Mi az élet? Az élő anyag meghatározására különböző definíciók léteznek . Az életet meghatározhatjuk az élő anyag jellemzőinek leírása alapj...
Mi az élet? Az élő anyag meghatározására különböző definíciók léteznek.
Az életet meghatározhatjuk az élő anyag jellemzőinek leírása alapján. Az élő anyagra a növekedés, a szaporodás, az anyagcsere, és az ingerlékenység a jellemző. Ez a definíció, az élet tulajdonságainak leíró jellegű meghatározása alkalmas az élő anyag jellemzésére, azonban nem visz közelebb az élet lényegéhez és az élő anyag kialakulásához sem.
Az élet meghatározható speciális anyagi rendszerként is. Az élő anyag specifikus anyagi komponensek jól definiálható kémiai reakcióinak rendszere. Az élet rendszerszintű leírásának egyik alkalmas módja a chemoton elmélet. A chemoton elmélet átfogóan képes értelmezni az életet, mint kémiai rendszernek a működését, és segít megérteni az élő anyag kezdeti kialakulását és kezdeti evolúciós fejlődését. A chemoton elmélet az élő anyag komplex fejlődésének kérdéseire azonban nem ad átfogó megoldást.
Az élő anyag működése értelmezésének érdekes teóriája a replikátor hipotézis, azaz a népszerű módon az önző gén elméletnek nevezett nézőpont. Eszerint az élő anyag alapja a replikátor, az önmagát másolni képes rendszer. A replikátor hipotézis szerint az élő anyag a replikátor hordozója, amely az élet kialakulásának kezdetén véletlenszerűen jön létre. Az élet fejlődése során a replikátor miközben másolja önmagát változások jönnek létre rajta, amely a környezet hatása által a replikátor evolúciós fejlődését eredményezi, miközben kialakítja és módosítja a replikátort hordozó anyagi rendszert, az élő szervezetet, amelyben és amellyel a replikátor elterjed a környezetben.
A replikátor hipotézis (az önző gén-mém elmélet) képes értelmezni az egyes egyedek önfeláldozó viselkedésének evolúciós kialakulását is, amely jelenségre az eredeti darwini evolúciós elmélet nem ad megfelelő magyarázatot, valamint a replikátor mém (társadalmi viselkedés és szokások) jellegű kiterjesztése értelmezhetővé teszi a társadalom evolúciós fejlődését is.
A replikátor hipotézis alkalmas módon segít értelmezni az élő anyag működését és az élet fejlődésének a folyamatát, miszerint az élő anyag látszólag a replikátor -nem tökéletes- sokszorozására szolgáló gén-mém gépezet. A replikátor hipotézis azonban az élet kialakulásának eredetére nem rendelkezik szükségszerűség-szerűen leírható folyamattal. A replikátor teória egy önmagát másoló rendszer véletlenszerű kialakulásán alapszik, és nem ajánl mechanizmust, amely az ősi környezetben következmény-szerűen létre hozza a replikátort.
A következőkben egy olyan, evolúció alapú hipotézisre épülő folyamat kerül ismertetésre, amely nem csak következmény-szerűen képes értelmezni az egyed önfeláldozó viselkedésének evolúciós kialakulását és a társadalomnak a mém-eken alapuló evolúció jellegű fejlődését, de képes az élet kialakulását szükségszerűség alapon leírható folyamattal magyarázni, amely folyamatba natív módon beilleszthetők, és amely folyamatnak természetes következményei az élő anyag korábban leírt tulajdonságai.
A javasolt hipotézis az élet struktúra jellegű értelmezésére épül. A hipotézis alapja az élet struktúra jellegű definíciója, miszerint az élet tartósan stabil struktúra nem egyensúlyi (entropikusan változó) környezetben. Az élet megértéséhez ez alapján akkor kerülünk közelebb, ha az életet tartósan stabil struktúrák kialakulásának folyamataként vizsgáljuk.
Egy nem egyensúlyban lévő környezetben, mint amilyen a természeti környezet is, emergent, önmaguktól kifejlődő módon kialakulhatnak stabil struktúrák. Ideiglenesen létező stabil struktúra például a legtöbb időjárási jelenség az atmoszférában, de hasonló ideiglenesen stabil struktúrák számtalan helyen emergent módon kialakulhatnak a természetben.
Az élet meghatározására javasolt hipotézis szerint az élet az ilyen emergent módon kialakult struktúrák speciális formája, olyan struktúra amely tartósan képes fennmaradni a nem egyensúlyi környezetben.
Vizsgáljuk meg az élet eredetét, az élet kialakulását, mint tartósan stabil struktúra létrejöttét.
Azt tudjuk, hogy az ősi környezetben természetes módon kialakultak egyszerűbb szerves molekulák. Ennek a folyamatnak az eredményeként létrejött állapotot hívjuk őslevesnek, amelyre jellemző, hogy planetáris méretben, folyadék állapotú közegben viszonylag magas koncentrációban egyszerű szerves molekulák, a ma ismert élet építőelemei vannak jelen, többek között egyszerű aminosavak, lipidek, nukleinsavak, cukrok. Az ősleves kialakulását kísérletekkel képesek vagyunk demonstrálni.
