Să examinăm cu atenţie ceea ce nu se vede — Ce descoperim?

CE REZULTATE obţin oamenii când se folosesc de noile invenţii ca să ridice cortina, cum s-ar zice, reuşind să vadă ceea ce înainte nu au văzut? Ei pot să stabilească cu o anumită precizie lucruri care înainte fuseseră necunoscute. — Vezi chenarul de mai jos.

Cândva se credea că Pământul este centrul Universului. Dar cu ajutorul telescopului s-a observat că planetele, inclusiv Pământul, se rotesc în jurul Soarelui. În timpurile moderne, odată cu inventarea microscoapelor puternice, oamenii au examinat chiar şi atomul şi au văzut cum anumite tipuri de atomi se combină cu alte tipuri pentru a forma ceea ce se cheamă molecule.

Să examinăm compoziţia unei molecule de apă, o substanţă indispensabilă vieţii. Datorită modelului lor, doi  atomi de hidrogen se vor combina într-un mod unic cu un singur atom de oxigen pentru a forma o moleculă de apă — fiecare picătură de apă fiind compusă din miliarde de molecule! Ce putem învăţa din examinarea unei molecule de apă şi din modul în care se comportă aceasta în diverse condiţii?

Apa, o minune

Deşi picăturile de apă luate în parte par foarte simple, apa este o substanţă extrem de complexă. De fapt, autorul de lucrări ştiinţifice dr. John Emsley, de la Colegiul Imperial din Londra (Anglia), a spus că apa este „una dintre cele mai cercetate substanţe chimice, care rămâne însă cel mai puţin înţeleasă“. În revista New Scientist se spune: „Apa este cel mai cunoscut lichid de pe Pământ, dar şi cel mai misterios“.

Dr. Emsley a explicat că, în pofida structurii simple a apei, „nimic nu e mai complicat în ce priveşte modul în care se comportă ea“. De exemplu, el a spus: „Compusul H2O ar trebui să fie gaz, . . . dar este lichid. În plus, când îngheaţă . . ., apa în stare solidă, adică gheaţa, pluteşte în loc să se scufunde“, cum ar fi de aşteptat în mod normal. În legătură cu acest mod neobişnuit de comportare, dr. Paul E. Klopsteg, fost preşedinte al Asociaţiei Americane pentru Dezvoltare Ştiinţifică, a făcut următoarea observaţie:

„Acest lucru pare a fi un proiect remarcabil în vederea întreţinerii vieţii subacvatice, de exemplu, a peştilor. Gândiţi-vă ce s-ar întâmpla dacă apa, pe măsură ce s-ar răci până atinge punctul de îngheţ, nu s-ar comporta aşa cum am descris. S-ar forma gheaţă şi ar continua să se formeze până când ar cuprinde tot lacul, distrugând toată sau aproape toată viaţa subacvatică“. Dr. Klopsteg a afirmat că acest comportament neaşteptat al apei este „dovada existenţei unei minţi măreţe, care a avut un scop când a lucrat universul“.

Potrivit revistei New Scientist, cercetătorii sunt de părere că acum înţeleg motivul pentru care apa se comportă în acest mod ciudat. Ei au realizat primul model teoretic care prevede cu exactitate dilatarea apei. „Explicaţia pentru acest mister constă în faptul că atomii de oxigen sunt aşezaţi la distanţă în interiorul acestor structuri“, au concluzionat cercetătorii.

Nu este acest lucru uluitor? O moleculă aparent atât de simplă este o provocare pentru înţelegerea omului. Şi gândiţi-vă că, în cea mai mare parte, corpul nostru este alcătuit din apă! Sesizaţi şi voi în această moleculă minunată, formată din doar trei atomi a două elemente, „dovada existenţei unei minţi măreţe, care a avut un scop când a lucrat“? Totuşi există multe alte molecule mult mai complexe decât o moleculă de apă, care este o moleculă extrem de mică.

Molecule foarte complexe

Unele molecule sunt compuse din mii de atomi ai multora dintre cele 88 de elemente care se găsesc în stare naturală pe pământ. De exemplu, o moleculă de ADN (abrevierea pentru acidul dezoxiribonucleic), care conţine informaţiile codificate pentru caracterele ereditare ale fiecărei fiinţe vii, poate avea milioane de atomi ai mai multor elemente!

