Științele Vieții și Pixelul Fizico-Chimic

Realitatea are aspecte fizice, chimice și biologice… asta este destul de clar. Există o uriașă falie între comportamentul obiectelor fizico-chimice nonbiologice – relativ previzibile, față de entitățile vii – relativ imprevizibile. Traiectoria unui bolovan, sau un fum galben care iese din ceva reacție… nu se compară în complexitate cu o celulă bacteriană vie… până și cea mai simplă vietate… să nu mai zic de un om sau de un ecosistem. Faptul că la nivel fizic și chimic se pot face previziuni și calcule mai exacte… pe când la nivel biologic și ecologic se pot face doar aproximări mai difuze, previne nu doar din diferența de complexitate a celor două nivele (unde nivelul biologico-ecologic fiind mult mai mai complex este evident mai greu de studiat), ci și din comportamentul eminamente mai imprevizibil a entităților biologice sau ecosistemice. Așa cum comportamentul unui om este oarecum previzibil & imprevizibil, la fel și cu cea mai simplă vietate… Deși mai greu percepem noi cu ifosele noastre, dar în esență oricare bacterie are cam aceleași manifestări relativ imprevizibile… adică nu o poți descrie cu nici un fel de ecuație… decât eventual cu o doză de incertitudine uriașă.

Îmi place formularea de la pg. 45 în cartea lui Jack Cohen and Graham Medley: Stop Working & Start Thinking – A guide to becoming a scientist, Ed. Taylor and Francis, 2005, unde scrie: “Dare to think generally. Where, in your experiment, is the Nature or Science paper that changes lots of minds? (…) However, no matter what effort you, as a biological scientist, put into designing experiments, remember the Harvard biological law: “In an ideal biological experiment, with all the parameters held constant and the variables only allowed to vary within the experimental range, the organism does what it likes. Sometimes.”” Este bine să îți amintești asta…

Un fizician poate descrie matematic un anume fenomen, spre exemplu curbarea luminii provenite de la stele îndepărtate atunci când acea lumină trece prin câmpul gravitațional al Soarelui; adică, poate exista aparat matematic apt să descrie asta. Obiectele fizice, din punctul de vedere al fizicianului vor avea comportamente similare (cu excepția mecanicii cuantice… unde există o doză de incertitudine). Chimistul poate descrie anumite reacții chimice, chiar complexe, există baze atomice/ moleculare pentru asta. Atomii de deuteriu sunt cu toții identici, cei de mercur la fel… Reacțiile chimice sunt produse de atomi identici cu comportamente similare în condiții similare. Este relativ simplu să analizezi aspecte fizice sau chimice, obiectul de studiu este relativ predictibil, relativ omogen, relativ simplu. Nu are părere. Nu își face planuri. În domenii fizico-chimice există o cauzalitate directă și evidentă (cu excepția mecanicii cuantice); adică, fenomenul este descriptibil în ecuații matematice, cu rezultate (destul de) clare; fenomenele sunt previzibile și replicabile ori de câte ori.

În domeniul științelor biologice situația este totalmente alta. Comportamentul entităților respective este doar parțial previzibil, poate statistic… dar nu la modul direct. Toți indivizii unei specii sunt diferiți între ei… plus că individul se modifică în timp, și la orice imperceptibilă schimbare a condițiilor. Biologia/ ecologia este în situația de a încerca înțelegerea comportamentului unor sisteme ultra-complexe, evolutive, ultra-diverse, care se află în interferențe între ele și care nu prezintă prea mare stabilitate în timp. Biologul, când dorește să ia o probă din flora algală a lacurilor, deja are o problemă cu ultra-diversitatea (… dacă te gândești că fiecare individ biologic este unic și irepetabil…). Iar când încearcă să ia două probe similare de bacterii, problemele devin și mai complicate. Și, ajunge apoi la ecosisteme în care ar trebui „să facă măsurători”. Contrar fizicii și chimiei, biologia poate analiza fenomenele complexe ale vieții doar prin ultrasimplificarea acestora… un fel de schematizare. În biologie nu există prea frecvent cazuri de ecuații cu rezultate previzibile; adică, diversitatea intraspecifică și a comportamentelor biologice potențiale nu se poate reduce la simplitatea materiei lipsite de viață.

Există o zonă de interferențe, la nivelul analizelor de biologie moleculară, structuri ADN, polipeptide șamd… entități relativ simple, cu caracteristici fizico-chimice care au efecte biologice manifeste. Acest domeniu a produs multe satisfacții intelectuale, mai ales pentru reușitele în decriptarea proceselor intime aflate la bazele transmiterii informației ereditare de la o generație la alta. Impresia mea este că cei preocupați de biologie moleculară analizează vietățile preponderent din punctul de vedere reducționist-standardizat al celor preocupați de analize fizico-chimice. Totuși, atunci când iei până și cea mai simplă bacterie, în manifestările ei vitale, comportamentale, evolutive, informaționale, se simte o ruptură uriașă față de simplele manifestări de tip fizico-chimic. Adică, veci nu vei ști la sigur ce urmează să facă acea bacterie, și ce consecințe biologice va avea cea mai „nesemnificativă” mutație în structurile ei fizico-chimice/ ADN. Se poate percepe un salt uriaș între comportamentul materiei la nivel fizico-chimic… față de comportamentul materiei structurate în entități biologice vii. Până și în cea mai simplă celulă, nivelul de integrare a unui număr mare de gene, cu ale lor produse proteice structurale și enzimatice, cu numeroase mecanisme reglatoare crează o entitate funcțională care nu poate să fie descrisă prin nici un fel de ecuație. Modul de analiză de tip fizico-chimic poate funcționa pe segmente/ sectoare/ subcomponente infinitezimale (gen analiză genetică, aspecte metabolice de mică complexitate… dar cam atât); atunci când vezi cam ce efecte sinergistice au milioanele de miliarde de triliarde de reacții metabolice complexe, diverse și interconectate aflate în derulare în cea mai simplă celulă… constați că analiza strict fizico-chimică a fenomenului biologic individual este falimentară/ spre imposibilă. Până și dacă ai cunoaște fiecare reacție… ceea ce este evident imposibil… nu vei cunoaște efectul sinergistic al acestora… și nici pe atât ce va rezulta ca manifestare detectabilă a vietății respective. Iar când este vorba de triliardele de celule specializate ale unor organisme pluricelulare mai complexe (gen 37.000.000.000.000 de celule în corpul unui om), situația devine și mai clară.