Az ősleves első, spontán módon kialakult stabil struktúrai a lipidekből létrejövő mikrogömbök lehettek. (Ez a szerveződés már régóta feltételezett lehetséges kezdeti lépése az élet kialakulásának.) A lipidek poláris és apoláris oldallal rendelkező szerves molekulák. Az ilyen jellegű molekulák emergent tulajdonsága, hogy folyadék közegben spontán módon egymáshoz tapadva gömbszerű zárt alakzatokat képesek alkotni, amelyben a belső tér elkülönül a külső környezettől.
Ott, ahol az őslevesben ezek a mikrogömbök kialakulhattak, ahol a lipidek megfelelő koncentrációban voltak jelen alkalmas környezetben, a szabad lipid molekulák entropikusan stabilabb állapotba kerülve folyamatosan beépülhettek a struktúrákba, a gömbök falába, megnövelve a gömbök méretét (növekedés). A struktúrák és az alkotórészek fizikai jellemzői azonban korlátot szabnak a létrejövő gömb nagyságának, ezért a folyamat a növekedés következményeként a gömb osztódásához vezet (szaporodás). Ez a folyamat megfigyelhető, jól ismert, és érthető mechanizmusai az ilyen jellegű anyagi rendszereknek.
A korai Föld nem egyensúlyban lévő felszíni környezetének első tartósan stabil struktúrái ezek a mikrogömbök lehettek.
A lipid struktúrák - mint határoló membrán felület által létrejövő formációk - belső része és a külső környezete között dinamikus és spontán anyagáramlás zajlik, miközben a két térrész között a határoló membrán és az anyagi koncentrációk által meghatározott kémiai egyensúly jön létre.
A mikrogömbök mindaddig folyamatosan keletkeznek, növekednek, és szaporodnak, amíg a struktúra létrehozásához szükséges megfelelő körülmények jelen vannak. Azonban a mikrogömböknek a folyadék közegben a keletkezésüket biztosító környezetből történő elsodródás is fennáll, olyan helyre is, ahol a stabil struktúra kialakulását lehetővé tevő feltételek már nincsenek jelen. Ekkor a külső és belső térrész közötti anyagáramlás következtében a mikrogömbök membránja anyagot veszít, és a gömb természetes módon szétesik.
A mikrogömbök stabil struktúrája csak ott, és csak addig létezhet tartósan, ahol és ameddig az alkalmas környezetben éppen megfelelő koncentrációban vannak jelen a membrán felépítéséhez szükséges lipid molekulák.
Ez a korlátozott helyzet azonban megváltozhat akkor, amikor az ősleves összetevőiből spontán és véletlenszerű módon kialakul egy olyan összetett molekula, amely képes katalizálni a már jelen lévő egyszerűbb összetevőkből a határoló membránt alkotó lipid molekulák keletkezését az őslevesben. Az ilyen összetett katalizátor molekula kialakulásának, ha kicsi is az esélye, de az ősleves körülményei között nem valószínűtlen.
Tudjuk, hogy az őslevesben aminosav molekulák voltak jelen, amelyekről tudjuk, hogy folyadék közegben spontán módon képesek egymáshoz kapcsolódni, és összetett molekulákat, peptideket alkotni. Tudjuk, hogy a peptidek kémiai katalizátorként képesek viselkedni. Ha véletlenül, de nem kizárható valószínűséggel a lipidek keletkezését katalizáló peptid molekula jön létre olyan helyen, vagy a folyadék közegben olyan helyre sodródik, ahol a lipidek keletkezését lehetővé tevő alkotó összetevők jelen vannak, ott a peptid katalizáló hatása miatt hirtelen megnövekszik a lipid koncentráció és a mikrogömbök keletkezésének valószínűsége, miközben a katalizátor, az aminosavakból felépült nagyobb peptid molekula egy gömb belsejébe záródhat.
A struktúra, amely így létrejött már olyan környezetben is tartósan stabil képes maradni, ahol nincs jelen megfelelő koncentrációban a membránt felépítő lipid molekula, de jelen vannak a lipidek keletkezéséhez szükséges alkotórészek, amelyekből a dinamikus anyagáramlás miatt a mikrogömb belsejébe kerülve a peptid katalizátor hatására létre jöhetnek a membránt alkotó lipid molekulák. Ezeken a helyeken a gömb-szerű struktúra a belsejében keletkező lipid molekulák keletkezése miatt folyamatosan növekszik, és osztódik. Az osztódáskor az a térrész marad stabil struktúra, amelybe bezáródva marad a lipidek létrejöttét szolgáló katalizátor molekula. A másik rész, mivel nincsenek meg a fennállásához szükséges körülmények, valószínűleg egy idő után szétesik.
