób kształtuje się integral ność struktur, jakiego typu w łasności składników i oddziaływania m ię dzy nimi, składając się na procesy podstawowe, odgrywają decydu jącą rolę przy tworzeniu całości biosystem u.
Literatura — Bertalanffy L. von: Ogólna teoria system ów. Podsta w y, rozwój, zastosowania, tłum. E. W oydyłło-W oźniak, W arszawa 1984; W. Bojarski: P o d sta w y analizy i inżynierii system ów , W arszawa 1984; J. P. Ferris: Prebiotic synthesis — problems and challenges, Cold Spring Harbor Symp. on Quant. Biol. 52 (1987) 29—35; S. W. Fox: Life from orderly Cosmos, N aturw issenschaften 67 (1980) 576—581; ten że: Metaboli cmicrospheres-origins and evolution, N aturw issenschaften 67 (1980) 378—383; tenże: Origin of the cell — experim ents and pre mises, N aturw issenschaften 60 (1973) 359—368; E. Jantsch: Die Selbst- organisation des Universums, München 1979; E. Kowalczyk: Cyberne tyka — m y ś l porządkująca, Wrocław Ossolineum 1987; A. Locker: Systemogenesis as a paradig m for biogenesis, w: Biogenesis Evolution Homeostasis. A Sym posium b y correspondence, ed. A. Locker, Berlin 1973, 1—8; E. Pakszys, D. Sobczyńska: Od ew olucji chemicznej k u bio logicznej. Próba analizy system ow ej, Studia Filozoficzne 5 (1984) 163—194; J. Oró: Chemical evolution and the origin of life, Adv. Space Res. 3 (1983) no. 9, 77—90.
KAZIMIERZ KLOSKOWSKI
P R Z Y P A D E K W G E N E Z IE Z Y C IA *
-W naszym stuleciu pojaw iły się różnego rodzaju teorie abiogene- zy. Wśród nich można znaleźć takie, które bądź pozytywnie akcentu ją lub negują, bądź też pomijają w ystępow anie zdarzeń przypadkowych w procesie ew olucji prebiotycznej. Podejm ując się próby określenia i analizy znaczenia i m iejsca zdarzeń przypadkowych w genezie ży cia, można było pójść dwiema odm iennym i drogami. Jedną z nich mo gły stanow ić rozważania w okół ogólnie przyjm owanych etapów abioge- nezy wraz ze wskazaniem roli zdarzeń przypadkowych. Takie podej ście wiązałoby się z analizą poszczególnych probelimów, łączących się z przypadkowym początkiem życia. Konieczność jednak określenia nie tylko charakteru sam ych problemów, ale przeanalizowanie kontekstu zadecydowało o wyborze innej drogi badawczej, którą można by na zwać historyczno-metodologiczną. W ramach tej drogi najpierw należy przedstawić syntezę w ybranych przyrodniczych teorii ahiogenezy, a następnie dokonać ich oceny od strony logiczno-metodblogicznej, w ska zując równocześnie na specyfikę zdarzeń przypadkowych. Ze w zglę du na ocenę w ysuniętych rozwiązań problemu m iejsca i roli przypad ku dokonano podziału teorii na tzw. dawniejsze, koncepcję J. Monoda i współczesne. Taki podział m oże budzić kontrowersje. N iem niej po dział ten podkreśla charakterystyczną jednorodność w sposobie ujęcia przypadkowej genezy życia w poszczególnych grupach teorii.
* Polska wersja autoreferatu Chance as factor of abiogenesis przy gotowanego na The S ix th ISSOL Meeting and The Ninth International Conference on the Origin of Life, Prague, July 3—8, 1989.
1. Pierw sze z dawniejszych koncepcji nazw aliśm y genetycznym i te oriami abiogenezy (A. Weismann, H. J. Muller), w m yśl których naj istotniejszym m omentem w procesie pojawienia się życia był tzw. przy padkowy gen, który decydował o przebiegu ew olucji. W kolejnej, foto chem icznej teorii abiogenezy (A. Dauvillier, E. Desguin) podkreśla się, że proces form owania się żyw ej istoty uzależniony jest od przypad kowego tworzenia się ciał optycznie czynnych (związki w ęglow e) w oparciu o w łasności kołowo spolaryzowanego św iatła słonecznego. Po nadto przyjm uje się też m ożliwość przypadkowego powstania schizo- plastów (makromolekuł nukleoproteinowych). Trzecią grupę dawniej szych teorii tworzą takie, w których korzysta się z ruchunku prawdo podobieństwa (teorie probabilistyczne). Odmienne w ykorzystanie obli czeń obligowało do podziału na afirm ujące (odpowiednio długi czas um ożliwiał zajście dostatecznej serii prób łączenia się struktur nie organicznych i organicznych) oraz negujące (podkreślano asym etrycz- ność m olekuł traktując ją jako w łasność istoty żyw ej) przypadkowe narodziny życia.
