Oletko koskaan pohtinut, miten elämä sai alkunsa maapallolla? Tämä on yksi tieteellisen maailman suurista mysteereistä. Abiogeneesi on yksi ehdotettu selitys sille, kuinka elämä syntyi epäorgaanisista kemiallisista yhdisteistä. Se on kuin luonnon omaa taikuutta, jossa kemialliset reaktiot ja molekyylit muuttuvat eläviksi soluiksi.
Tässä artikkelissa sukellamme syvemmälle abiogeneesiin, keskittyen erityisesti sen ensimmäiseen haasteeseen: kemialliseen evoluutioon. Kemiallinen evoluutio on avainasemassa ymmärrettäessämme, kuinka epäorgaaniset aineet muuttuivat monimutkaisiksi orgaanisiksi molekyyleiksi ja lopulta elämän rakennuspalikoiksi.
Tämä on ensimmäinen osa sarjasta, jossa tarkastelemme abiogeneesin monia ongelmia ja kysymyksiä.
Kemiallisen evoluution määritelmä ja perushaasteet
Kemiallinen evoluutio on yksi abiogeneesin keskeisistä perusongelmista. Kemiallinen evoluutio tarkoittaa sitä prosessia, jossa epäorgaaniset kemialliset yhdisteet muuttuvat monimutkaisemmiksi orgaanisiksi yhdisteiksi ja lopulta elämän rakennuspalikoiksi, kuten aminohapoiksi ja nukleotideiksi. Tämä prosessi on elämän synnyn kannalta kriittinen, sillä se tarjoaa raaka-aineet ja molekyylit, joita tarvitaan solujen rakentamiseen ja solun toimintoihin.
Kyse on siis eriasiasta kuin biologinen evoluutio ja elämän monimuotoisuuden kehitys. Kemiallinen evoluutio on esibiologinen prosessi. Ensin täytyy saada elämä näyttämölle ennen kuin siitä voi kehittyä eri muotoja.
Jotkut kemiallisen evoluution tutkijat ja kannattajat kuulostavat joskus hämmästyttävän itsevarmoilta puhuessaan kemiallisesta evoluutiosta uskottavana elämän alkuperän selityksenä. Todellisuudessa mikään elämän alkuperään liittyvä teoria ei vielä yllä edes tieteellisen teorian tasolle, vaan korkeintaan hypoteesin tasolle. Kemialliseen evoluutioon liittyy lukuisia selvittämättömiä ongelmia.
Kemiallisen evoluution ongelmia ovat muun muassa:
Monimutkaiset reaktiot: Kemiallinen evoluutio vaatii monimutkaisia kemiallisia reaktioita, joissa epäorgaaniset yhdisteet muuttuvat orgaanisiksi molekyyleiksi. Näiden reaktioiden tapahtumiseen luonnossa tarvitaan erityisiä olosuhteita. Parametrit täytyy olla säädetty juuri oikein. Prosessi on täsmennetyn monimutkainen, jonka vuoksi sitä on vaikea selittää pelkillä onnekkailla sattumilla. Miten luonto pystyi siihen, mikä tuottaa vaikeuksia laboratorio-olosuhteissa toimiville kokeneille kemisteillekin? Luonto toimii vailla älykkyyttä ja ennakkosuunnitelmia.
Oikeiden reaktioteiden valinta: Kemiallisessa evoluutiossa tiettyjen reaktioiden on valittava tietyt orgaaniset yhdisteet tuottaakseen tiettyjä elämän rakennuspalikoita. Kuinka tällainen valinta tapahtuisi ilman ohjaavaa älykkyyttä?
Informaation alkuperä: Kemiallisen evoluution aikana pitäisi syntyä informaatiota, joka ohjaa molekyylien toimintaa ja rakennetta. Kuinka tämä informaatio voisi syntyä itsestään pelkästään ohjaamattoman kemian seurauksena?
Ajoituksen haaste: Aika on haasteellinen tekijä kemiallisessa evoluutiossa, ja prosessin on tapahduttava suhteellisen lyhyessä ajassa, jotta elämän rakennuspalikat voivat muodostua. Kemialliset yhdisteet voivat hajota nopeasti, joten synteesin seuraava vaihe täytyy olla oikein ajoitettu ja valmiina saatavilla. Kemiallisen evoluution kannalta on siis keskeistä, että prosessin eri vaiheet ajoittuvat oikein ja että tarvittavat reaktiot tapahtuvat oikeaan aikaan, oikeassa järjestyksessä ja oikeissa olosuhteissa. Tämä vaatii tarkkaa säätelyä ja koordinaatiota, mikä on yksi kemiallisen evoluution haasteista.
