fbpx
Ilustracija / Pexels

Prije više milijardi godina maleni dijelovi mrtvog svemira spojili su se i na trenutak postali nešto drugo

Autor: Zlatko Govedić / 7dnevno

Jeste li svjesni da se u ovom trenutku nalazite na samom rubu života i smrti, čak i ako ste “savršeno” zdravi? Vjerojatno to ne osjećate, a još manje razmišljate o tome. No u vašem se tijelu svake sekunde odvija enormna količina aktivnosti koja nikada ne može prestati. Slikovito si to možete predočiti ovako: zamislite da se pokušavate spustiti po pokretnim stubama koje se pak neumoljivo kreću prema gore. Vaš pokušaj da se spustite predstavlja samokopirajuće procese vaših stanica, dok automatski uspon stuba predstavlja zakone fizike koji vas vode prema gore. Biti živ znači biti u pokretu, ali nikada ne stići nikamo. Ako dođete do vrha pokretnih stuba, padanje više nije moguće i zauvijek ste mrtvi. Iako to ne želimo čuti, zakoni svemira žele da dosegnete vrh. Pa kako to onda izbjeći? I zašto ste uopće živi?

Stupanj nereda

Sav se život temelji na stanici. Stanica je komadić mrtvog svemira koji se odvojio od ostatka kako bi neko vrijeme mogao raditi nešto svoje. Kada se to razdvajanje prekine, ona umire i ponovno se pridružuje ostatku mrtvog svemira. Nažalost, svemir bi želio da se život završi. Da se našalimo, iz nekog razloga nije ljubitelj uzbudljivih stvari, već pokušava biti što dosadniji. Taj princip nazivamo “entropija” i to je temeljno pravilo našeg svemira koje je, inače, prilično komplicirano i kontraintuitivno.

Entropija (S) pojam je koji je 1865. uveo njemački teorijski fizičar Rudolf Clausius (1822.-1888.), a predstavlja termodinamičku funkciju stanja sustava kojoj beskonačno mala promjena između dva beskonačno bliska ravnotežna stanja termodinamičkog sustava odgovara količniku topline razmijenjene u povratnom procesu kojim sustav prelazi iz jednog stanja u drugo i apsolutne temperature. Drugim riječima, entropija je termodinamička veličina koja opisuje stupanj nereda. Ona je funkcija stanja, što znači da ovisi samo o konačnom i početnom stanju sustava, a može imati pozitivnu i negativnu vrijednost.

Prema tome, stvarni procesi u prirodi uvijek su nepovratni, što znači da entropija uvijek raste. Ona je specifična u odnosu na ostale fizikalne veličine po tome što određuje smjer vremena u makroskopskom svijetu. Stvarni smjer vremena je onaj u kojem se entropija makroskopskih sustava povećava ili ostaje ista. Zbog toga je, kao filozofsku implikaciju entropije, engleski fizičar Arthur Stanley Eddington (1882.-1944.) uveo pojam “strijele vremena”.

Stanica je ispunjena milijunima proteina i jednostavnijih molekula poput vode. Tisuće složenih, samokopirajućih procesa događaju se stotinama tisuća puta svake sekunde. Da bi ostala živa, ona neprestano mora raditi na tome da se ne postigne entropija. Stanica mora održavati odvojenost od ostatka svemira. To čini, primjerice, održavanjem koncentracije određenih molekula različitom iznutra i izvana, i to aktivnim ispumpavanjem viška molekula. Da bi to mogla činiti, stanici je potrebna energija.

Energija je sposobnost aktivnosti svemirskih pojava, za pomicanje, manipulaciju stvarima oko sebe ili za stvaranje promjene. Ta se sposobnost ne može ni stvoriti ni uništiti. Postavljena količina energije u svemiru nikada se neće promijeniti. Ne znamo zašto je tomu tako, ali znamo da jest.

Matična zvijezda

Prije više milijardi godina, jedan od najvažnijih izazova za prva živa bića bio je dobiti korisnu energiju. O prvim stanicama ne znamo puno, osim da su energiju dobivale iz jednostavnih kemijskih reakcija. Pronašle su sustav prijenosa energije: energetski gradivni blok života, molekulu “adenozin trifosfat”, tj. ATP.

Njegova struktura čini ga jedinstveno učinkovitim u prihvaćanju i oslobađanju energije. Kada stanici treba energija, primjerice za ispumpavanje molekula ili za popravak slomljenog mikrostroja, ona može razbiti ATP i upotrijebiti kemijsku energiju za rad i stvaranje promjena.




Zbog toga su živa bića sposobna raditi stvari.

Ne znamo kada je i kako točno nastala prva molekula ATP na zemlji, no svako živo biće koje poznajemo koristi se ATP-om, ili nečime veoma sličnim, kako bi održavalo svoj interni stroj. To je presudno za gotovo svaki proces. Biljke, gljive, bakterije i životinje trebaju preživjeti, a bez ATP-a nema života na Zemlji, vjerojatno ni drugdje u svemiru. Iako je razgradnja kemikalija za dobivanje energije lagodno rješenje, rani je život propustio najveći raspoloživi izvor energije – našu matičnu zvijezdu.

Sunce spaja atome i zrači fotone koji nose energiju u Sunčev sustav. No ta je energija sirova i neprobavljiva. Treba je doraditi. Nakon stotina milijuna godina evolucije, konačno je stanica shvatila kako “jesti Sunce”. Apsorbirala je zračenje i velik dio njega pretvorila u uredne male kemijske pakete kako bi ih iskoristila za održavanje života. Taj proces nazivamo – fotosinteza!