Természetesen a mikrogömbbe zárt katalizátor molekulák is változhatnak, sérülhetnek, azonban a mikrogömb fala csökkenti a környezeti hatásokat, védelmet biztosít. Azonban egy ilyen struktúra is szétesik, ha nem megfelelő környezetbe sodródik, vagy megsérül a katalizátor molekula.
Az ilyen rendszerek fennmaradását azonban növelheti, hogy az aminosavakból felépült peptid molekulák a specifikus katalizáló hatáson kívül rendelkezhetnek még egy jellemző tulajdonsággal. Bizonyos aminosav molekulák (húsz különböző aminosav) felületéhez specifikus nukleinsav molekulák (négyféle ribo-nukleinsav) képesek (hármas csoportban) kötődni. Azok a peptid láncok, amelyek ribo-nukleinsav-kötő aminosav molekulákból épülnek fel ribo-nukleinsav polimer molekulák keletkezésének elősegítői lehetnek.
Tudjuk, hogy az ősi körülmények között az őslevesben természetes módon létre jöhettek ribo-nukleinsav molekulák, melyek a dinamikus anyagáramlás miatt a mikrogömbök belsejébe is eljuthattak. A ribo-nukleinsav molekulák kötődése az alkalmas aminosav molekulák felszínén gyengébb, másodlagos kémiai kötés, de tudjuk, hogy lehetséges, létezik ez a kötődés, és egy mikrogömb védettebb belsejében a kapcsolat akár tartósabban is fennmaradhat. Tudjuk azt is, hogy húszféle aminosavhoz specifikus ribo-nukleinsav tripletek képesek kötődni, amelyek elsődleges kémiai kötéssel össze is kapcsolódhatnak egymással. Ilyen kémiailag kötött hármas ribo-nukleinsav tripletek spontán módon is keletkezhettek az ősleves körülményei között, de ilyen szekvenciák létrejöttét elő is segíthette, katalizálhatta a megfelelő aminosavak jelenléte. A nukleinsavak, és bizonyos aminosavakhoz és a belőlük keletkező peptidekhez illeszkedő, hármas csoportú specifikus nukleinsav szekvenciák megtalálhatók lehettek az őslevesben. Az őslevesben lévő alkalmas aminosavak, és az ezekből keletkező peptid molekulák a felületükön elősegíthették a ribo-nukleinsav polimer szekvenciák létrejöttét.
Az élet tartósan stabil struktúra hipotézise alapján az őslevesben következményszerűen létre jöhettek a korábban tárgyalt speciális peptideket hordozó mikrogömbök, amelyek akár hosszabb ideig is képesek voltak fennmaradni. Az ilyen struktúrák belsejében a dinamikus anyagáramlás következtében bejuthattak egyszerű nukleinsav molekulák és nukleinsav szekvenciák. Ezek a nukleinsav molekulák és szekvenciák, ha a katalizátor peptid aminosav összetevői, valamint az adott peptid fizikai formája megengedte, a peptid molekula felületéhez kapcsolódhattak, amelyek ezután már egymással erős kémiai kötéssel a már jelen lévő peptidek aminosav sorrendjének megfelelő, hosszabb nukleinsav polimereket hozhattak létre, melyek a gömb védettebb belső részében hosszabb ideig is fennmaradhattak.
A létrejött nukleinsav polimerek a gyengébb kötődés miatt időnként le is válhattak a peptidről, és szabadon úszhattak a gömb védettséget biztosító belsejében.
Ezután, a szabaddá váló nukleinsav polimerek specifikus szekvenciájához a gömb belsejében jelen lévő szerves molekulák közül jól meghatározott aminosavak jól meghatározott sorrendben kötődhetnek, amely aminosavak a közelség miatt egymáshoz is kapcsolódva a nukleinsav polimer szekvenciájának megfelelő specifikus peptid láncok létrejöttét eredményezi.
A kialakult nukleinsav polimer molekula közreműködésével a már jelenlévőhöz hasonló peptid másolat, például a szükségszerűen jelenlévő. a lipidek keletkezését katalizáló peptid molekula jöhet létre.
Az ilyen gömbök közül a növekedés és az osztódás során azok a gömbök alkothatnak tartósan stabil struktúrát, amelyekben a lipideket létrehozó katalizátor molekula megtalálható, de még inkább azok a gömbök stabilak, amelyekben a megfelelő nukleinsav polimer is jelen van, hiszen ezek jelenléte biztosítja a stabil struktúrához szükséges lipideket létrehozó peptidek kialakulását. Az ilyen struktúrákból egyre több lesz jelen, mert ezek a struktúrák képesek hosszabb ideig fennmaradni, növekedni és osztódni, ezek azok a struktúrák, amelyek tartósan stabil struktúrát alkotnak.
Ezeknek a struktúráknak a létezését a megfelelő nukleinsav polimer jelenléte határozza meg, amely mintát ad a specifikus peptid molekula képződésének.
Megjegyzés: Az említett lipid gyártó peptid nem csak hipotetikusan létezhet, hiszen a jelenlegi élő sejtekben is létezik olyan, az említett specifikus aminosav molekulákból álló fehérje, amely a lipidek keletkezését katalizalja.
