Prolog

"Strávil jsem odpoledne přemítáním o životě s velkým Ž. Život je hrozně zvláštní, když se nad tím zamyslíte! Tak odlišný od čehokoli jiného.“ P. G. Wodehouse

Cílem této knihy je vypořádat se se základními otázkami, jež lidstvo fascinují i souží po tisíce let, už od chvíle, kdy jsme se začali snažit lépe pochopit své místo ve vesmíru, tedy povahu živých bytostí a jejich vztah k neživému. Nalézt na tyto otázky odpovědi je nesmírně důležité – nedozvěděli bychom se totiž jen, kdo a co jsme, ale mělo by to dopad na naše chápání vesmíru jako celku. Byl kosmos vyladěn tak, aby podporoval život, jak naznačují příznivci takzvaného antropického principu? Anebo snad – bráno z koperníkovštějšího úhlu pohledu – „je lidstvo pouhým chemickým povlakem na planetě střední velikosti,“ jak prohlásil slavný fyzik Stephen Hawking? Těžko si představit větší ideovou propast.

Před 75 lety vydal proslulý fyzik Erwin Schrödinger knihu, jejíž chytlavý název Co je život? na tuto otázku přímo odkazoval. Schrödinger v samém úvodu napsal: Jak lze události, jež se v prostoru a čase odehrávají v hranicích živého organismu, vysvětlit s přispěním fyziky a chemie?

Předběžnou  odpověď  ...  bychom mohli shrnout následovně: Zjevná neschopnost dnešní fyziky a chemie objasnit tyto události není pražádným důvodem k pochybnostem,  že se za pomoci těchto věd vysvětlit dají. Uplynulo pětasedmdesát let, ale navzdory ohromným pokrokům, jež se během té doby udály v molekulární biologii a které provází dlouhý seznam Nobelových cen, zápasíme se Schrödingerovou jednoduchou a přímočarou otázkou  dodnes. A že je to boj.

Carl Woese, jeden z předních biologů 20. století, nedávno stav současné biologie dokonce prohlásil za srovnatelný se stavem fyziky na samém počátku 20. století, dříve než Albert Einstein, Niels Bohr, Erwin Schrödinger a další velcí fyzici vyvolali v oboru nefalšovanou revoluci – a dle Woeseho konečně nadešel čas na revoluci v biologii. Vskutku silné stanovisko! Stejně pozoruhodné je, že moderní biologie podle všeho šťastně bloumá na své současné  mechanistické  cestě a většina  biologů je vůči hlasitému volání po přehodnocení lhostejná, nebo si jej ani neuvědomuje.

Ano, opravdu v současnosti jednoznačně víme, že  neexistuje žádný élan vital neboli vitální síla, že živé organismy jsou tvořeny totožnými „mrtvými“ molekulami jako neživé věci, leč to, jak spolu tyto molekuly v holistickém souboru interagují, dává nějakým způsobem vzniknout něčemu naprosto mimořádnému – nám a všem ostatním živým tvorům na této planetě. Navzdory nesmírným pokrokům, kterých jsme v uplynulém půlstoletí dosáhli, paradoxně stále nechápeme, co to život je, jak se vztahuje k neživému světu a jak vznikl. V posledních padesáti letech bylo sice vynaloženo značné úsilí na zodpovězení těchto fundamentálních otázek, nicméně se zdá, že brána do země zaslíbené je nám vzdálenější než kdy dřív. Vytrácí se jako fata morgána v poušti, kde se na horizontu zdánlivě zhmotní tetelící se palmy předznamenávající oázu, a naše žízeň po poznání zůstává neuhašená a touha po pochopení neukojená.V čem tedy spočívá toto hluboce znepokojivé a přetrvávající dilema?

Abychom podstatu problému vysvětlili co možná nejjednodušeji, podívejme se na následující hypotetický příběh: Jdete po poli a zničehonic narazíte na ledničku – plně funkční ledničku na poli,  v níž je navíc několik dokonale vychlazených lahví piva. Jak by ale mohla lednice fungovat uprostřed pole? Očividně není připojená k žádnému vnějšímu zdroji energie, a přesto zůstává uvnitř chladná.  A co tu vůbec dělá, jak se sem dostala? Podíváte se blíže a všimnete si, že má na vrchní straně solární panel připojený k baterii, jež udržuje v chodu kompresor, který ke svému fungování potřebují všechny ledničky.  Takže záhada,  jak lednice funguje, je vyřešena. Lednička zachytává sluneční energii pomocí fotovoltaického panelu. Zdrojem energie, která ji udržuje v chodu, je Slunce, jež umožňuje přečerpávat teplo z chladného prostředí do horkého – v opačném směru, než jak tomu je u tepelného toku běžně. Navzdory touze přírody vyrovnat teplotu uvnitř a vně lednice existuje u této fyzikální entity, již označujeme za „chladničku“, funkční design, díky němuž uchováváme jídlo a pití při patřičně nízké teplotě.

Ovšem záhada, jak se lednice dostala doprostřed pole, zůstává. Kdo ji tam dal?  A proč?  Když vám teď řeknu,  že tu ledničku tam nikdo nedal – že k tomu došlo spontánně prostřednictvím  přírodních sil, nebudete mi ani trochu věřit. Jak absurdní! Příroda takhle zkrátka nefunguje! Příroda spontánně nevytváří vysoce uspořádané účelné entity vzdálené od rovnovážného stavu – ledničky, auta, počítače a podobně. Tyto objekty jsou výtvory lidského úmyslu, jsou účelné  a  promyšlené.  Když  už,  příroda  systémy  posunuje směrem k rovnováze, k nepořádku a chaosu, nikoli k řádu a funkci. Nebo snad ne?