Mali strojevi

Stanica uzima foton koji nosi elektromagnetsku energiju pa iskorištava dio te energije za spajanje i kombiniranje različitih molekula. Elektromagnetska energija pretvara se u kemijsku energiju pohranjenu u molekuli ATP.




Taj je postupak postao još bolji jer su neke stanice naučile stvarati bolja kemijska pakiranja: glukozu, tj. šećer. Lako se razgrađuje, ima puno energije, a i prilično je ukusan. To je tako prikladno da su neke stanice odlučile da umjesto sve te “dosadne fotosinteze”, naprosto progutaju druge stanice i uzmu im glukozu i ATP. To se naveliko smatra jednom od najvećih “izdaja” u evolucijskoj povijesti. Fotosintetizirajuće stanice uglavnom mogu iskoristiti energiju na svojim površinama koje im ograničavaju maksimalnu proizvodnju energije, a samim time i njihovu evoluciju.

Dakle, vrijeme je prolazilo. Neke su stanice stvarale šećer, druge su ih jele. Evolucija je učinila svoje, ali sve u svemu, stvari su ostale gotovo iste stotinama milijuna godina… sve dok jednog dana jedna stanica nije pojela drugu, a da je pritom nije ubila. Umjesto toga, postali su jedna stanica!

Toga se dana ništa nije promijenilo, ali Zemlja će odonda zauvijek biti drukčija. Ta je stanica postala pretkom svih životinja na ovom planetu: riba, žaba, zmija, kokoši, ježeva, kitova i, dakako, nas! Apsolutno svako živo biće može pratiti svoje postojanje do tog trenutka.

Spajanje dvaju živih bića iznimno je važno jer kada su te dvije stanice postale jedno, postale su puno moćnije. Prethodno neovisna ćelija iznutra, mogla je prestati pokušavati preživjeti i mogla se koncentrirati na jedno – stvaranje ATP-a. Postala je snaga nove stanice – prvi mitohondrij. Posao stanice domaćina pak postao je osiguravanje preživljavanja u opasnom svijetu te opskrbljivanje mitohondrija hranom.

Mitohondriji u osnovi preokreću fotosintezu, u slično složenom procesu. Uzimaju molekule šećera koje smo dobili jedući druga živa bića, sagorijevaju ih kisikom i prekursorima, kako bi stvorili nove, energetski bogate molekule ATP-a. Inače, prekursor je bilo koji kemijski reaktant koji sudjeluje, neovisno o metodi, u bilo kojoj fazi proizvodnje bojnog otrova. To uključuje i bilo koju ključnu komponentu binarnog ili višedijelnog kemijskog sustava.

Taj postupak djeluje poput male peći koja izbacuje otpadne tvari poput ugljikova dioksida, vode i malo kinetičke energije koju doživljavate kao tjelesnu toplinu. Ta prva podjela rada značila je da nova stanica ima na raspolaganju više energije nego bilo koja stanica prije, što je značilo i više mogućnosti za evoluciju kako bi se omogućile složenije stanice.

U nekom su trenutku te stanice počele stvarati male skupine ili zajednice koje su dovele do višestaničnog života te na koncu – do nas!

Danas smo mi gomila bilijuna stanica, od kojih je svaka ispunjena desecima, ako ne i stotinama malih strojeva koji vam pružaju korisnu energiju da ostanete živi. Ako se taj postupak prekine, čak i na nekoliko minuta, umrijet ćete.

Čudna molekula

Ali ako je život tako krhak, ne bi li bilo dobro pohraniti ATP, kao što skladištimo šećer u svojim masnim stanicama, pa da ne umremo ako na neko vrijeme prestanemo disati? Čak i jednostavna bakterija poput vrste Escherichia coli stvara ATP oko 50 puta više od vlastite mase za svaku diobu stanice.

Dakle, bilijunima naših stanica treba puno ATP-a da nas održi na životu. Naše tijelo svakodnevno proizvodi i pretvara oko 90 milijuna milijardi milijarda molekula ATP-a, što otprilike odgovara ukupnoj masi cijeloga tijela! Dakle, treba nam količina ATP-a mase jednoga čovjeka da bismo preživjeli samo jedan dan.

U osnovi je čak nemoguće pohraniti dovoljno ATP-a da nas održi tek nekoliko minuta. Molekula ATP-a zaista je dobra za brzo prebacivanje energije, ali je veoma neučinkovita za čuvanje jer ima samo jedan posto energije molekule glukoze u tri puta većoj masi.

Dakle, ATP se neprestano proizvodi i prilično brzo troši. Čudna je to molekula. Potrebna je da bismo preživjeli u svakom trenutku. Čak će nas i kratka stanka ubiti. A na sve to, moramo je izraditi sami! To je kao da vozimo automobil punom brzinom dok u prtljažniku proizvodimo gorivo smećem koje kupimo s ceste.

Koliko nam je poznato, sve je to počelo prije više milijardi godina, kada su se maleni dijelovi mrtvog svemira spojili i na trenutak postali nešto drugo. Od tog trenutka do dana današnjeg traje naša borba da nas pokretne stube ne dovedu do vrha.

Bez brige, u jednom ćemo se trenutku ponovno stopiti s ostatkom mrtvog svemira. No dotad pokušajte uživati u svakom trenutku života. Učinite svoj bijeg od vrha stuba što zanimljivijim.

Autor:Zlatko Govedić / 7dnevno
Komentari odražavaju stavove njihovih autora, ali ne nužno i stavove portala Dnevno.hr. Molimo čitatelje za razumijevanje te suzdržavanje od vrijeđanja, psovanja i vulgarnog izražavanja. Portal Dnevno.hr zadržava pravo obrisati komentar bez najave i/li prethodnog objašnjenja.