Prawdopodobieństwo spontanicznego powstania życia

Ponieważ komórka jest podstawową jednostką żywych organizmów, warto zastanowić się nad prawdopodobieństwem jej spontanicznego powstania. Problem ten ma istotne znaczenie dla ewolucji. Ewolucja organizmów żywych jest bowiem niemożliwa bez istnienia żywej komórki. Jeśli więc okaże się, że spontaniczne powstanie komórki jest niemożliwe, cała koncepcja traci wtedy sens i upada.

Żywa komórka jest niezwykle złożoną jednostką, a zatem żeby obliczyć prawdopodobieństwo jej spontanicznego powstania, musimy przyjąć pewne upraszczające założenia. Będą to założenia na korzyść teorii ewolucji.

Zamiast obliczyć prawdopodobieństwo spontanicznego powstania komórki, obliczamy prawdopodobieństwo spontanicznego powstania tylko jednej z wielu molekuł życia wchodzących w budowę żywej komórki. Jeżeli spontaniczne powstanie takiej molekuły okaże się niemożliwe, ewolucja żywej komórki musi być również uważana za niemożliwą. Podstawowymi molekułami życia są białka. Każda molekuła białka składa się z wielu tysięcy atomów. Białka są dużymi molekułami i na pierwszy rzut oka wyglądają niezwykle skomplikowanie. Jednakże ich budowa okazuje się prosta. Składają się one z oddzielnych podzespołów, którymi są aminokwasy. Aminokwasy w molekule białka ułożone są liniowo, tzn. jeden za drugim, jak litery w słowie. Białka można więc porównać do słów, albo raczej do całych zdań, ponieważ jedna molekuła białka może zawierać bardzo dużą ilość aminokwasów („liter”).

Wszystkie białka w żywych organizmach zbudowane są tylko z 20 rodzajów aminokwasów, tak jak wszystkie słowa, np. w języku polskim, zbudowane są z pewnej niewielkiej liczby liter.

Niektóre białka są dłuższe, niektóre krótsze. Na ogół białka są długimi „słowami”, posiadającymi 100 lub więcej aminokwasowych „liter”. Funkcja białka w organizmie żywym zależy od porządku, ilości i rodzaju aminokwasów użytych do ich budowy, tak jak znaczenie słowa lub zdania zależy od sposobu ułożenia oddzielnych liter. (Tu jednak analogia się kończy, ponieważ funkcja białka zależy również od struktury przestrzennej tej złożonej molekuły).

Możemy więc teraz zapytać, jakie jest prawdopodobieństwo spontanicznego powstania chociaż jednej molekuły białka, tzn. jakie jest prawdopodobieństwo, że oddzielne aminokwasy ułożą się w określoną molekułę („słowo” o wymaganym znaczeniu). (Jeżeli chodzi o ścisłość, powinniśmy obliczyć prawdopodobieństwo powstania molekuły posiadającej zapis genetyczny, tzn. molekuły DNA. Byłoby to jednak na niekorzyść teorii ewolucji, ponieważ nawet prosta molekuła DNA jest bardziej złożona niż proste białko).

Zanim jednak obliczymy to prawdopodobieństwo, musimy podkreślić, że przyjęliśmy jeszcze inne założenie, również na korzyść teorii ewolucji. Założyliśmy, że mamy już gotowe aminokwasy i to w wystarczających ilościach.

Założenie to nie jest trywialne, ponieważ same aminokwasy są również złożonymi molekułami, składającymi się z oddzielnych pierwiastków chemicznych; wodoru, węgla, azotu, tlenu i siarki, ułożonych w specyficzny sposób. Można się spodziewać, że prawdopodobieństwo istnienia tych złożonych molekuł w jednym miejscu w wystarczających ilościach wymaganych do spontanicznego formowania się cząstek białka jest znikome. Pomimo to, na korzyść teorii ewolucji zakładamy, że z istnieniem i z zapasem aminokwasów nie ma problemu.

Zanim podamy rozwiązanie postawionego zagadnienia, posłużmy się paroma przykładami ilustrującymi zagadnienie prawdopodobieństwa. Jaką szansę (prawdopodobieństwo) mamy, że rzucając monetę upadnie ona na określoną stronę? Ponieważ moneta ma dwie strony, szansa jest „pół na pół”, czyli 1/2. Jeżeli rzucimy monetą 100 razy, możemy się spodziewać, że upadnie ona około 50 razy na tę samą stronę.

Jako drugi przykład weźmy sześcioboczną kostkę do gry. Jaką mamy szansę na wyrzucenie jednej określonej liczby, np. „szóstki”? Ponieważ kostka ma sześć boków, może upaść na sześć sposobów, a zatem prawdopodobieństwo pożądanej przez nas wartości wynosi 1/6, czyli około 17%.

Przejdźmy teraz do obliczania prawdopodobieństwa utworzenia się jednej molekuły białka z gotowych już aminokwasów. Dla uproszczenia założymy, że bierzemy pod uwagę jedno z najprostszych białek, zawierających zaledwie 100 aminokwasów.