Megjegyzés: Az élet mai, kialakult formájában a nukleinsav polimerek mintája alapján jönnek létre a fehérjék. Az élet kialakulásának kezdetén (a javasolt hipotézis szerint) bizonyos specifikus peptid molekulák (lipidek katalizátorai) szükségszerűen jelen vannak, míg specifikus szekvenciájú nukleinsav polimerek spontán kialakulásának kicsi a valószínűsége. Ezért kezdetben a folyamat a peptid -> nukleinsav polimer irányban mehetett végbe.
Megjegyzés: a sok aminosav molekulákból álló nagyobb fehérje-láncokra specifikus, a funkciójukat meghatározó másodlagos forma jellemző, amely a nukleinsav polimer minta általi fehérje szintézis során, és után alakul ki. A fehérjék másodlagos formája nem alkalmas az elsődleges aminosav sorrend szerinti nukleinsav molekulák megfelelő kötödésére. Az élet kialakulásának a kezdetén azonban még csak rövidebb peptid szekvenciák létezhettek, a már kifejlett életre jellemző hosszú fehérje láncok, amelyekre a merev másodlagos forma a jellemző még nem lehettek jelen. A rövidebb peptid molekuláknak a másodlagos formája sokkal kevésbé merev, és ezért az aminosav lánc a nukleinsavak kötödését lehetővé tevő elsődleges formában is jelentős időben jelen lehetett a mikrogömb belsejében.
Megjegyzés: minél hosszabb egy nukleinsav polimer lánc, annál sérülékenyebb, és annál valószínűtlenebb a spontán kialakulása. Ezek a láncok önmagukban, a védelmet biztosító micro gömb környezetén kívül sérülékeny struktúrák. A replikátor hipotézis által kiinduló feltételként megkövetelt specifikus sorrendű nukleinsav polimerek véletlenszerű, spontán kialakulása és fennmaradása, amely a hozzá kapcsolódó megfelelő támogató és hordozó struktúra kialakulását is létre tudja hozni elhanyagolható valószínűségű még a Föld felszínének nagy részét borító ősleves hosszan fennálló körülményei között is.
Megjegyzés: A felvázolt hipotézis képes magyarázatot adni az élő anyagban található specifikus aminosavak természetes kiválasztódására, és a speciális nukleinsav triplet-kód eredetére.
Megjegyzés: a mikrogömb belsejében, amely ekkorra már gyakorlatilag egy élő sejt formájában létezik, számos más kémiai reakció, például a kémiai reakciók számára energiát biztosító, az őslevesben található cukrokat lebontó reakciók is jelen lehettek. A hipotézis tárgyalása során az élet kialakulásának leglényegesebb, szükségszerűségre épülő iránya kerül ismertetésre, elhanyagolva más, fontos, de a gondolatmenet lényegét nem érintő működési funkciókat. Ezeket a funkciókat támogató kémiai reakciók sem idegenek a leglényegesebb reakcióktól, jól beilleszthetők azok működési körülmémnyeibe, ahogyan azt a kialakult élet kémiai reakciói láthatóan demonstrálják.
A hosszabb nukleinsav polimer lánc azonban még a mikrogömb belsejében is sérülékeny, könnyen elszakadhat. Ha olyan mikrogömb növekszik és szaporodik, amelyben sérült a nukleinsav polimer, az ilyen mikrogömb utódja kevésbé lesz életképes és hamarabb szétesik. Előbb utóbb azonban a nukleinsav polimer bizonyosan sérülni fog, elveszti a funkcióját, és a mikrogömb megszűnik tartósan stabil struktúra lenni.
Az ilyen rendszerek stabilitását azonban növelheti, hogy az aminisavakhoz kötődő ribo-nukleinsav molekulákból felépült polimer molekulák a specifikus peptid létrehozásat biztosító funkción kívül rendelkeznek még egy jellemző tulajdonsággal.
A már létrejött ribo-nukleinsav polimer szekvencia nem csak aminosavakhoz képes kötődni, hanem az őslevesben megtalálható, és így a mikrogömb belsejében is jelen lévő dezoxi-ribo-nukleinsav molekulákhoz is.
Bizonyos dezoxi-ribo-nukleinsav molekulák képesek másodlagos kémiai kötésekkel egy az egyben kapcsolódni ribo-nukleinsav molekulához, és ez által egy dezoxi-ribo-nukleinsav polimer molekula jellegű másolatot alkotni a ribo-nukleinsav polimer láncról. Tudjuk, hogy ez lehetséges, hiszen a mai élet kémiai mechanizmusaiban látunk ilyen folyamatot. Ma ez a folyamat fordítva játszódik le, általában a dezoxi-ribo-nukleinsav molekulák polimere ad mintát a ribo-nukleinsav molekuláknak a polimerizálódásra. Az élet kezdetén azonban a hipotézis szerint a szükségszerűen jelen lévő ribo-nukleinsav polimer adhatta a mintát a dezoxi-ribo-nukleinsav molekuláknak a polimerizációra.