Deşi este de o complexitate incredibilă, molecula de ADN are un diametru de numai 0,0000025 mm, fiind mult prea mică pentru a putea fi văzută fără ajutorul unui microscop puternic. Abia în 1944 oamenii de ştiinţă au descoperit că ADN-ul stabileşte caracterele ereditare ale unei persoane. Descoperirea a dat startul unor cercetări intensive asupra acestei molecule extrem de complexe.

Însă ADN-ul şi apa nu sunt decât două dintre multele tipuri de molecule ce intră în componenţa lucrurilor. Şi, întrucât există multe molecule care se găsesc atât în lucrurile însufleţite, cât şi în cele neînsufleţite, ar trebui oare să tragem concluzia că nu e decât un pas, sau o trecere, între ce are viaţă şi ce nu?

Mult timp, numeroşi oameni au crezut că aşa stau lucrurile. „În anii ’20 şi ’30, multe autorităţi în materie şi-au exprimat în mod concret speranţa că o mai mare cunoaştere în domeniul biochimiei va umple această prăpastie“, a explicat microbiologul Michael Denton. Dar ce s-a descoperit cu trecerea timpului?

Viaţa e ceva deosebit, fără egal

Deşi oamenii de ştiinţă se aşteptau să descopere unele etape intermediare, de tranziţie, adică o serie de paşi treptaţi între  ce are viaţă şi ce nu are viaţă, Denton a arătat că, „la începutul anilor ’50, după descoperirile revoluţionare din domeniul biologiei moleculare, s-a dovedit, în cele din urmă“, că între cele două categorii de lucruri există o prăpastie evidentă. Făcând referire la un fapt remarcabil care acum devenise clar pentru oamenii de ştiinţă, Denton a continuat:

„Acum ştim nu numai că există o prăpastie între lumea vie şi cea nevie, dar şi că ea reprezintă o discontinuitate fundamentală şi cea mai evidentă dintre toate discontinuităţile din natură. Între o celulă vie şi cel mai complex sistem nonbiologic, cum ar fi un cristal sau un fulg de zăpadă, există cel mai uriaş abis absolut ce poate fi imaginat“.

Aceasta nu înseamnă că e uşor să se creeze o moleculă. În cartea Molecules to Living Cells se arată că „sinteza componentelor unei molecule mici este un proces complex“. Însă în continuare se spune că obţinerea unor asemenea molecule „e floare la ureche în comparaţie cu ceea ce trebuie să fi urmat ca să apară prima celulă vie“.

Celulele pot trăi ca organisme vii de sine stătătoare, cum sunt bacteriile, sau pot funcţiona ca părţi componente ale unui organism pluricelular, cum este omul. În punctul de la sfârşitul acestei fraze ar putea încăpea 500 de celule de mărime medie. Prin urmare, nu e surprinzător că nu putem vedea cu ochiul liber cum funcţionează o celulă. Aşadar, ce se vede dacă folosim microscopul pentru a examina o celulă din organismul uman?

Celula: Întâmplare sau proiect?

Mai întâi de toate, nu putem să nu rămânem uimiţi de complexitatea celulelor vii. Un autor de lucrări ştiinţifice a făcut următoarea observaţie: „Chiar şi pentru dezvoltarea normală a celei mai simple celule vii trebuie să aibă loc în mod ordonat zeci de mii de reacţii chimice“. El a pus întrebarea: „Cum pot fi controlate, în acelaşi moment, 20 000 de reacţii ce au loc într-o celulă minusculă?“

Michael Denton a spus că până şi cea mai mică celulă vie este o „adevărată fabrică în miniatură, dotată cu mecanisme moleculare complicate, alcătuite din mii de piese minunat proiectate, compuse toate dintr-o sută de miliarde de atomi, cu mult  mai complicate decât orice maşină construită de om şi absolut fără egal în lumea neînsufleţită“.

Oamenii de ştiinţă rămân perplecşi în faţa complexităţii celulei, după cum reiese şi din numărul din 15 februarie 2000 al ziarului The New York Times: „Cu cât biologii înţeleg mai multe lucruri referitoare la celulele vii, cu atât li se pare mai descurajatoare sarcina de a stabili tot ce fac ele. O celulă medie din organismul uman este prea mică să poată fi văzută, însă, în orice clipă, până la 30 000 dintre cele 100 000 de gene ale ei sunt probabil activate şi dezactivate, îndeplinind sarcinile obişnuite legate de funcţionarea celulei sau reacţionând la mesajele primite de la alte celule“.

