ADN – limbajul hazardului sau al Creatorului? Florin Ghețu

Deși toate estimările nu sunt decât o picătură în ocean, progresul știinţific în descifrarea mecanismelor moleculare prin care funcţionează celulele și înţelegerea moleculei ADN nu pot fi considerate altfel decât revoluţionare. În seria de articole „Genetică și evoluţie“, pe care o lansăm în această ediţie a revistei, vom analiza impactul acestor descoperiri asupra perspectivelor evoluţionistă și creaţionistă asupra originii vieţii.

Pe toate palierele știinţifice care au legătură cu subiectul, de la geologie, arheologie și paleoantropologie până la filozofia știinţei și cosmologie, există astăzi doar o minoritate restrânsă de cercetători care susţine existenţa unui Creator inteligent al vieţii. Ideea provoacă și irită un tot mai intransigent cor știinţific, unit în jurul unei teorii centrale, dincolo de toate variaţiile și schismele ei interne: hazardul este marele autor al vieţii, unealta sa principală fiind selecţia naturală. Aceasta este teoria evoluţiei prin selecţie naturală.

După cum este și firesc, în centrul controversei dintre evoluţionism și creaţionism se află știinţele vieţii și, în general, biologia. Recent însă, atenţia s-a mutat tot mai mult către câteva discipline cu o dezvoltare spectaculoasă în ultimele decenii, și anume genetica și biologia moleculară și celulară. Descoperirile din aceste domenii, produse într-un ritm ameţitor și interpretate aproape exclusiv dintr-o perspectivă evoluţionistă, au impus o serie de idei și clișee în spaţiul public. Cine nu a auzit măcar o dată sintagme precum: „omul este 98% genetic identic cu cimpanzeii“ sau „noi studii genetice detaliază arborele vieţii“ sau „genetica îl confirmă pe Darwin“ și altele asemenea?

Prin acest articol marcăm, așadar, debutul unei serii intitulate „Genetică și evoluţie“, care va încerca să popularizeze o altă cheie de înţelegere a marilor descoperiri din genetică și biologia moleculară. În articolele care vor urma ne vom concentra, de asemenea, și pe o critică raţională a perspectivei evoluţioniste asupra problemei complexităţii vieţii.

Celulele noastre

Din punct de vedere biologic, omul este un organism multicelular complex. În funcţie de calităţile fizice proprii fiecărui individ (înalt, scund, slab, gras, sănătos, bolnav), componenta celulară a corpului uman poate varia destul de mult. În medie, totuși, se estimează că organismul unui adult are peste 37 de trilioane de celule. Cât de mare este acest număr? Dacă am putea număra câte 100 de celule în fiecare secundă, fără oprire, ne-ar trebui aproape 12 mii de ani pentru a ajunge la 37 de trilioane de celule! Dar chiar și acest număr nu spune totul deoarece, de-a lungul vieţii, în organismul nostru ajung să trăiască mult mai multe celule datorită procesului continuu de regenerare celulară. La intervale diferite de timp, în raport cu tipul și funcţia lor, celulele mor și sunt înlocuite cu altele noi. Astfel, exceptând neuronii și alte câteva tipuri de celule, cu greu se poate găsi în întregul organism uman o celulă mai „bătrână“ de 10 ani.

Complexitatea dispunerii celulelor în corpul omenesc este uimitoare: dacă e să privim doar la sistemul circulator, celulele noastre sunt permanent irigate printr-o vastă reţea de vase de sânge cu o lungime incredibilă, estimată la 95.000 de km, ce reprezintă de aproximativ două ori și jumătate circumferinţa Pământului la Ecuator.

Și sistemul nervos este cât se poate de impresionant. Dacă am pune cap la cap toţi neuronii care inervează corpul uman, exceptând creierul, am ajunge la o lungime de circa 70 de km, adică aproximativ perimetrul orașului București. Cât despre creier, din totalul de celule al unui organism, acesta conţine peste 100 de miliarde de celule nervoase, care realizează între ele conexiuni sinaptice de ordinul a o sută de trilioane, prin care se transmit semnale electrice cu o viteză ce poate depăși 400 km/h. Acest complex uriaș de neuroni, sinapse și semnale electrice formează, doar parţial înţeles de știinţă, suportul biologic al tuturor funcţiilor cognitive, al raţiunii, emoţiilor, conștiinţei.