N iezw ykle w ażne dla prezentacji podjętego problemu jest stano w isko J. Monodą. W ylicza on trzy etapy abiogenezy: kształtowanie się nukleotydów i aminokwasów, form owanie się makrocząsteczek zdolnych do replikacji oraz ewolucję układów replikacyjnych i tworzenie apa ratu teleonom icznego. O charakterze tych procesów decydował przy padek i konieczność. Podczas wyboru określonego am inokwasu bądź nukleotydu zachodziła gra ślepych kombinacji, z których m ogły ufor m ować się różne sekw encje; przy tym funkcjonowanie powstałych sek w encji miało już charakter konieczny. Warunki na pierwotnej Ziemi św iadczą o tym, że życie pojawiło się jeden jedyny raz (w sensie historycznym), choć prawdopodobieństwo tego zdarzenia było nie w ielkie.
Gdy chodzi o najnowsze teorie abiogenezy, to w ich ramach szcze gólnie bada się przejściowy etap od m akromolekuł organicznych do utworzenia się protoorganizmu. W badaniach tej fazy ew olucji pre- biotycznej w ykorzystuje się w yniki eksperym entów laboratoryjnych a także teorię m odeli. W takim też kontekście m ówi się o modelu form owania się organizacji biologicznej H. Quastlera, samoorgani zacji m aterii i ew olucji m akromolekuł biologicznych M. Eigena i P. Schustera, czy też modelu samoorganizacji system ów chemicznych i aparatu genetycznego H. Kuhna. Autorzy ci (także R. W. Kapłan) przedstawiają różne m ożliwości samoorganizacji układów chemicznych, biochem icznych oraz kombinacje m olekuł tworzących coraz to bar dziej złożone system y. Zdarzenia przypadkowe odegrały szczególną ro lę podczas form owania się funkcjonalnie ważnych polim erów (zesta w iania się am inokwasów w białka i nukleotydów w łańcuchy k w a sów nukleinow ych) oraz podczas ich wzajem nego w iązania się w pro- tokomórki.
2. Oczywistym jest stw ierdzenie, że skrótowo tylko zaprezento w ane teorie stanow ią jedną z m ożliw ych w ersji w yjaśnienia począt ku życia organicznego na Ziemi. Stąd też w płaszczyźnie teoretycz nej ((wniosek 1) nie da się rozstrzygnąć, czy życie ma przypadkowy początek. Stwierdzić można jedynie hipotetyczną możliwość, że pod czas ew olucji prebiotycznej przypadek mógł odegrać rolę „inicjato ra now ości”. Przekonuje o tym nie tylko indeterm inistyczny charak
ter procesów ew olucyjnych, ale i w yniki eksperym entów oraz analiz przeprowadzonych w ramach teorii inform acji i teorii gier. Ponadto twórcy zaprezentowanych teorii, podkreślając „spontaniczność” po w stania coraz bardziej złożonych układów, opierają się na podsta w ow ych prawach termodynamiki. Pojaw iające się układy były sy ste m ami otwartym i, które charakteryzuje stan stacjonarny, a nie stan równowagi termodynamicznej; podczas „pobierania” m aterii i energii z otoczenia kształtow ały się now e struktury w m niej lub bardziej przypadkowy sposób (wniosek 2). Łatwo też zauważyć pewną praw i dłow ość (wniosek 3), iż w kolejno pojawiających się teoriach w ykorzy stuje się coraz w iększą ilość metod badawczych. Przy tym takiej tendencji n ie można traktować jako celow ej próby udowodnienia te zy głoszącej konieczność przypadkowego początku życia. Chodzi tu taj raczej o coraz głębszą analizę procesów abiogenezy, w której należy uwzględnić działania zdarzeń przypadkowych.
