Kura (leghorn)

Wszystko, czego dowiedzieliśmy się o budowie materii żywej, powinno nas przygotować do stwierdzenia, że działa ona w sposób nie dający się sprowadzić do zwykłych praw fizycznych [...] Krótko mówiąc, jesteśmy świadkami wydarzenia, że istniejący ład okazuje zdolność samodzielnego utrzymania się i wywoływania wydarzeń uporządkowanych [...] Jednak z punktu widzenia fizyka ten stan rzeczy w żadnym wypadku nie może być uznany za nadający się do przyjęcia; wręcz przeciwnie, jest on nadzwyczaj pasjonujący, bo jest bez precedensu.

Ośmiornica zwyczajna

Ów znak zapytania może jednocześnie stanowić sens, podsumowanie ich badań. Zaczęli od opisania świata ożywionego: klasyfikowali wszystko, co wydawało im się żywe. Dopiero, kiedy katalog był (jak sądzili) gotowy, zajęli się mechanizmami działającymi w żywym organizmie, najpierw z punktu widzenia całego organizmu, a potem szczegółów. I tu właśnie spotkali się z fizykami. Znamienne zresztą, że pytanie o definicję życia trapi przede wszystkim fizyków. Wybitny atomista, Erwin Schrôdinger, pisze w swej książce What is Life?:

Książka wywołała burzę. Pisze wybitny filozof, psycholog i pedagog Jean Piaget: "W dniu, w którym fizyka wytłumaczy struktury właściwe życiu, asymilacja między tą nauką i biologią nie nastąpi jednostronnie, lecz będzie wzajemna [...] Fizyko-chemiczne wytłumaczenie życia doprowadzi do zbiologizowania fizykochemii, pozornie materializując czynnik witalny". "Trzeba, aby fizycy zdali sobie sprawę" - zauważa biolog E. Guyenot - "że my biologowie, którzy czyniliśmy rozpaczliwe wysiłki, aby przełożyć życie na formuły fizyko-chemiczne, napotkaliśmy rzecz nie dającą się rozwiązać, i to jest właśnie życie [...]".

Biczogon egipski

Nie sposób uznać dziś, że droga fizyków do biologii jest prosta. Właściwie w trakcie rozwiązywania każdego problemu okazuje się, że istnieją luki, które, gdyby je chcieć poszufladkować i opatrzeć etykietkami, sprowadzają się do braków w teoretycznej chemii, biochemii, a nawet w jeszcze prostszej pozornie dziedzinie, jaką jest zbieranie wystarczającej sumy doświadczalnych danych biologicznych. Aby cokolwiek stwierdzić, trzeba się cofać od układów żywych do tworzonych w laboratoriach modeli, uproszczonych systemów, przypominających tylko naturalne. Ludzie nauczyli się już zadowalająco modelować w doświadczeniu niezwykle skomplikowane i bardzo różnorodne zjawiska - takie jak ewolucję aparatu genetycznego komórek, przekazywanie pobudzania nerwowego, procesy nowotworowe, syntezę białek i kwasów nukleinowych, energetyczne cykle i łańcuchy przenoszenia elektronów i energii, dziedziczne zmiany z pokolenia na pokolenie (czyli mutacje); nauczyli się budować sztuczne błony, przypominające błony biologiczne, hodować komórki organizmów żywych poza ustrojem, rozszyfrowywać język genetyczny, którym zapisane są wszystkie cechy każdego organizmu żywego, nauczyli się kopiować w probówce niektóre jego słowa, przenosić niektóre z tych słów z jednego organizmu do drugiego. Trwa proces przyglądania się życiu, rozpoczęty kiedyś przez chemików i lekarzy, najpierw podglądania, potem prób naśladowania (tak powstała właśnie biochemia), ale osiągnięcie celu końcowego jest jeszcze odległe. Biochemia bowiem, wyjaśniając w wielu punktach, co się dzieje, nie umiała, nie mogła albo (lepiej można powiedzieć) nie stawiała sobie takiego celu, aby odpowiedzieć na pytanie, jak to się dzieje. W tym jak zainteresowani są przede wszystkim fizycy, i tu znajdujemy się dopiero na samym początku drogi. Wynika to między innymi z ograniczeń metodologicznych, z tego, że nie ma jeszcze na przykład maszyn "obliczających" cząsteczki, których masa cząsteczkowa jest równa i większa od tysiąca - a przecież większość cząsteczek biologicznie ważnych ma ciężary obliczane w setkach tysięcy i milionach daltonów.