Näitä ongelmia tutkitaan aktiivisesti, ja tutkijat pyrkivät ymmärtämään paremmin niitä kemiallisia prosesseja ja mekanismeja, jotka mahdollistivat elämän syntymisen epäorgaanisista lähtöaineista. Tärkeä seikka on siis se, että kemialliseen evoluutioon liittyy monia isoja ongelmia ja kysymyksiä. Kun luet tai kuulet uutisen, että nyt tiedemiehet ovat lähellä elämän alkuperän selvittämistä niin kannattaa suhtautua siihen terveellä skeptisyydellä. Aiheeseen liittyvästä tutkimuksesta uutisoidaan toisinaan harhaanjohtavilla otsikoilla ja kirjoituksilla. Kun asiaa tutkii tarkemmin niin tulee huomaamaan, että tiedemiehet ovat valovuosien päässä siitä, että elämän alkuperälle voitaisiin muotoilla uskottava tieteellinen selitysmalli.
Simulaatiokokeiden ilmeiset ongelmat
Kemistit ovat vuosikymmenien ajan suorittaneet kemialliseen evoluutioon liittyviä laboratoriokokeita, joissa on pyritty jäljittelemään oletettuja varhaisen maan olosuhteita ja katsottu mitä molekyylejä syntyy. Yksi esimerkki tällaisista kokeista on Miller-Urey-koe, joka tehtiin ensimmäisen kerran vuonna 1953. Kokeessa simuloitiin maan varhaista ilmakehää ja sähköisillä purkauksilla luotiin erilaisia orgaanisia yhdisteitä, kuten aminohappoja, epäorgaanisista kaasumaisista lähtöaineista, kuten vedystä, ammoniakista ja metaanista.
Simulaatiokokeissa pyritään ikään kuin jäljittelemään luontoa, mutta tässä piileekin kokeiden pohjimmainen ongelma.
Simulaatiokokeet ovat siis tärkeitä työkaluja elämän alkuperän ja kemiallisen evoluution tutkimuksessa, mutta niissä esiintyy useita haasteita ja rajoituksia:
Ohjattu ympäristö: Simulaatiokokeet suoritetaan laboratorio-olosuhteissa, joissa tutkijat voivat hallita useita tekijöitä, kuten lämpötilaa ja reaktioiden aikataulua. Tämä ei vastaa luonnollisia olosuhteita, joissa elämä olisi alun perin syntynyt. Luonto ei suunnittele ja tietoisesti ohjaa kemiallisten tapahtumien kulkua, kuten älykäs tiedemies tekee nykyaikaisessa laboratoriossa. Siksi molekyylien syntetisoiminen laboratoriossa todistaa vain sen, että kemisti voi syntesisoida molekyyleja tarkasti valvoituissa olosuhteissa.
Epäorgaanisista yhdisteistä elävään soluun: Kemiallisen evoluution tutkimus pyrkii selittämään, kuinka epäorgaanisista yhdisteistä syntyy orgaanisia molekyylejä, kuten aminohappoja ja nukleotideja. Simulaatiokokeissa voi olla vaikea ylittää jo pelkästään tätä rajaa. Mutta vielä vaikeampaa on siirtyä elävien solujen muodostumiseen. Se on itseasiassa valovuosien päässä oleva tavoite. Vaikka tutkijat ovat pystyneet luomaan joitain orgaanisia molekyylejä simulaatiokokeissa, kuten aminohappoja, on edelleen vaikeaa osoittaa, kuinka nämä molekyylit voisivat luoda itsestään eläviä soluja ja aloittaa elämän prosessin.
Epäpuhtaudet: Simulaatiokokeissa käytetyt raaka-aineet ja yhdisteet voivat sisältää epäpuhtauksia, jotka voivat vaikuttaa tuloksiin ja tehdä aineiden tunnistamisen ja eristämisen vaikeaksi. Kemiallinen synteesi vaatii kemiallisia yhdisteitä niiden puhtaassa muodossa, ja epäpuhtaudet sekä yhdisteiden sekoittuminen ovat vakavia ongelmia. Niinpä simulaatiokokeissa täytyy tehdä puhdistamista ja käyttää valmiita kemiallisia yhdisteitä. Tämä tuo jälleen esiin simulaatiokokeisiin liittyvän jatkuvan tietoisen ohjauksen. Luonnolla ei ole älyä ja tietoisuutta samalla tavalla valikoida ja ohjailla kemiallisia tapahtumia.