A dezoxi-ribo-nukleinsav polimer molekula az ősleves körülményei között meglehetősen stabil molekula. A stabilitását különösen megnöveli az a tulajdonsága, hogy a polimer lánc egy az egyben minta alapú kötődést képes biztosítani a felületén szigorúan komplementer dezoxi-ribo-nukleinsav molekuláknak, amelyek komplementer polimert alkotva megfelelő körülmények között egymáshoz is csatlakozhatnak, és dupla szálat alkothatnak.
Az így létrejött dezoxi-ribo-nukleinsav polimerek ebből következően egy új, alapvetően fontos, speciális tulajdonsággal is rendelkeznek: a saját alkotó részeiknek tudnak mintául szolgálni, ez által pedig képesek az önmaguk sokszorozása. A folyamat kialakult módját jól ismerjük a ma ismert sejtek működésében.
A dupla helix formájú DNS molekulák különösen stabil struktúrát képesek alkotni az ősleves körülményei között, de a fentebb felvázolt funkciókra csak a mikrogömb belsejében meglévő, a létrejöttüket lehetővé tévő körülmények között képesek. A DNS molekulák (a replikátorok) létezésének oka a funkciójuk, hogy segítik a mikrogömb (sejt) struktúrájának fennmaradását, támogatják a tartósan stabil struktúra létezéset.
A kémiai reakciókra épülő biológiai sejt alapú élet egymásra épülő, ez által szükségszerűen létrejövő folyamata a dupla helix formájú DNS molekulák kialakulásával lezárult. A nukleinsav polimer a molekulát létrehozó környezetben önmagát képes másolni, miközben mintául szolgál a teljes molekuláris gépezet létrejötte számára. A folyamat eredményeként a megfelelő környezetben egy önmagát másolni képes tartósan stabil struktúra jött létre.
A felvázolt folyamat során, a tartósan stabil struktúra kialakulásának hipotézise segítségével, egymásra épülő szükségszerű lépéseken keresztül eljuthattunk a földi biológiai élet alapfolyamatainak kialakulásához. Az alapfolyamatot különböző módokon számos más molekula és a molekulák egymással történő interakciója támogathatja szükséges alkotórészként funkcionálva. Az önmagát is replikálni képes tartósan stabil struktúra, amely a komplex, biológiai élet működését formálja a felsorolt alapfolyamatokkal kialakult.
A struktúra a környezettel történő anyagcsere által képes növekedni, a növekedés által pedig szaporodni. A szaporodás során azok a struktúrák lehetnek tartósan stabil struktúrák, amelyekben az alapfolyamatok továbbra is működőképesek, azaz amikor a szaporodás során a struktúra önmagát másolja le.
A tartósan stabil struktúra kialakulásának a koronája az önmagát is replikálni képes molekula beépülése a folyamatba. Miután az élet komplex struktúrája kialakult, már lehet úgy tekinteni a struktúra működésére, hogy a rendszer a DNS, a gének sokszorozódását szolgálja, azaz a biológiai élet a replikátor szaporodását szolgáló gépezet. Ez a nézőpont azonban figyelmen kívül hagyja a gépezet kialakulásának folyamatát, mert alkalmatlan a rendszer kialakulásának folyamatát egymásra épülő szükségszerű és következményszerű lépésekben értelmezni.
A replikátor valójában nem az alapja az életnek, hanem a tartósan stabil struktúra kialakulásának végső fázisa. Lehet úgy tekinteni a működő rendszerre, hogy a folyamat során az a replikátor terjed el, tehát az lesz sikeres, amelyik a legtöbb sikeres utódot hozza létre. A replikátor ilyen módon történő kiemelése azért is problémás, mert a replikátor szükségszerű jellemzője a változás, ezért már azt is nehéz értelmezni, hogy melyik replikátor terjedt el valójában.
A replikátor egy komplex folyamat egy komponense, amit ugyan lehet egy kiválasztott, speciális nézőpontból kiemelten szemlélni, és ennek a nézőpontnak alapvető szerepet tulajdonítani, azonban az ilyen szemlélet a valódi lényeget figyelmen kívül hagyva emel ki összetevőt egy komplex folyamatban.
Egy hasonlattal szemléltetve például, természetes, hogy abból a könyvből nyomtatnak a legtöbbet, amit a legtöbben olvasnak, azonban, hogy miért olvasnak egy könyvet sokan, az a teljes rendszerre jellemző tulajdonság, nem pedig a könyv kizárólagos jellemzője. A könyv információt tartalmaz a rendszerrel kapcsolatban, amely nyilvánvalóan fontos eleme a rendszer egészének, azonban önmagában csak betűk halmaza, jelentést csupán a rendszer egészével együtt bír. Lehet speciálisan kiemelt funkciót tulajdonítani a könyvnek, de ez nem a jó szemlélet. Helyesebb, ha a teljes komplex rendszer működésének jellemzőit próbáljuk megkeresni és megértetni, amelynek a könyv is a része.