Tamandua

Krab potamon

Jeden z wybitnych współczesnych uczonych, specjalista z dziedziny syntetycznych polimerów, profesor Morawetz, powiedział w zeszłym roku na międzynarodowym sympozjum w Pradze, iż osobiście nie wierzy, aby ludzie zdolni byli kiedykolwiek zrozumieć zasady rządzące tworzeniem się trójwymiarowej struktury białka, i choć ogólnie przyjętym dogmatem jest myśl, że kolejność ułożenia budujących białko podjednostek, aminokwasów, determinuje strukturę przestrzenną łańcucha, to jednak nie wierzy on również abyśmy, nawet w dalekiej przyszłości, mogli przewidzieć strukturę, która z zadanej sekwencji aminokwasów wynika. Sala podzieliła się zaraz na dwa obozy...

Tak więc i fizycy, i biolodzy chcieliby dowiedzieć się, lub żeby im to wytłumaczono, jak to jest możliwe, że powstały i utrzymały swą egzystencję twory, które nazywamy żywymi. Nieprawdopodobne z punktu widzenia praw fizyki, uporządkowane i celowe układy, które bez otoczenia istnieć nie mogą. Ale porozumieć się ludziom, mimo iż są zaprzątnięci tą samą kwestią, jest niesłychanie trudno: mówią bowiem nieco innymi językami. Fizycy przyzwyczaili się do sformalizowanego języka matematyki, którego z kolei nie rozumieją biolodzy.

Koza domowa

I nie ma jeszcze na dobrą sprawę biofizyki jako nauki: fizyki w biologii, biologii w fizyce. Są tylko zespoły, ludzie, którzy próbują pracować razem, przymierzyć się do czekających zadań.

Można sobie wyobrazić następujący dialog fizyka z biologiem.

Fizyk: Stoimy naprzeciw siebie - wy biologowie, pragnący się dowiedzieć nie tylko co, lecz również dlaczego?, i pytający o to nas fizyków, oraz my, którzy chcielibyśmy usłyszeć to pytanie zadane w znanym nam i zrozumiałym języku matematyki, aby móc na nie w tym samym języku odpowiedzieć. Ale w większości przypadków jest to wciąż jeszcze niemożliwe z powodów trywialnych, choćby takich, że tego języka wielu z was po prostu nie zna, albo z przyczyn obiektywnych, gdy pytanie jest dla nas zbyt skomplikowane...

Biolog: A może dlatego, że musiałaby to być rozmowa, nie monolog, dyskusja interdyscyplinarna między zespołami dysponującymi techniką, na jaką mogą sobie pozwolić jedynie najbogatsi?

Fizyk: Wspomniałeś o technice towarzyszącej naszej nowej nauce. To bardzo ważne. Niektórzy utożsamiają nawet ową technikę z pojęciem "biofizyki". My fizycy daliśmy wam przecież ultrawirówki, które pozwalają na osiągnięcie przyśpieszeń równych półmilionowej wielokrotności przyciągania ziemskiego, mikroskopy świetlne i elektronowe, dzięki którym zobaczyliście wirusy, które genialny biolog Pasteur "przewidział", ale istnienia których nie zdołał udowodnić, więcej, zobaczyliście substancję dziedziczenia, kwasy nukleinowe - już nie organizmy żywe, a cząsteczki...

Biolog: To prawda. Ale, aby móc z nich w pełni korzystać, musieliśmy cofnąć się od układów żywych do modeli tworzonych w laboratoriach, do uproszczonych systemów przypominających naturalne. Choć i na tej drodze zrobiliśmy wiele. To my dowiedliśmy, że białko krwi, hemoglobina dwu różnych ludzi może różnić się tylko jednym aminokwasem na 300 istniejących w łańcuchu, a jeden z tych ludzi jest nieuleczalnie chory. Tylko jeden aminokwas, a zmiana śmiertelna...

Ten dialog nie ma końca. On trwa. Uczestniczą w nim obie strony: fizycy i biolodzy. Coraz częściej także dialog ten zamienia się we wspólną pracę, wspólne roztrząsanie zagadnień, które wszystkie prowadzą do odpowiedzi na pytanie zawarte w tytule: co to jest życie?