Celulele noastre, care nu sunt ale noastre

Însă aceste date uimitoare despre celulele noastre sunt doar începutul. Fată de numărul de celule proprii, corpul nostru găzduiește de până la zece ori mai multe celule care nu sunt ale noastre, care ne sunt străine: bacterii și alte microorganisme care trăiesc în noi și pe noi și cu care avem, în general, o relaţie benefică de simbioză. Ele nu au materialul nostru genetic și nu provin în niciun fel din mecanismul de reproducere sexuată prin care a apărut corpul nostru, ci sunt adăugate pe parcurs din mediul exterior: mai întâi de la mamă, în timpul dezvoltării fătului și prin alăptare, iar apoi prin contact cu mediul înconjurător.

Aceste microorganisme (în special bacterii, dar și reprezentanţi din regnul Fungi și Archaea) sunt grupate sub denumirea generică de microbiom uman. Deși rolul lor exact este încă intens cercetat, este cert că ele găsesc în corpul nostru un mediu propice și că oferă, în schimb, un ajutor de multe ori esenţial în digestie, în diverse procesări chimice sau în lupta cu alţi microbi dăunători. Dimensiunea microbiomului existent într-un om este estimată la minim 100 de trilioane de microorganisme, dar acestea sunt de regulă mult mai mici decât celulele noastre. Astfel, dacă ar fi să le adunăm pe toate la un loc, ar ocupa un volum cam cât… un bol de supă.

Armatura organismelor

Deși celulele noastre au capacitatea de a se lega între ele formând ţesuturi, aceste legături sunt insuficient de puternice pentru a da formă și rezistenţă structurală organelor și corpului în general. Pentru asta există o întreagă reţea fibroasă, exterioară celulelor, formată în principal din carbohidraţi și proteine lungi precum colagenul și elastina. Aceasta este matricea extracelulară și ea formează o armatură a ţesuturilor, un mediu structurat în care celulele se ancorează.

Pe lângă rolul morfo-structural evident, matricea extracelulară are un rol extrem de important în dezvoltarea organismului, în mecanismele de vindecare a ţesuturilor sau în procesul de menţinere a organelor în stare de funcţionare în condiţii normale (homeostaza). Matricea extracelulară este secretată și întreţinută de o clasă specială de celule, numite celule fibroblaste. Exemplul cel mai facil al rolului reţelei extracelulare este dat de sistemul nostru osos (scheletul). Deși oasele conţin și celule, acestea au doar funcţie de întreţinere și de formare a reţelei extracelulare osoase, compusă în principal din proteine sub formă de fibre de colagen și minerale. Matricea extracelulară osoasă este principalul constituent al oaselor și cea care le conferă forma și rezistenţa structurală formidabilă.

Dacă am asemănă dimensiunea medie a unei celule umane cu dimensiunea unui măr, atunci mărimea unei bacterii din microbiom ar varia între un sâmbure de măr și o cireașă, iar proteinele ce compun matricea extracelulară ar arăta precum niște fire extrem de subţiri de păr. Păstrând proporţiile, în acest caz un om ar avea o înălţime de cel puţin… 10 km.
Cu ce putem asemăna celulele?

Ca unităţi componente de bază, despre care, în timpul lui Darwin, se credea că au doar o minimă complexitate internă, celulele au fost asemănate deseori cu niște cărămizi din care am fi alcătuiţi. O asemenea comparaţie, deși ne ajută să cuprindem mai ușor imaginea de ansamblu, este totuși inexactă și nedreaptă în raport cu ceea ce cunoaștem în prezent despre celule. Există cel puţin trei elemente care probează această concluzie.

În primul rând, biologia celulară ne-a demonstrat că, departe de a fi simple cărămizi aproape ireductibile structural, celulele prezintă un foarte mare nivel de complexitate și organizare internă. O simplă celulă eucariotă, anonimă între trilioanele de celule ale corpului nostru, poate fi ușor comparată, la nivel de complexitate și sofisticare, cu importante realizări tehnice precum un submarin militar sau o extinsă fabrică de componente mecanice.