Uogólniając — w przedstawionych teoriach abiogenezy podkreśla się, że życie jest efektem ew olucji kosm icznej zachodzącej zgodnie z określonym i prawami przyrody, a w ięc związane jest z procesem form owania się nie tylko Ziemi, ale i całego układu słonecznego. R ównocześnie jednak przyjm uje się, że pojaw ienie się życia było zjaw iskiem spontanicznym, w którym przypadek odegrał rolę „poszu kiw acza” najbardziej optym alnych dróg ewolucji, kształtujących się zw iązków i struktur.
3. A nalizy znaczenia pojęcia przypadku w relacji do konieczno ści, przyczyny, prawa, determinizmu i indeterm inizm u a także cha rakterystyka logiczno-m etodologiczna przedstawionych teorii pozwala przyjąć kolejne uogólnienia. Autorzy om awianych teorii (z w y jąt kiem teorii probabilistycznych negujących przypadkowy początek ży cia) podejmują próbę określenia zdarzeń przypadkowych w ramach ew olucji zw iązków chemicznych, która to ew olucja wyraża pew ne pra w idłow ości a naw et konieczności w ynikające z zachowania odpowied nich proporcji chemicznych, powinowactwa chemicznego, objętości, tem peratury, entropii, ciśnienia itd.
W procesach zachodzących na pierwotnej Ziemi następowało „po rządkow anie” się pow stałych związków, struktur. Miały m iejsce „pró by” z w ielom a wariantam i strukturalnym i. Odbywało się przechodze nie przypadkowego w konieczne, stahowiąc „proces nagromadzania od kryć na drodze selekcji w ielu rozwiązań”. Przypadek w ięc i koniecz ność to dwa czynniki procesów rozwojowych, przy czym przypadek de cydow ał o wyborze działania. Inaczej mówiąc, przypadek i koniecz ność w genezie życia stanow ią elem ent dynam iczny i statyczny.
Z kolei interpretując konieczność i przypadek w kontekście pew nych prawidłowości zjaw iskow ych (prawidłowym i są takie zjawiska, które w określonych warunkach zachodzą z nieodw racalną koniecz nością) uzyskano następujące konkluzje: (1) przypadek i koniecz ność to w ew nętrzny elem ent samoorganizacji, (2) przÿpadek i ko nieczność to dwa aspekty tej sam ej ew olucji (przypadkowy antecedens i ukierunkowujące warunki).
Podejm ując się przyczynowej interpretacji przypadku odwołano się do przyczyny w ujęciu em piriologicznym . Gdy przez przypadek rozumie się zjaw isko lub zespół zjawisk pojawiających się jako jed no z w ielu m ożliwych zdarzeń, będąc warunkiem istotnym pojaw
ię-Ria się innego zjaw iska lub grupy zjawisk m niej lub bardziej praw dopodobnych — wówczas trzeba stwierdzić, że przypadku n ie można traktować jako przyczyny sam oistnej w sensie em piriologicznym . Przy padek stanow i przyczynę o tyle, o ile jest związany z koniecznościam i naturalnym i panującymi na pierwotnej Ziemi.
Z kolei trzeba zwrócić uwagę na probabilistyczne ujęcie przy padku. Najpierw podjęto problem zasadności obliczeń, przeprowadzo nych w poszczególnych teoriach. Analizowane teorie różnią się od siebie szczegółowym i założeniami (odnoszącymi się do rachunku praw dopodobieństwa) oraz ich interpretacją. I tak jedni badacze akcen tują serię prób i czas, odwołując się do zjawisk genetycznych bądź do krystalizacji, inni zwracają uwagę na zawartość informacyjną określonych molekuł. W różnym też stopniu uwzględniają tempo re akcji podczas ew olucji prehiotycznej; ponadto zbyt m glisto wskazali na m ożliwość kataklizm ów lokalnych i globalnych na pierwotnej Zie m i. Niem niej, chcąc um otywować sw oje w ypow iedzi o przypadkowej genezie życia, w szyscy autorzy posługują się dwiema m ożliwościam i zw iększenia prawdopodobieństwa, a m ianow icie przez; (1) powiększenie ilości zdarzeń sprzyjających oraz (2) zm niejszenie ilości zdarzeń ele mentarnych. Nasze analizy pozwalają przyjąć, że rezultaty obliczeń nie stanow ią istotnego argumentu za, bądź przeciw teoriom przy padkowej abiogenszy; w skazują one raczej na konieczność ciągłej w eryfikacji przyjętych założeń; służą też w szerszym, bądź węższym zakresie pomocą w rozważaniach koncepcyjnych i system owych.