Times pune următoarea întrebare: „Cum ar putea fi analizată o maşinărie atât de micuţă, dar atât de complicată? Şi, chiar dacă printr-un efort extraordinar s-ar putea înţelege pe deplin o singură celulă umană, în organismul uman există cel puţin 200 de tipuri de celule“.

Într-un articol intitulat „Adevăratele mecanisme ale creaţiei“, apărut în revista Nature, se anunţa descoperirea unor micuţe motoare în interiorul fiecărei celule din organism. Acestea se rotesc pentru a crea adenozintrifosfat, sursa de energie a celulelor. Un om de ştiinţă a întrebat meditativ: „Ce-am putea realiza oare după ce aflăm cum să proiectăm şi să construim mecanisme moleculare asemănătoare sistemelor moleculare din celule?“

Gândiţi-vă puţin la capacitatea creatoare a celulei! Cantitatea de informaţii conţinută de ADN-ul unei singure celule a corpului nostru ar putea umple aproape un milion de pagini ca aceasta! Mai mult, de fiecare dată când o celulă se divide pentru a crea una nouă, exact aceleaşi informaţii sunt transmise noii celule. Cum credeţi că a ajuns ca fiecare celulă să conţină toate aceste informaţii — în total sunt 100 de bilioane de celule în corpul nostru? Este o întâmplare sau a fost mâna unui Mare Proiectant?

Poate că aţi ajuns la aceeaşi concluzie ca şi biologul Russell Charles Artist, care a spus: „În încercarea de a explica cum a apărut [celula] şi cum continuă ea să funcţioneze vom întâmpina probleme foarte mari, ba chiar imposibil de depăşit, dacă nu susţinem pe baza unei gândiri raţionale şi logice că o inteligenţă, o minte, a adus-o în existenţă“.

O ordine minunată

Cu mai mulţi ani în urmă, Kirtley F. Mather, pe atunci profesor de geologie la Universitatea Harvard, a ajuns la următoarea concluzie: „Nu trăim într-un univers al întâmplării sau al capriciului, ci într-unul al Legii şi al Ordinii. Administraţia sa este cât se poate de raţională şi merită cel mai mare respect. Să ne gândim la uluitoarea structură matematică a naturii care ne permite să-i atribuim fiecărui element al materiei câte un număr atomic, toate numerele atomice fiind cifre consecutive“.

Să analizăm pe scurt această „uluitoare structură matematică a naturii“. Printre elementele * cunoscute în antichitate se numără aurul, argintul, cuprul, staniul şi fierul. Arsenul, bismutul şi stibiul au fost identificate de alchimişti în evul mediu, iar mai târziu, în secolul al XVIII-lea, s-au descoperit multe alte elemente. În 1863 s-a folosit spectroscopul (un aparat care poate separa spectrul unic al culorilor pe care le emite fiecare element) pentru a identifica indiumul, acesta fiind al 63-lea element descoperit.

În acel timp, chimistul rus Dimitrie Ivanovici Mendeleev a ajuns la concluzia că aceste elemente nu au fost create la întâmplare. În cele din urmă, la 18 martie 1869, la o şedinţă a Societăţii de Chimie Ruse s-a citit tratatul său intitulat „Tabelul sistemului elementelor“. În acest tratat, el a afirmat: ‘Doresc să elaborez un fel de sistem care nu are la bază întâmplarea, ci un anume tip de principiu concret şi exact’.

În celebra sa lucrare, Mendeleev a făcut următoarea prezicere: „Trebuie să ne aşteptăm să mai descoperim multe elemente simple necunoscute; de exemplu, pe cele asemănătoare cu aluminiul şi siliciul, adică elemente având masa atomică cuprinsă între 65 şi 75“. Mendeleev a lăsat căsuţe libere pentru 16 elemente noi. Când i s-a cerut să aducă dovezi pentru această prezicere, el a răspuns: „N-am nevoie de dovezi. Legile naturii, spre deosebire de legile gramaticii, nu admit excepţii“. Apoi a adăugat: „Cred că, atunci când se vor găsi aceste elemente necunoscute prezise de mine, mai mulţi oameni ne vor acorda atenţie“.