Az élő rendszer lényege a tartósan stabil struktúra kialakulása, fennmaradása és szaporodása, amely folyamatnak egy funkcionális összetevője a replikátor.
A rendszerbe integrált változatosság nem szükségszerű jellemzője egy már kialakult stabil struktúrának. A tartósan stabil struktúra kialakulása azonban folyamat eredménye, amely a nem egyensúlyi, ezért szükségszerűen változó környezetben zajlik. Ilyen körülmények között egy stabil struktúra csak akkor képes tartósan stabil struktúra lenni, ha a változás a struktúra integrált tulajdonsága. Ebben az esetben a stabilitás nem a struktúra merevségét jelenti, hanem a struktúrának a változások általi rugalmasságát.
Az önmagát replikálni képes molekula, amely mintául tud szolgálni a stabil struktúrát alkotó molekulák rendszerének a legalkalmasabb eszköze a struktúra változékonyságának a biztosítására, mert a funkciójából eredően azzal a tulajdonsággal is bír, hogy a változása a teljes struktúra változását eredményezheti.
Ma már tudjuk, hogy a nukleinsav molekulákat felépítő atomok és a közöttük lévő kötések kvantummechanikai törvényszerűségeinek eredményeképpen a replikálódás során a nukleinsav polimerben véletlenszerű módon, de szükségszerűen változások keletkeznek, ami által a nukleinsav polimerek másolása során nem csupán esetlegesen, de szigorúan meghatározott véletlenszerűséggel a másolat nem a pontos komplementere lesz az eredetinek. Az önmagát másoló molekula ezen jellemzője miatt a változás a rendszernek az alapvető tulajdonsága, nem pedig a működés tökéletlensége.
A rendszer mintájául szolgáló molekula másolása törvényszerűen nem tökéletes, a változás pedig hatással lehet a komplex struktúra egészének a működésére. A replikátor változása által megváltozott struktúra, ha továbbra is képes a szaporodásra, tovább örökíti a változást, és a tartósan stabil struktúra különböző formái alakulhatnak ki. Ezek között a stabil struktúrák között lehet olyan is, amelyik az eredeti környezet körülményeitől eltérő környezetben is szaporodni képes. Ha ilyen környezet létezik az eredeti környezet szomszédságában, vagy esetleg az eredeti környezet változik meg ilyen módon, akkor a megváltozott struktúra az új környezetben is szaporodni fog. A DNS spontán módosulásának a folyamata a biológiai evolúció egyik alapvető formája a hosszabb információs szekvenciák átadására is képes horizontális géntranszfer mellett.
A tartósan stabil struktúra, amit életnek nevezünk, az evolúció segítségével elindul, hogy újabb és újabb környezetben működjön tartósan stabil struktúraként. A folyamat következménye, hogy az élet minden olyan környezetben megjelenik és elterjed, ahol a szükségszerűen változó struktúrája tartósan fenn tud maradni.
Az élő anyag szerveződése, az élet formálódása folyamatos, újabb és újabb színtereken zajlik. Az ősleves mikrogömbjei a ma ismert sejtekké formálódnak, mert ez a formálódás fenntartja a tartósan stabil struktúra működését. Az evolúció által kialakulhatnak olyan sejtek is, amelyek egymáshoz kapcsolódva alkotnak szaporodásra képes tartósan stabil struktúrát.
Az összekapcsolódott sejtek evolúciója folytatódhat olyan módon is, hogy funkcionális különbség, feladatmegosztás alakul ki az összekapcsolódott sejtek között, ha ilyen módon tartósan stabil struktúrát képesek alkotni. Amikor az egymáshoz kapcsolódó sejtek differenciálódással hoznak létre tartósan stabil struktúrát, akkor értelmezhetjük ezt a folyamatot oly módon is, hogy ezen differenciálódás által a teljes rendszer felépülése számára mintát adó, replikálódó molekula szaporodása válik lehetővé, de ez a nézőpont a rendszernek nem a lényegét ragadja meg. A lényeg a tartósan stabil struktúra kialakulása és fennmaradása, és nem a replikátor molekula replikálódása egy alkalmas hordozó környezetben.
Az élő rendszer komplexitása az evolúció által növekedhet is, mégha az élő rendszerek komplexitásának növekedése nem szükségszerű következménye a tartósan stabil struktúra alkotás követelményének. A rendszer komplexitásának a növekedése a rendszer mintáját adó nukleinsav polimer azon tulajdonságából származik, hogy a molekula hossza nem rögzített, képes növekedni, és ez által egyre több információt képes hordozni a teljes rendszer kialakulásával és működésével kapcsolatban. Az információ növekedése által a felépült struktúra komplexitásának a növekedése is lehetségessé válik.
Az élő anyag, a tartósan stabil struktúra formálódása a növekvő információ raktározására alkalmas replikátor jelenléte miatt folytatódhat a struktúra komplexitásának a növekedésével is, amikor egyre differenciáltabb sejtek egyre komplexebb módon kapcsolódnak össze, ha ilyen módon tartósan stabil struktúrát képesek alkotni.