Ocena probabilistycznego ujęcia przypadkowego początku życia sprowadza się do tego, że w szelkie obliczenia zarówno te, których dokonano w ramach rachunku prawdopodobieństwa, jak i w ramach teorii informacji, są w gruncie rzeczy statystycznym określeniem m ożliwości zajścia danego zjawiska. Obliczenia te są dokonywane jakby ex post om awianych zdarzeń. Obliczenia te nie oddają w peł ni „strukturalnych” skutków zdarzeń przypadkowych. Najbliższymi spełnienia tego zadania w ydają się być rozwiązania M. Eigena, P. Schustera i H. Kuhna, a także H. Quastlera w ramach teorii infor m acji i cybernetyki.
Z kolei rozwiązanie problemu przypadku w kontekście prawa sta tystycznego zależne jest od znajomości w szystkich istotnych warun k ów ew olucji pnebiotycznej oraz w yników liczbowych określających proces łączenia się poszczególnych struktur. Gdy chodzi o znajomość warunków, to pojawia się trudność uchwycenia ich dynamiczności w statycznych ramach prawa. Ponadto różnorakie w yniki liczbowe unie m ożliwiają ustalenie jednoznacznych praw. Stąd też słusznym w yda je się twierdzenie, iż dane zjawisko nazyw a się zdarzeniem przy padkowym ze w zględu na określone prawo, przy czym w kontekście innego prawa będzie zaliczane do klasy zdarzeń koniecznych. Rów nocześnie padanie pewnych praw zależne jest od ujęcia opisu zdarzeń elem entarnych, ocenianych w e w łaściw ym kontekście procesów roz wojowych.
4. Przeprowadzone analizy narzuciły niejako konieczność dokładniej szego określenia podłoża odw oływania się w omówionych teoriach do przypadku. Odszukanie w łaściw ego ich podtekstu złączono ze sporem oom iędzy determinizmem i indeterm inizm em . Teorie głoszące przy padkowy początek życia można określić jako próbę zbudowania de term inistycznej koncepcji mikroprocesorów. I tak okazuje się, że:
— w teorii genetycznej i fotochemicznej uwzględnia się determinizm m echaniczny (słaba znajomość przyczyn ew olucji prebiotycznej), — w innych dawniejszych teoriach, a także koncepcji J. Monoda w y raźna jest zależność twierdzeń o początku życia od determinizmu statystycznego (odw oływ anie się do obliczeń, które służą do potw ier dzenia lub zanegowania zdarzeń przypadkowych),
— w e w spółczesnych teoriach odwoływ anie się do przypadku opiera się na tzw. autodeterminizmie strukturalnym, w którym istotne są zdarzenia o charakterze m asowym (seria prób), liczbowe w yrażanie m ożliwości zachodzenia kolejnych zdarzeń (polimeryzacja związków chemicznych, które posiadały własności ze w zględu na m ający pojawić się układ).
Reasum ując należy stwierdzić, iż w wybranych przez nas teoriach abiogenezy zdarzenia przypadkowe związane są z określeniem specy fiki strukturałno-funkcjonalnej samoorganizacji m aterii. Sposób w ska zyw ania na zdarzenia przypadkowe jest związany bezpośrednio z cha rakterem poszczególnych teorii.
5. W ydaje się, iż głoszenie przypadkowego początku życia wynika z przyjęcia pewnych postulatów metodologicznych:
a) Przypadek należy definiować w kontekście tez teorii ew olucji pre biotycznej (samoorganizacji materii).
b) Zdarzenia przypadkowe wraz z „koniecznościam i naturalnym i” okre ślają kierunek ew olucji prebiotycznej. Są to dw a czynniki decydujące o pewnych nieciągłościach w ew olucji rozumianej jako pewna całość rozwojowa.
c) Stopień zależności początku życia od zdarzeń przypadkowych okre śla zakres uwzględnionych założeń dotyczących w arunków na pier w otnej Ziemi i ich interpretacji w poszczególnych teoriach. Zdarze nia przypadkowe analizowane w poszczególnych teoriach najpełniej ukazują się w kontekście relacji danych twierdzeń teorii z tw ierdze niam i ogólnej teorii ewolucji.
d) Określenie roli czynników przypadkowych może być uważane za formę konkretyzacji opisu procesów zachodzących na pierwotnej Zie mi. Równocześnie podkreślanie konieczności zdarzeń przypadkowych ilustruje „dynamizm ” tych procesów.
