Mi olyan különleges a sejtben?

Szerintem a sejtek, és maga az élet megértését, hogy hogyan jöhetett létre magától, valamiféle Teremtő nélkül nem a mai többsejtű élőlényeket, vagy akár a mai sejteket megnézve kell elkezdeni megérteni, hanem magát az anyag természetét, azt, hogy az anyag a legkisebb szerveződési szintjén is "életszerű" funkciókat képes mutatni.

A másik fontos dolog, hogy el kell vonatkoztatnunk azon antropocentrikus elvtől, hogy ami számunkra bonyolult vagy akár lehetetlen feladatnak tűnik az nem történhet meg magától, egyszerű fizikai törvények, a részecskék tulajdonságai, és kölcsönhatásaik miatt.

Vegyük először is magának az Univerzumnak a létrejöttét:

A közhiedelemmel ellentétben nincsen végtelenségig lecsökkenthető komplexitás. A hagyományos filozófiai gondolatkísérlet, hogy a Földkorongot egy teknős tartja, a teknős egy másik teknős hátán áll, az meg egy harmadikén a végtelenségig, vagy modernebb formában, hogy az atom még kisebb részecskékből áll, az pedig azoknál is kisebbekből a végtelenségig hibás.

A világunk egy digitálisnak mondható rendszer, vannak alapvető részecskék, minimális idő és téregységek, és négy alapvető kölcsönhatás. Ennél mélyebbre nem lehet lemenni. Egy Planck-hossznál nem létezik kisebb távolság, egy Planck-időnél nincs kisebb időegység, az erős magerő, a gyenge magerő, az elektromágnesesség és a gravitáció nem még alapvetőbb erők kombinációjából épül fel, a 17 elemi részecske a legalapvetőbb részecskék, nem állnak semmi kisebb dologból.

Ezen részecskék bizonyos fajta kölcsönhatásba lépnek egymással, ami függ a részecskék sebességétől, a hőmérsékletüktől, az egymástól való távolságuktól stb.

Az alapvető részecskék az Ősrobbanáskor jöttek létre. Ilyenkor pár másodpercig iszonyúan forró hőmérséklet uralkodott és minden részecske szabadon lebegett, annyi energiájuk volt, hogy a fizika mai törvényei nem tudtak működni. Ahogy hűlt a hőmérséklet, tehát csökkent a részecskék energiája, 2 up és 1 down kvark elkezdett hatni egymásra, és összeugrottak. Ezt nevezzük protonnak. Ahogy még tovább hűlt, egy elektron és egy proton összeugrott egy atommá, kész a hidrogénatom. Ahogy még tovább hűlt két hidrogénatom összeugrott egy hidrogénmolekulává.

Ez már kicsit egy életfunkciónak tűnik. A proton kialakulása a magzat embrionális fejlődésére hasonlít, a hidrogénmolekula pedig a szexualitásra.

Ha egy vízcsepp megfagy, jégkristályokból áll. Ezek bonyolult, emberi szemmel matematikailag tökéletes, gyönyörű alakzatoknak tűnnek, mintha valami modern várost vagy futurisztikus épületet (pl. a Csillagkapu című sci-fi sorozatból Atlantiszt) látnánk.

Egy teleologikus nézet szerint ezt lehet tekinteni Isten "aláírásának", hogy megmutassa, hogy a világ mögött intelligencia áll, keze munkája az a szép szabályos hópehely, a Teremtő egy zseniális matematikus, és még jóságos is, hiszen ilyen szép dolgokat csinál nekünk, hogy gyönyörködjünk az alkotásában.

Itt azonban megint az Antropocentrikus elv érvelési hibájába esünk: Az Univerzumban semmi sem objektíven szép. Nincs olyan mértékegység, vagy fizikai törvény ami alapján valaminek a sebessége vagy a hőmérséklete mellett a szépségét is fel lehet mérni. Egy ember, és egy Androméda-galaxisbeli intelligens űrcsiga is objektíven meg tudja mérni a Szaturnusz keringési és forgási sebességét, és a holdjainak számát. Azonban lehetséges, hogy míg az embernek a Szaturnusz szép, addig az Űrcsigának ronda.

Nem a hópelyhet tervezte meg egy Teremtő szépnek, hanem mi fejlődtünk úgy, hogy a természetben a rendezett dolgokat szépnek tartsuk. Evolúciós nyomás alapján ugyanis intelligenciánk úgy fejlődött ki, hogy a szervezettségre törekedjen, mert így tudtunk hatékonyabban túlélni. Egy együttműködő törzs sikeresebb, mint egy csapat huligán aki állandóan egymást próbálja hátbaszúrni. Egy szobában, amiben rend van és ki van takarítva, könnyebb megtalálni dolgokat, és kisebb a kórokozók mennyisége, és a szálló por koncentrációja, ezáltal egészségesebb élni benne és több esély van a túlélésre. Ugyanígy egy matematikailag leírható, rendezett hópelyhet szépnek látunk, míg egy kaotikus krikszkrakszot már nem.

Ha tovább visszük a protonos, hidrogénes, és jégkristályos példát a nagyobb molekuláris bonyolultság felé, eljutunk a szénvegyületekig, amik a legnagyobb fokú bonyolultságra képesek. Ez nem másra vezethető vissza, mint a szénmolekula elektronvonzó képességére, ami ismét alapvető kölcsönhatásokra vezethető vissza.