Cred că este destul de evident faptul că la nivelul biologiei moleculare sunt studiate niște molecule… macromolecule, oricât de complexe, tot molecule… niște structuri formate din doar câteva „feluri” de atomi. Desigur, sunt importante și interesante aceste procese și fenomene derulate la nivel molecular, dar totuși, nimeni nu ar avea pretenția să zică că un fir de ADN este viu; sau o proteină, sau orice membrană lipidică. Și, în același timp, nimeni nu ar putea zice că o bacterie, o ciupercă, o libelulă șamd nu este o ființă vie, cu niște calități mult dincolo de niște molecule din care ea este constituită. Din acest punct de vedere, viața este caracteristică organismelor vii – și numai lor, adică entităților integrate morfo-funcțional; o moleculă componentă a viului, oricât de importantă pentru viață – ADN spre exemplu -, este tot o entitate care nu este vie.

Fizica și chimia se pot focaliza cu succes pe procesele lipsite de viață și pe procese de biologie moleculară… relativ simple – unde acest tip de abordare a adus un mare ajutor înțelegerii și progresului științific; dar, biologia și ecologia pot aborda fenomene de nenumărate ori mai complexe la nivel individual, comportamental, populațional, ecosistemic…, utilizând eventual și ajutorul dat de analize fizico-chimice (feromoni șamd). Deși toate fenomenele care stau la baza existenței organismelor vii sunt procese fizico-chimice, totuși complexitatea acestora și integrarea lor în structuri-funcționale cu capacități de autoreglare prin feed-back stabilizator, capacitatea lor de relaționare cu mediul, preluare/ stocare/ prelucrare/ emitere de informație de variate feluri, hrănire, reproducere, evoluție șamd… face din orice ființă vie o entitate care nu se poate descrie prin nici un fel de ecuație matematică. Este o prăpastie uriașă între aceste două mari abordări… de a studia pe de o parte entități realmente identice în fizică și chimie – descriptibile matematic… și entități realmente diferite în biologie și ecologie. Poți să analizezi pixel cu pixel “informația” și să nu înțelegi nimic din imaginea formată din triliarde de triliarde de astfel de elemente. Din acest punct de vedere, probabil că va exista întotdeauna o mare ruptură între abordările fizico-chimice și cele biologic-ecologice ale realității…. rezultate din acele diferențe de multe-multe ordine de mărime la care ele privesc subiectul fizico-chimic… sau Viu.

© dr. Peter Lengyel

Acest articol a fost publicat în Stiinte Biologice. Pune un semn de carte cu legătura permanentă.

Un răspuns la Științele Vieții și Pixelul Fizico-Chimic

  1. Doru Ruşti zice:

    Făcând o trecere în revistă a modului cum înțelegem deocamdată realitatea ar exista cam patru categorii de evenimente: (1) de tip determinist (de ex., orice obiect cade cu aceeași viteză, indiferent de mărime, greutate, dacă-i viu sau mort ș.a.m.d. și de la Galilei încoace fenomenul are o descriere matematică), (2) de tip probabilistic sau stohastic (de ex., un zar sau o monedă, au șanse egale să cadă pe una dintre cele șase, respectiv două fețe – asta dacă facem un număr suficient de mare de rulări ale experimentului și – evident! – nu utilizăm un obiect măsluit), (3) de tip scenariu, descris de teoria jocurilor (de ex., o partidă de șah, dar și de cărți, chiar de șeptică sau „popa prostu'” – unde teoria probabilitătilor ne dă doar un cadru general despre cum se va desfășura jocul, dar există și componenta derulării unui șir de evenimente ce decurg unele din altele potrivit unui set de reguli) și, în sfârșit, (4) comportamente de tip haotic (de ex., mersul vremii, ca să ne limităm la domeniul din afara biologiei – contrar etichetei de „haos”, acest tip de evenimente pot fi descrise matematic, însă evident e vorba de abordări distincte de cele valabile pentru clasele #1-3 e mai sus).

    Cred că matematica e un instrument de descriere a realității ce s-a dezvoltat în paralel cu creșterea cunoașterii (nu degeaba Galilei sau Newton au fost și mari matematicieni) și provocarea din momentul de față este inventarea unei noi matematici, evident extrem de complexă, care să fie în stare să descrie/modeleze fenomele legate de viață, de la o simplă celulă bacteriană la procesele ecologice de la nivelul biosferei. Se lucrează intens la asta, dar mai e o cale lungă de parcurs …

    Deocamdată, cred că ar trebui să fim mai îngăduitori cu fascinația maselor pentru activități din categoriile #2 (loteria, de ex.), #3 (poker, filcăi, șeptică ș.a.), sau #4 (mondenități, lupta politică, sau chiar comentarii ale realității etichetate ca „bârfe”) .. 😉

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s