Ez a folyamat tekinthető úgy is, hogy egyes sejtek lemondanak bizonyos funkcióikról, azokat átadják más sejteknek, és ez által látszólag önfeláldozó módon viselkednek, hogy segítsék a replikátor szaporodását. Az élet lényegét a tartósan stabil struktúraként látó hipotézis és a replikátor hipotézis között mintha csak szemléletbeli különbség lenne. A két hipotézis azonban alapvetően különbözik egymástól. A replikátor hipotézis az élet replikátor alapú értelmezése, amely a replikátor replikációját a rendszer céljának tekinti, az életet a replikátor terjedésének eszközeként látja. Az élet lényegét a tartósan stabil struktúrában látó hipotézis nem tulajdonít kitüntetett, megkülönböztetett, kiemelt szerepet az élet struktúrájának receptet biztosító replikátornak. A tartósan stabil struktúra hipotézis nézőpontja nem csak értelmezni képes az önfeláldozó magatartás megjelenését az evolúciós folyamatban (az önfeláldozó viselkedés az evolúciónak a véletlenszerű változásokra épülő egyik lehetséges útja a tartósan stabil struktúra kialakítására), hanem szükségszerű és következményszerű lépések által képes magyarázni nem csak az élet fejlődését, hanem a kialakulását is.
Az élet tartósan stabil struktúra hipotézise nem csak a sejtek és a komplex élőlények kialakulását és fejlődését képes értelmezni, hanem az élőlényekből álló társadalmak kialakulását és fejlődését is. Az élő egyedekből felépülő társadalmak az evolúció által akkor jöhetnek létre és tudnak fennmaradni, ha a rendelkezésre álló környezetben tartósan stabil struktúrát képesek alkotni. Ha a társadalmat felépítő egyedek munkamegosztásra épülő, időnként egyéni önfeláldozással is járó struktúrája tartósan stabil struktúrát alkot, a rendszer életképes és fennmarad. A lényeg nem a replikátor terjedése, hanem a struktúra fennmaradása.
Az élet rendszere a változékonyság segítségével a változó környezetben a növekedést és szaporodást lehetővé tévő, jelenlévő erőforrásokat felhasználva tartósan stabil struktúrák létrejöttét eredményezi. Az élet folyamata a tartósan stabil struktúra fenntartása során, az erőforrások felhasználása közben szükségszerűen integrálja az egymással kapcsolatban lévő életformákat, ami egymással versengő és közreműködő tartósan stabil struktúrát, egyre komplexebb rendszer kialakulását eredményezi, amit bioszférának hívunk.
A bioszféra a planetáris kiterjedésű élet tartósan stabil struktúrájának komplex rendszere. A bioszféra önmaga az élet, az élő anyag. A bioszféra részei önmagukban nem alkotnak tartósan stabil struktúrát, nem létezhetnek.
A környezet változása a bioszféra változását, átalakulását okozza, amely során a bioszféra, az élő anyag olyan módon változik a rendszerbe integrált változatosság által, hogy tartósan stabil struktúrát alkosson mindaddig, amíg a környezeti körülmények ezt egyáltalán lehetővé teszik. A bioszféra az összes életre alkalmas helyet meghódítja. A planetáris méretű bioszféra kialakulásával az élő anyag látszólag elérte a növekedési és szaporodási korlátait.
Az élet, az élő anyag életre alkalmas planéták közötti terjedése lehetséges, azonban ennek a terjedésnek meghatározó korlátja a planéták közötti tér körülményei. Az élő anyag tartósan stabil struktúra nem egyensúlyi környezetben. Az életnek az adott planétához alkalmazkodott formája általában alkalmatlan az űr körülményei között is tartósan stabil struktúrát alkotni. Az lehetséges, hogy az élő anyag egyes alkotórészei inaktív állapotban sérülés nélkül átvészeljenek űrutazást, és elérjenek más planétához is (panspermia elmélet), azonban minél komplexebb az alkotórész, annál valószínűtlenebb, hogy egy másik planétán olyan körülmények legyenek, amelyek az életnek az utazáson átesett alkotórészéből élő rendszer kialakulását eredményezi. Ez a replikátor átvitele esetén különösen érvényes. Ez a valószínűtlenség pontosan ugyanaz a valószínűtlenség, ami a replikátor hipotézis korábban említett egyik jelentős problémája, a replikátor spontán megjelenése és a hordozásra alkalmas környezet replikátor általi kialakítása az adott természetes környezetben. A folyamat sokkal valószínűtlenebb, mint a tartósan stabil struktúra hipotézis által felvázolt szükségszerű és következményszerű lépések sorozata az élet természetes kialakulása során.
A planetáris korlátozottságot azonban az evolúció képes legyőzni. Az életre jellemző változatosság rendszer szintű tulajdonsága által, de nem szükségszerű módon, nem természetes következményszerűen egy új elem jelenhet meg az evolúció által az élet rendszerében, az intelligens öntudat. Az intelligens öntudattal az evolúció új formában működhet. Az intelligens komponens megjelenésével megjelenhet az evolúció új formája, az intelligens evolúció.