Pravda je jednoduše taková, že nejelementárnější živá soustava  –  bakteriální  buňka  –  je vysoce uspořádaným funkčním systémem, který má do rovnovážného stavu velmi daleko a jenž v termodynamickém smyslu napodobuje fungování ledničky, avšak jeho komplexita je o několik řádů vyšší!  Lednička obnáší kooperativní interakci nanejvýš několika desítek dílů, kdežto bakteriální buňka vyžaduje interakci tisíců různých molekul a molekulárních agregátů, jež jsou někdy samy o sobě nesmírně složité, to vše v rámci  soustavy tisíců synchronizovaných chemických reakcí. 

V případě ledničky je funkce zjevná  –  udržet pivo či jiný obsah v chladu odčerpáváním tepla z chladného vnitřku do teplejšího vnějšího prostředí. Jaká je však funkce bakteriální buňky s její uspořádanou komplexitou? Zde lze funkci ihned snadno rozpoznat sledováním jejího počínání. Stejně jako zjistíme úlohu a fungování ledničky prozkoumáním její činnosti, i funkci – nebo účel či smysl, chcete-li – buňky lze odhalit tak, že budeme sledovat, co dělá. A co uvidíme?

Každá živá buňka je účinnou a vysoce uspořádanou továrnou, která je podobně jako kterákoli člověkem vytvořená továrna napojená na energetický zdroj a elektrický agregát, jež podporují její fungování. Jestliže se zdroj energie odpojí, provoz továrny se zastaví. Tato miniaturní jednotka přijímá surový materiál a s využitím elektřiny z elektrického agregátu ho přeměňuje na mnoho funkčních součástek, které jsou následně sestaveny tak, aby vytvořily výstup. A co je tím  výstupem?  Co  ta  velice  propracovaná  nanotovárna  produkuje? Další buňky! Každá buňka je v podstatě vysoce uspořádaná a výkonná továrna na výrobu většího množství buněk! Biolog a nositel Nobelovy ceny Francois Jacob to vyjádřil trošku poetičtěji: „Snem každé buňky je stát se dvěma buňkami.“

A právě to je problém se životem. Jako nám připadá absolutně nepravděpodobné, že by se samovolně sestavila lednička  –  skříň, chladič, kompresor, plyn  –  i kdyby  všechny její součásti byly snadno k mání, jeví se nám jako nemyslitelná i pravděpodobnost spontánního vzniku vysoce uspořádané miniaturní chemické továrny, nanotovárny vzdálené od rovnovážného stavu. Nejen selský rozum nám říká, že vysoce uspořádané entity samovolně prostě nevznikají. Totéž kážou i jistá základní fyzikální pravidla – systémy tíhnou k chaosu a nepořádku, nikoli k řádu a funkci.

Žádný div, že několika největším fyzikům 20. století, mezi něž patřil i Eugene Wigner, Niels Bohr a Erwin Schrödinger, připadala problematika života značně obtížná. Zdá se, že biologie a fyzika si vzájemně odporují a jsou zcela neslučitelné. Nikoho potom nepřekvapí, že zastánci inteligentního designu své zboží prodávají s takovým úspěchem! Paradox neoddělitelně spjatý se samou existencí živé buňky má závažné důsledky. Znamená totiž, že otázka vzniku života není jen nějakou ezoterickou činností, která je zajímavá z historického hlediska a podobná snaze jedince rozkrýt vlastní rodokmen. Dokud nebude paradox vzniku života vyřešen, nepochopíme,  co život je. Konečným  důkazem, že jsme k tomuto porozumění dospěli, bude, že jej dokážeme přetvořit v ucelený návrh syntézy chemického systému, který bychom označili za „živý“.

Cílem naší knihy je tento fascinující námět znovu zvážit a ukázat, že teď už dokážeme nastínit obecné pravidlo, které je základem vzniku, existence a povahy všech živých bytostí. Budeme zde tvrdit, že díky nově vymezené oblasti chemie, kterou Günter von Kiedrowski nazývá „systémovou chemií“,  můžeme stávající propast mezi chemií a biologií překonat a že ústřední biologické paradigma, darwinismus,  je pouze biologickým projevem širšího fyzikálně-chemického popisu přírodních sil. Tento vpravdě ambiciózní pokus spojit biologii s chemií se opírá o představu, že v přírodě existuje určitý druh stability,  který byl dříve přehlížen a pro nějž  zavedeme termín dynamicko-kinetická stabilita. Smísení této formy stability s darwinistickým pohledem na evoluci vede k obecné (či rozšířené) teorii evoluce, která postihuje jak biologické,  tak  prebiologické  systémy. 

Kupodivu už sám  Darwin chápal, že pravděpodobně existuje obecný princip života. V dopisu Georgi Wallichovi roku 1882 napsal: Patrně jsem někde prohlásil (ale nemohu příslušnou pasáž najít), že  vzhledem k principu kontinuity se v budoucnu  pravděpodobně ukáže být princip života součástí či důsledkem nějakého obecného pravidla...Tato kniha je pokusem demonstrovat, že Charles Darwin se ve své genialitě a prozíravosti nemýlil a že nyní takovou teorii formulovat lze. Budeme se snažit ukázat, že chemie, věda, která sbližuje fyziku s biologií, dokáže na tyto fascinující otázky poskytnout odpovědi, třebaže do jisté míry neúplné. Doufejme, že lepším pochopením podstaty života se nedozvíme pouze, kdo a co jsme, ale že úplněji pronikneme do samotného jádra vesmíru a jeho nejelementárnějších zákonů.

přeložil Pavel Pecháček