Jak pamiętamy, założyliśmy, że dysponujemy 20 rodzajami aminokwasów na jednym miejscu. Interesuje nas teraz prawdopodobieństwo samoistnego ułożenia się 100 aminokwasów w odpowiednim porządku. Nawet bez liczenia możemy spodziewać się, że szansa spontanicznego ułożenia się „liter” w 100-literowe słowo (lub zdanie) posiadające sens — jest małe. Pytanie jednak, jak małe?

Łatwo można wykazać, że mając 20 rodzajów liter istnieje 20100 czyli 10130 sposobów ułożenia ich w 100-literowe słowa. A zatem prawdopodobieństwo ułożenia się 20 aminokwasów w odpowiedni sposób wynosi 1/10130. Otrzymana liczba jest tak mała, że nie sposób ją sobie wyobrazić. Następująca ilustracja powinna pomóc w jej oszacowaniu.

Wszystkie gwiazdy, dostępne obserwacji zwłaszcza okiem nieuzbrojonym, ułożone są w formie olbrzymiego dysku. Jest to nasza Galaktyka. Zawiera ona około 1011 gwiazd. Cały wszechświat posiada około 109 galaktyk. Ogółem jest około 1020 gwiazd w całym wszechświecie. Nasze Słońce jest jedną z nich. Jest ono w istocie jedną z podrzędnych gwiazd, pomimo, iż pod względem pojemności jest około milion razy większe od Ziemi.

Załóżmy, że cały wszechświat, tzn. wszystkie gwiazdy i planety we wszechświecie zrobione są z pyłu. Każde ziarenko pyłu jest tak małe, że zaledwie można je odróżnić nieuzbrojonym okiem. Załóżmy też, że wszystkie ziarenka pyłu w całym wszechświecie są zupełnie jednakowe, a tylko jedno, jedyne ziarenko różni się od pozostałych np. kolorem. Jaka jest szansa na znalezienie tego jednego, małego pyłku we wszechświecie?

Można policzyć, iż cały wszechświat zawierałby 1060 ziarenek pyłu. Szansa znalezienia jednego odmiennego wynosi więc 1/1060. Prawdopodobieństwo znalezienia tego pyłku jest zatem 1070 razy większe, niż prawdopodobieństwo samoistnego utworzenia się jednej, prostej molekuły białka z gotowych już aminokwasów. Prawdopodobieństwo utworzenia się cząsteczki białka z oddzielnych atomów jest oczywiście znacznie mniejsze.

Życie jest nazbyt złożone, aby można było wyjaśnić je przy pomocy prostych teorii ewolucji. Nawet najprostsza żywa komórka składa się z wielu molekuł, działających w doskonale zorganizowany sposób. Zanim więc taka jednostka życia mogłaby rozwinąć się samoistnie, proces ewolucji oddzielnych molekuł życia musiałby być powtarzany wielokrotnie, co oczywiście zmniejsza prawdopodobieństwo ewolucji. Nowo utworzone drobiny musiałyby również ulegać zniszczeniu, zmniejszając w ten sposób jeszcze bardziej szanse ewolucji życia.

Jeżeli molekułę białka porównać do słowa albo zdania, to złożony organizm żywy do wielotomowej encyklopedii z oddzielnych liter. Prawdopodobieństwo powstania różnego rodzaju żywych organizmów można by porównać do prawdopodobieństwa powstania całego dorobku kulturalnego narodu w formie słowa pisanego. Z punktu widzenia prawdopodobieństwa powstanie jednej prostej molekuły białka jest niemożliwe. Jeżeli powstanie nawet jednej części składowej jest niemożliwe, oznacza to oczywiście, że spontaniczne powstanie żywej komórki jest również niemożliwe. Biorąc to pod uwagę i pamiętając, że jak dotychczas nie ma przekonującej teorii ewolucji żywej komórki, możemy teraz powiedzieć, że ewolucja organizmów złożonych jest również niemożliwa, co oznacza, że teorie ewolucji organizmów złożonych, np. teorie ewolucji człowieka — nawet gdy wydają się atrakcyjne — nie mają sensu.

Jacobson pisze, że „… z punktu widzenia prawdopodobieństwa uporządkowanie się atomów w pojedynczą molekułę aminokwasu byłoby absolutnie niemożliwe w całym czasie i przestrzeni dostępnych do zapoczątkowania życia na Ziemi. Tylko najmniej złożone białko mogłoby przypuszczalnie powstać pod warunkiem, że Ziemia byłaby okryta do wysokości około jednego kilometra ponad jej poziom gotowymi już aminokwasami przez okres jednego miliarda lat. Pod żadnym względem nie można sobie wyobrazić, że w warunkach podobnych, istniejących obecnie na Ziemi, mogłaby powstać choćby jedna drobina aminokwasu, a co dopiero, że ułożyłyby się one w żywe, samoreprodukujące się organizmy” (H. Jacobson, American Scientist, 43 (1), 1995, 119).

Jak widzimy więc, teoria ewolucji daleka jest od logicznej i zwartej teorii naukowej. Przyjmuje się ją tylko dlatego, że jest to jedyna teoria próbująca wyjaśnić powstanie życia na Ziemi w sposób naukowy, tzn. bez założenia istnienia Boga. Jeżeli jednak istnienie Boga zaakceptujemy wiarą tak, jak wymaga tego sam Bóg, wyjaśnienie powstania życia na Ziemi stanie się proste, logiczne i zwarte.