Charakterystyka m etodologiczno-epistem ologiezna teorii, klasyfikacja problemów, uzasadnianie twierdzeń oraz metod ich konfirm acji pozwo liła przyjąć twierdzenie, iż teorie różnią się pomiędzy sobą stopniem wykorzystania podobnych metod badawczych (eksperymentu, m odelo wania, odw oływ ania się do danych paleontologicznych itp.), przy czym najnowsze teorie wykorzystują oczyw iście w najszerszym zakresie te m etody badawcze. Równocześnie przedstawione teorie stanowią doku m ent postępu badań w dziedzinie biologii teoretycznej.
Podsum ujm y w yniki naszych analiz. Zaprezentowane teorie pozwo liły prześledzić przebieg zmian w poglądach na rolę przypadku podczas narodzin życia.
Uzasadnionym i wydają się następujące tezy końcowe:
a) wybory określonych struktur nieorganicznych i organicznych były zdarzeniami przypadkowymi, natom iast „zapam iętanie” tych wyborów, czyli utrw alenie przypadkowego wyboru było koniecznością,
b) om ówione teorie należy traktować jako jeden z istotnych elem en tów probabilistycznej w izji współczesnej nauki o początku życia, prze ciw staw nych czysto m echanieystycznym interpretacjom.
Literatura — A. Dauvillier, E. Desquin, La genèse de la vie. Phase de l’évolution géochimique, Paris 1942; M. Eigen, Self-organization of m a tte r and the evolution of biological macromolecules, Naturwiss. 58 (1971) 10, 465—523; Ch. E. de Guye, L ’evolution physico-chemique, Pa ris 1921; J. B. S. Haldane, The origins of life, N ew Biology 16 (1954), 12—27; R. W. Kaplan, Der Ursprung des Lebens, Stuttgart 1978; H. Kuhn, Evolution Selbstorganisievender chemische Systeme, Rhed. Wis sen. 254 (1976), 5—43; P. Lecomte du Noüy, Le te m ps et la vie, Paris 1936; J. Monod, Le hasard et la nécessité. Essai sur la philosophie na turelle de la biologie moderne, Paris 1970; H. J. Muller, Further S tu dies on the Nature and Causes of Gene Mutations, Proc. Co. Gen. 1 (1932), 213—255; H. Quastler, The emergence of biological organization, London 1964; P. Schuster, Prébiotic evolution: w: Biochemical Evolu tion, pod red. Gutfreud, Cambridge 1981, 55—75; G. Wald, The Origin of Life, Scient. Amer. 191 (1954), 44—53; A. Weismann, Vorträge über Deszendenztheorie, t. I—II, Jena 1913.
WIESŁAW DYK
P A R A D Y G M A T G L O B A L N E J E W O L U C J I W E D Ł U G E R IC H A J A N T S C H A
Dynam iczny rozwój nauk szczegółowych w ostatnich latach przy niósł nowe, interesujące próby odpowiedzi na tradycyjne pytania dotyczące rozwoju świata, m iejsca człowieka w św iecie, genezy życia. Jedną z takich prób przedstawił w sw oich pracach E. Jantsch 4 A ustriacki uczony za punkt w yjścia swoich rozważań przyjął fakt negatyw nych skutków rozwoju poszczególnych dziedzin wiedzy: frag mentaryczne ujęcia rzeczywistości spowodowane w ąską specjalizacją grup naukowców, brak jednolitości i spójności w przedstawianiu glo balnej w izji świata. W konsekwencji obraz kosmosu jest niepełny i jawi się jako niezrozumiały, obcy a naw et w rogi w stosunku do czło w ieka 2. E. Jantsch podejm uje próbę rozwiązania tego typu problemów w ramach modelu globalnej w izji ewolucji. Model ten ujm uje cało ściowo rozwój kosmosu, życia bioolgicznego i duchowego, w ykorzy stując i unifikując w yniki w ielu różnych nauk szczegółowych.
Spróbujmy zatem zanalizować najpierw to wszystko, co tworzy pa radygmat globalnej ew olucji, a następnie podejm iem y próbę jego oceny.
1 Erich Jantsch urodzony w 1929 r. w Wiedniu. B ył z w ykształcenia astrofizykiem. W ykładał gościnnie w w ielu uniw ersytetach. Należał, jako jeden z głów nych założycieli, do Klubu Rzymskiego. W ydał w iele pozycji książkowych. Zmarł w Berkeley w 1980 r.
2 Por. E. Jantsch: Die Selbstorganisation des Universum, Vom Urk nall z u m menschlichen Geist, München 1979, 17 i n.