Şi exact aşa s-a întâmplat! „În următorii 15 ani, descoperirea galiului, a scandiului şi a germaniului, ale căror proprietăţi se potriveau foarte bine cu cele prezise de Mendeleev, a confirmat veridicitatea tabelului periodic şi l-a făcut celebru pe autorul lui“, se arată în Encyclopedia Americana. În primele decenii ale secolului al XX-lea, toate elementele existente fuseseră descoperite.

Evident, aşa cum a remarcat chimistul Elmer W. Maurer, „această frumoasă ordonare nu este în nici un caz rezultatul unei întâmplări“. Iată ce observaţie a făcut John Cleveland, profesor de chimie, în legătură cu posibilitatea ca ordinea armonioasă a elementelor să fie rezultatul unei întâmplări: „Descoperirea ulterioară a tuturor elementelor a căror existenţă o prezisese [Mendeleev] şi faptul că ele aveau aproape aceleaşi proprietăţi prezise de el pur şi simplu exclude această posibilitate. Marele său principiu general n-a fost niciodată numit «o întâmplare a periodicităţii». Dimpotrivă, este vorba de «legea periodicităţii»“.

Un studiu atent asupra elementelor şi a modului în care se potrivesc unele cu altele pentru a forma toate lucrurile din univers l-a determinat pe renumitul fizician Paul Dirac, care a predat matematica la Universitatea Cambridge, să afirme următoarele: „Cineva ar putea rezuma situaţia spunând că Dumnezeu este un matematician excepţional şi că s-a folosit de matematici superioare pentru a construi Universul“.

Este într-adevăr fascinant să examinăm lumea nevăzută, atât la nivelul atomilor, al moleculelor şi al celulelor vii infinit de mici, cât şi la nivelul uriaşelor galaxii de stele care nu se pot vedea cu ochiul liber! Această analiză ne face să ne simţim mici. Ce efect are asupra voastră personal? Ce vedeţi reflectându-se în toate aceste lucruri? Vedeţi dincolo de ceea ce pot ochii voştri fizici să vadă?

[Notă de subsol]

^ par. 31 Sunt substanţe elementare, alcătuite din atomi de un singur tip. Pe pământ se găsesc în stare naturală doar 88 de elemente.

[Chenarul/Fotografiile de la pagina 5]

Prea rapid ca ochiul să vadă

Întrucât un cal aflat în galop se mişcă foarte rapid, unii bărbaţi din secolul al XIX-lea s-au lansat într-o dispută, şi anume dacă, la un moment dat, toate copitele calului se află sau nu ridicate de la pământ. În cele din urmă, în 1872, Eadweard Muybridge a început să facă experienţe cu aparatul fotografic, care mai târziu aveau să clarifice lucrurile. El a inventat o tehnică folosită la realizarea primelor filme.

Muybridge a aşezat o baterie de 24 de aparate fotografice, fixate unul lângă altul în linie. De fiecare obturator era legat un fir întins de-a curmezişul pistei de curse, astfel încât, când calul aflat în galop pe pistă lovea firul, deschidea obturatorul. În urma analizei fotografiilor făcute s-a descoperit că existau momente când calul avea toate picioarele ridicate de la pământ.

[Provenienţa fotografiilor]

Prin amabilitatea George Eastman House

[Legenda fotografiei de la pagina 7]

De ce apa îngheţată pluteşte în loc să se scufunde?

[Legenda fotografiei de la pagina 7]

O moleculă de ADN are un diametru de 0,0000025 mm, însă informaţiile pe care le conţine ar putea umple un milion de pagini

[Provenienţa fotografiei]

Model de ADN realizat pe calculator: Donald Struthers/Tony Stone Images

[Legenda fotografiei de la pagina 8]

În fiecare celulă din organism — în total există 100 de bilioane de celule — au loc într-un mod ordonat zeci de mii de reacţii chimice

[Provenienţa fotografiei]

Copyright Dennis Kunkel, University of Hawaii

 [Legenda fotografiilor de la pagina 9]

Chimistul rus Mendeleev a ajuns la concluzia că elementele nu au fost create la întâmplare

[Provenienţa fotografiilor]

Prin amabilitatea National Library of Medicine