Az ősi Földön a légkörben nem létezett oxigén, csak szén-dioxid és nitrogén. Ez azért fontos, mert az ősi óceánban más vegyületek tudtak stabilan megmaradni, mint a mai óceánban.

Különféle szénhidrogének pl. oldott metán, szénsav, nitrátok és egyéb szénvegyületek voltak jelen a korai óceánokban, amikből szabadon kipárologtak gázok a légkörbe, és az akkoriban még nagyon gyakori vulkánok és vízalatti források is ontották magukból a szénhidrogéneket. Egy olyan kémiai környezetet kell elképzelni, ami sok mindenben inkább hasonlított a Vénuszéra, a Marséra és a Titánéra, mint a mai Földére, csak barátságosabb hőfokon és légköri nyomáson.

Egyes vegyületek a vízben kombinálódtak össze bonyolultabb molekulákká, mások gázokként párologtak ki, és a gyakori viharok villámai "hegesztettek" össze hosszabb láncokká, amik visszahullottak a vízbe.

Az élet építőkövei a szén, a nitrogén, a hidrogén és az oxigén, illetve egyes segédatomok a bonyolultabb szervezeteknél pl. a foszfor, a kén és a különféle fémek.

Ha összekeversz egy légmentesen lezárt lombikba egy ilyen "ősleveshez" hasonlító keveréket, a lombik tetején, a vízmentesen hagyott részre pedig szén-dioxidot és nitrogént pumpálsz be, ebben a levegős részben pedig egyfolytában bekapcsolva hagysz egy elektromos ívet villámot szimulálva, akkor pár napon belül megkapod a lombikodban az összes aminosavat ami az élethez szükséges.

Az ősóceán egy sokkal nagyobb és változatosabb környezet volt, mint a laboratóriumi lombik és évmilliók alatt ki tudtak alakulni ezen őslevesből az első olyan bonyolultságú molekulák, amik kémiai kölcsönhatások végett, kisebb molekulákkal "táplálkoztak" vagyis ilyen molekulákat vonzottak természetesen magukhoz és ezekből tartották fent stabilitásukat.

Ha egy egész világóceánnyi ősleves tele van a legkülönfélébb aminosavakkal, és ezek évmilliárdokig képesek a legkülönfélébb módon hatni egymásra, nem kizárt, hogy létrejön legalább egy replikátormolekula. Egy olyan összetett amino- vagy nukleinsav, ami egyéb kis molekulákkal képes kötésbe lépni oly módon, hogy a saját másolata épül ki rajta.

Pl. a replikátornak van olyan vége, ami úgy végződik, hogy -HOOC, egy szabad elektronokkal rendelkező szétatomban. Ez magához tud építeni a saját tükörképeként egy -COOH csoportot.

Több milliárd év alatt egy egész bolygónyi ilyenből nem kizárt, hogy létre tudott jönni egy olyan, ami kisebb-nagyobb hibákkal saját magát állítja elő szabadon lebegő kisebb molekulákból, aztán mivel így már túl nagy lett, kettétörik, és így már két replikátor van. Abból aztán négy, aztán nyolc, míg szép lassan az egész óceánban elfogynak a kis szerves molekulák és mindenhol a replikátor kisebb-nagyobb hibákkal rendelkező másolatai fognak lebegni.

A sejhártya lényegében egy lipidburok, egy egyszerű szerves láncból álló molekula, aminek egyik vége hidrofób (vizet taszító) másik vége hidrofil (vizet vonzó).

Egy szerves anyagokkal teli őslevesben simán létrejöhetnek kémiai módon ilyen lipidcseppek. Lehet, hogy az első sejtek úgy jöttek létre, hogy egy replikátormolekula belekerült egy ilyen cseppbe, amikor lemásolta magát, a másola magával vitte a csepp egy részét ahogy leszakadt az erdetiről és idővel annyira sikeres volt a "pucér" replikátorokkal szemben, hogy a szelekció miatt megjelentek olyan replikátorok is, amik maguknak állítják elő ezt a lipidburkot, ami később rendes sejthártyává fejlődött.

Érdemes megfigyelni a prokariótákat, tehát a baktériumokat és az archeákat. Ezek az eukarióta sejteknél egyszerűbb lények. DNS-ük például sejtmag helyett szabadon lebeg a citoplazmában, egyetlen sejtszervük a ribozóma, ami lényegében nem más, mint egy speciális RNS-köteg, tehát lényegében most se nagyon mások, mint egy lipidburokkal körbevett replikátor. Ezeknél már jól látható, hogy egyszerű szerves molekulákból hogyan alakulhat ki egy élőlény.

A #9-es válasz videója nagyon érdekes. Emlékszem rá, hogy ezt a jelenséget már 5 éves koromban is megfigyeltem a fürdőkádban:

Amikor vékony szappanhabréteg volt a víz tetején azzal szórakoztam, hogy felszaggatom a kezemmel a szappanhabréteget kis kör alakú részekre, és mindig láttam, hogy a nagyobb habdarabok odamennek a kicsikhez és megeszik őket, meg két nagyobb is fuzionál egymással. Emlékszem, hogy azon gondolkoztam, hogy "Ezek élnek?"