În al doilea rând, spre deosebire de cărămizi, celulele sunt de mai multe tipuri, care se aseamănă foarte puţin între ele. De la aspectul dendritic al neuronului la forma suplă și lungă a celulei musculare și până la formele greu definibile ale celulelor care secretă diverse substanţe, în corpul nostru există peste 200 de tipuri majore de celule, extrem de variate ca formă și funcţie. Această diversitate de celule este unită doar în caracteristici majore, cum ar fi faptul că ele deţin același material genetic (ADN) sau că sunt cele mai mici unităţi biologice care se pot reproduce independent.

Nu în ultimul rând, un edificiu din cărămizi nu se construiește singur și nu se repară singur. Marile realizări arhitecturale umane reprezintă structuri care au necesitat un uriaș efort de inteligenţă, energie și logistică pentru a fi create: planuri, simulări, șantiere, prefabricate etc. Unităţile componente de bază, „cărămizile“, au fost puse la locul lor de factori de inteligenţă și de forţă externi lor și doar acești factori externi sunt capabili să opereze modificări, în caz de reparaţii sau mentenanţă. Nu la fel stau lucrurile cu organismele vii. Planul care a produs organizarea și dezvoltarea oricărui corp multicelular este complet „codificat“ în fiecare celulă în parte, iar celulele sunt suficient de inteligente nu numai pentru a construi corpul multicelular, ci și pentru a-l menţine în stare de funcţionare și pentru a-l repara la nevoie.

Se întâmplă ca și cum un autoturism așezat lângă niște grămezi de materii prime (minereuri feroase și neferoase, plastic, petrol etc.) începe să înglobeze aceste materii prime, să le proceseze și să se transforme gradual, dar rapid într-o… fabrică de autoturisme – la început mai mică, apoi, încet-încet, o unitate industrială imensă, complet automatizată, care produce mii de autovehicule asemănătoare cu cel de la care am pornit. Sună incredibil? Ei bine, cel mai probabil, acest exemplu subestimează serios complexitatea procesului de dezvoltare a unui organism multicelular cum este corpul uman.

ÃŽn interiorul celulei

În termeni foarte generali, o celulă eucariotă (tipul de celule proprii corpului nostru) este formată dintr-o membrană fosfolipidă exterioară, flexibilă, care desparte interiorul celulei de mediul exterior. Mediul lichid din interior se numește citoplasmă și, plutind în citoplasmă sau ancorate de citoschelet (scheletul celular), găsim peste 20 de tipuri de organe celulare.

În citoplasmă sunt dispersate, de asemenea, și majoritatea proteinelor produse de celulă, veritabile nanomașinării complexe care îndeplinesc aproape toate funcţiile celulei. Se estimează că celulele umane produc peste 250 de mii de tipuri diferite de proteine, adică un număr absolut impresionant de tipuri de mașinării moleculare și componente. În centrul celulei se află nucleul, locul în care sunt depozitate moleculele ADN, grupate în cromozomi.

Molecula ADN

Se cunoaște astăzi cu claritate faptul că atât planul general de construcţie al unui organism, cât și caracteristicile sale individuale sunt „codificate“ în moleculele ADN, grupate în cromozomi și copiate integral în nucleul fiecărei celule somatice a corpului nostru.

Molecula de acid dezoxiribonucleic (ADN) este compusă dintr-o înșiruire de componente chimice numite nucleotide (sau baze) care, împreună cu alte molecule atașate, formează cromatina – substanţă din care sunt formaţi cromozomii, unităţile organizatorice majore ale ADN-ului. Mai simplu, un cromozom este format, în principal, dintr-o moleculă de ADN, îmbogăţită cu tot felul de alte molecule ajutătoare. Un om are în fiecare celulă somatică aceleași 22 plus una perechi de cromozomi, fiecare pereche din cele 22 fiind formată dintr-un cromozom moștenit de la mamă și unul de la tată (a 23-a pereche e mai specială și determină sexul persoanei). Este foarte important de înţeles că fiecare celulă somatică a corpului unui om are exact aceleași 23 de perechi de molecule ADN ca oricare altă celulă somatică din corpul aceluiași om.