Mindeddig az élő anyag szerveződése a szerveződés receptjét biztosító nukleinsav polimer molekula szekvenciájának mintája alapján zajlott le. Az intelligens egyedekből felépülő társadalmak elő szervezetként funkcionáló struktúrájának létrejöttét és fennmaradását a géneken túl a társadalmi szokások, szabályok, törvények egyedek viselkedését befolyásoló tanult és a társadalom tagjai között egymásnak átadott összességének a mintája biztosítja.
A replikator hipotézis ezeket a mintákat mém-eknek nevezi. A replikátor hipotézis a génekhez hasonlóan ezeket a mém-eket helyezi középpontba az intelligens társadalmak esetén, és a mém-ek terjedését tekinti a társadalom létezése céljának. A mém teória lényege, hogy a társadalomban replikálódó mém-ek alakulnak ki, amelyek, ha alkalmasak rá, terjedni kezdenek a társadalomban, és változtatják, formálják a társadalmat. A replikátor hipotézis mém kiterjesztése képes értelmezni az intelligens egyedekből felépülő társadalom életét meghatározó számos jelenséget. Látszólag értelmezni képes a társadalomban zajló folyamatokat, és ez által a társadalom változásait. A mém hipotézis azonban nem képes a társadalom változásának az irányát szükségszerűség alapon magyarázni. A mém hipotézis nem képes előre jelezni változásokat.
Az evolúciónak nincs iránya ezért a társadalom változásai sem előrejelezhetőek. Azonban, ha a tartósan stabil struktúra hipotézise alkalmas értelmezése az élő anyagnak, ez alapján nem csak értelmezni lehet a társadalom változásait, hanem modellezni is lehet, előre látni, hogy bizonyos változások milyen változásokat hoznak létre a társadalomban. A teória szerint a társadalom olyan lehetséges irányban változik, hogy fenntarthassa a stabil struktúra jellegét - vagy különben szétesik, és esetleg megszűnik létezni.
Az élő anyag működése közben létrejönnek az élő egyedekből felépülő társadalmak, amelyek élő szervezetként viselkednek. Az élő anyagra jellemző a növekedés és a szaporodás. A társadalom, mint élő szervezet is hasonló módon működik. Növekszik és szaporodik, ha tartósan stabil struktúrát képes alkotni, miközben változik, ha ezzel a tartósan stabil struktúra fennmarad a környezetben.
Az evolúció az élő anyag szerveződésének mintájául szolgáló gének és mém-ek változásán keresztül az intelligens egyedekből felépülő társadalmakat is formálja. Ennek az evolúciónak nem természetes módon szükségszerű, de a fenntartható struktúra szempontjából minőségi változását eredményezi a mém-ek információ tartalmának a társadalmat felépítő egyedek egyéni létezésétől független rögzítése, az írás megjelenése. Az írás megjelenése lehetővé teszi, hogy a mém-ekben felhalmozott információ korlátlanul növekedhessen. Az írás használata előtt a mém-ekben felhalmozott információ az intelligens egyedek működését biztosító egyik szervben, az agyban rögzült, az agy komplexitásának megfelelő korlátozott kapacitásban. Az írás megjelenésével ez a kapacitás korlátlanná válik.
Ahogy a DNS hosszának növekedése lehetővé tette a tárolt információ mennyiségének a növekedését, és ez által a komplexitás növekedését, az írás megjelenése is lehetővé teszi az intelligens társadalmak komplexitásának minőségileg új, kapacitásban korlátlan növekedését.
Az intelligencia megjelenéséig az evolúciót a DNS változását meghatározó véletlen irányította. Ez a kizárólagosság az intelligens egyed megjelenésével megváltozik. Az intelligencia képes az evolúció véletlenszerűségét a tudatos tervezettséggel helyettesíteni. Az evolúciót továbbra is a környezet határozza meg, de a tudatos tervezettség és a korlátlan információs kapacitás az intelligens egyedekből álló társadalmat minőségileg új, a komplexitásban exponenciálisan növekvő fejlődési pályára állítja.
Az intelligens egyedekből álló társadalom élő struktúrája ezekkel a képességekkel képessé válik, hogy bármilyen környezeti feltételek között megőrizze a tartósan stabil struktúráját. Ha egy ilyen képességekkel rendelkező társadalom elegendő ideig képes létezni, képessé válik arra, hogy a struktúráját az űr körülményei között is fenntartsa, és ez által az élet legyőzze a kialakulását biztosító planéta korlátait.
Az élet, a tartósan stabil struktúra ez által korlátlan méretűvé válhat. Egy ilyen élet növekedését és a szaporodását már csak az univerzum lehetőségei korlátozzák. Előbb utóbb az élet eljut erre a szintre. Hogy ennek a galaktikus társadalomnak a Földön kialakult élet is tagja lesz, az csak rajtunk, embereken, és a belőlünk létrejött életen, az emberi társadalom fejlődésén múlik.
Nincsenek megjegyzések