Dacă luăm în considerare doar câte un reprezentant al fiecărei perechi de cromozomi, cele 23 de molecule ADN conţin peste 3 miliarde de nucleotide (există 4 tipuri posibile de nucleotide, notate ca A, C, G și T, după iniţiala fiecărei molecule). Astfel, materialul genetic al unui om este echivalent cu o înșiruire lungă de peste 3 miliarde de caractere din mulţimea A, C, G și T. Dacă am transcrie acest „cod“ din baza 4 în baza 2, cu care lucrează computerele, am ajunge la 760 megaocteţi de informaţie, adică la aproximativ capacitatea unui CD. Pe de altă parte, dacă ar fi să întindem „ghemul“ de ADN dintr-o singură celulă am obţine o lungime de aproximativ 3 metri (o dimensiune gigantică în raport cu dimensiunile microspcopice ale nucleului în care stă împachetat acest ADN).

În acești 760 de megaocteţi întinși pe 3 metri liniari este cuprinsă toată informaţia care definește un om. De la planul general al corpului la caracteristicile lui individuale și până la modul de funcţionare și interacţiune al celulelor componente, totul este inclus în acest complex de informaţie.

Revoluţia cunoașterii din genetică și biologia moleculară, de care am amintit la început, are de-a face tocmai cu explorarea acestor procese extrem de complexe și bine organizate, care transformă informaţia din moleculele ADN în instrucţiuni de compunere și funcţionare ale celulelor individuale și ale corpului în general. Molecula ADN este, așadar, un veritabil limbaj de programare a vieţii, pe care omul abia a început să-l descifreze.

Ceasul și ceasornicarul

Un argument foarte cunoscut în dezbaterea dintre creaţionism și evoluţionism cu privire la originea vieţii, propus iniţial de filozoful creștin William Paley la începutul secolului al XIX-lea, este argumentul ceasului și ceasornicarului. În esenţă, acesta poate fi exprimat în felul următor: dacă într-o dimineaţă de vară v-aţi plimba pe plajă și aţi găsi în mulţimea de necuprins de firicele de nisip un obiect cu totul surprinzător precum un ceas, aţi ști imediat că acest ceas a fost la un moment dat gândit și creat de cineva, adică de un ceasornicar, și pus sau pierdut în locul unde l-aţi găsit. Dacă aţi găsi mai multe obiecte, să zicem o brichetă, un compas și un calculator de buzunar, v-aţi pune întrebări, poate, legate de împrejurările prin care au ajuns toate acestea pe plajă, dar sub nicio formă nu v-aţi gândi că aceste obiecte cu o complexitate funcţională avansată și cu un scop funcţional precis au ajuns să existe, cumva, fără să fi fost create de un autor inteligent.

Argumentul de mai sus este de bun-simţ. Mai mult, acest mod de gândire se bazează pe toată experienţa noastră legată de obiectele complexe funcţional – din punct de vedere al gândirii inductive, este știinţific să presupui existenţa unui creator inteligent al lucrurilor complexe, care slujesc unui scop precis. Este același principiu aplicat în cazul unor practici știinţifice respectabile: radioastronomii caută civilizaţii extraterestre analizând și cele mai mici semnale ieșite din comun care apar în zgomotul cosmic de unde radio; arheologii caută unghiuri și tipare surprinzătoare în fotografii din aer pentru a descoperi vestigii de mult pierdute; analiștii forţelor armate scrutează imagini vaste din satelit, atenţi la cele mai mici indicii care pot sugera prezenţa unei baze inamice ascunse sau a unor echipamente camuflate. Argumentul în favoarea existenţei unui Creator, derivat din însăși existenţa complexităţii funcţionale a vieţii, este, așadar, dincolo de toate controversele, un argument valid știinţific și explicaţia cea mai directă ce se poate aduce existenţei vieţii; argumentul este perfect inteligibili și de către un copil și se rezumă la următoarea formulare: viaţa presupune un Autor al vieţii așa cum un ceas presupune existenţa unui ceasornicar. Și, cu cât obiectul studiat este mai complex din punct de vedere funcţional, cu atât este mai mare probabilitatea existenţei unui creator al acelui obiect.

Teoria evoluţiei

Care este perspectiva evoluţionistă asupra incredibilei complexităţi a fenomenului numit viaţă? Teoria evoluţiei prin selecţie naturală se bazează, în primul rând, pe un principiu generalizator, și anume principiul pașilor mărunţi, făcuţi în perioade foarte lungi de timp. Ideea de bază este că, dacă există suficient timp, pașii mărunţi ai schimbărilor produse „la întâmplare“, pași „direcţionaţi“ de selecţia naturală, vor conduce inevitabil la acumularea de complexitate funcţională nouă, posibil avantajoasă în lupta pentru supravieţuire. Conform teoriei evoluţiei, argumentul ceas-ceasornicar nu este greșit în fond, ci trebuie doar „îmbogăţit“, în cazul organismelor vii, cu câteva elemente în plus.

Mai întâi, factorul timp: o simplă plimbare pe plajă într-o dimineaţă de vară este insuficientă, spun evoluţioniștii – ar trebui să studiem plaja pentru o îndelungă perioadă de timp pentru a observa cum a ajuns să existe acolo ceasul.

Apoi, trebuie ţinut cont că plaja nu este goală. Pe plajă nu se află doar un ceas, ci o multitudine de tipuri de ceasuri și alte obiecte care pot fi aparent aranjate de la simplu la complex, la fel cum în natură nu există un singur organism, ci o multitudine de organisme de multe tipuri, cu grade diferite de complexitate și care interacţionează între ele.

În final, trebuie avute în vedere componentele comune: ceasurile și celelalte obiecte de pe plajă sunt construite din subansambluri care par a fi comune sau cel puţin asemănătoare, la fel cum organismele multicelulare sunt construite din celule sau tipuri de organe care sunt asemănătoare.

Cu aceste trei adăugiri, teoria evoluţiei răspunde la argumentul ceas-ceasornicar în felul următor: nu doar un ceas a ajuns pe plajă fără să fi fost creat de un ceasornicar, ci un întreg ecosistem de ceasuri și alte mecanisme „au evoluat“ împreună, încet și fără un scop, de-a lungul a vaste perioade de timp. Iar ceasul găsit pe plajă nu reprezintă decât un „instantaneu de moment“ al acestui proces și, astfel, doar „pare“ inexplicabil fără existenţa unui ceasornicar.

Bătălia pentru raţiune

Pentru mii de ani, omul s-a bucurat de un nivel de înţelegere incomparabil mai mic al complexităţii vieţii și, în încercarea de a se cunoaște pe sine și mediul înconjurător, a fost limitat de ceea ce putea cuprinde cu simţurile și puţinele sale cunoștinţe. De-a lungul veacurilor, rezultatul acestei contemplări a fost însă aproape unanim același: uimire și recunoștinţă pentru un Creator, mai mult sau mai puţin cunoscut. În paginile Vechiului Testament, regele David sintetizează astfel problema în unul din psalmii săi: „Tu mi-ai întocmit rinichii, Tu m-ai ţesut în pântecele mamei mele: Te laud că sunt o făptură așa de minunată. Minunate sunt lucrările Tale, și ce bine vede sufletul meu lucrul acesta!“ (Psalmii 139:13-14).

Până acum circa un secol și jumătate, aceasta era atitudinea „raţională“ pentru majoritatea oamenilor învăţaţi, și nu numai. Existenţa unui Creator al vieţii era acceptată ca o necesitate logică. Între timp, familia umană a avansat enorm mai ales în înţelegerea felului în care funcţionează viaţa; dar, în ciuda descoperirii complexităţii incredibile care o guvernează, înţelegere la care regele David nici nu visa, lumea de astăzi este totuși tributară unei credinţe diametral opuse credinţei lui David.

De ce argumentul în favoarea nevoii existenţei unui Creator, care reiese din însăși complexitatea funcţională uimitoare a vieţii, este astăzi mai slab decât atunci când știam mai puţin? De ce teoria dezvoltării vieţii din hazard, adică teoria evoluţiei, a devenit noua opţiune „raţională“ a lumii în care trăim, tocmai acum, când știm mai mult decât oricând care sunt proporţiile colosale ale complexităţii organismelor? În articolele viitoare vom analiza în detaliu perspectiva evoluţionistă asupra complexităţii organismelor vii și o vom supune unei critici raţionale, în lumina marilor descoperiri din genetică și biologia moleculară.

Sursa: semneletimpului.ro