Ongelma alkuehdoissa: Jotta elämän kannalta oleellisia molekyylejä voi syntyä simulaatioissa, tarvitaan tietyt lähtöaineet ja olosuhteet. Kysymys kuuluu, mitkä ovat oikeat alkuehdot ja kuinka ne saavutetaan. Ja vaikka laboratoriossa voidaan saada aikaan mielenkiintoisia lopputuloksia, on ilmeisenä ongelmana edelleen se, että luonto toimii eri tavalla kuin älykäs kemisti modernissa laboratoriossa. Elämän alkuperän selvittäminen vaatisi kokeen, jossa ulkopuolista ohjausta ei ole. Periaatteessa jo lähtöparametrienkin tietoinen asettaminen on ongelma. Jos löydettäisiin oikeat alkuasetukset niin heräisi kysymys siitä, miten luonto päätyi näihin parametreihin.
Vaikka simulaatiokokeet voivat antaa arvokasta tietoa elämän alkuperästä ja kemiallisesta evoluutiosta, on tärkeää ottaa huomioon nämä haasteet ja rajoitukset niitä tulkitessa. Ne eivät välttämättä tuota suoraa näyttöä siitä, kuinka elämä alun perin syntyi, mutta voivat auttaa meitä luomaan hypoteeseja sen takana olevista mekanismeista.
Oli miten oli, abiogeneesi on edelleen vailla selitystä. Kaiken lisäksi kyseessä on jatkuvasti etääntyvä maali. Miten niin? Sitä mukaa kuin opimme lisää elävästä solusta, tajuamme sen olevan aina vain monimutkaisempi kuin aiemmin ymmärsimme. Mitä monimutkaisemmaksi solu osoittautuu, sitä vaikeampi sitä on selittää kemiallisella evoluutiolla.
Voiko maallikot arvioida abiogeneesin kysymyksiä oikein?
Koska kirjoitan tällaisesta varsin monimutkaisesta aiheesta maallikkona maallikoille niin tästä herää luonnollisesti pätevyyteen liittyviä kysymyksiä. Voiko tällaisiin aiheisiin ottaa kantaa ilman tieteellistä koulutusta? On selvää, että koulutetuilla tiedemiehillä on luonnollisesti enemmän tietoa, mutta meillä kaikilla on pohjimmiltaan samanlaiset aivot ja rationaaliset kyvyt. Voimme arvioida erilaisten väitteiden loogisuutta ja yleistä todistepohjaa. Ajatteleva ja tiedonjanoinen maallikkokin voi muodostaa hyvän yleiskuvan vaikeistakin aiheista. Se vaatii toki asioiden tutkimista ja pohtimista, mutta kenenkään ei pitäisi vähätellä omaa ymmärryskykyään.
On vaarallista antaa liikaa valtaa asiantuntijoille ja korottaa heidät kaikkitietävään asemaan. Kun asiantuntijoiden argumentit pilkotataan niiden ydinosiin tulee niistä sellaisia, että ainakin riittävien henkisten ponnistelujen kautta kuka tahansa kriittiseen ja loogiseen ajatteluun kykenevä voi saada riittävän perusymmärryksen ja luotettavan yleiskuvan asiasta.
Maallikon on helppo hämääntyä tieteellisestä sanastosta ja siitä voi tulla verho, joka hämärtää omaa päättelykykyä. Toki perussanaston ja -käsitteiden tunteminen on melko välttämätöntä, mutta tieteeseen liittyvässä viestinnässä saatetaan usein käyttää myös tarpeetonta sanastoa, joka saa selityksen kuulostamaan enemmän tieteelliseltä.
Tieteen sanasto on usein myös ala-spesifiä eli biologiassa, kemiassa ja fysiikassa on omat termistönsä, joita ei useinkaan tunne täysin kuin vain juuri sen alan asiantuntijat. Tämä tarkoittaa sitä, että huippukemisti ei välttämättä tunne huippufyysikon käyttämää erikoissanastoa ja käsitteitä. Näin ollen jokainen ihminen astuessaan oman erityisosaamisensa ulkopuolelle joutuu käyttämään erilaisten teorioiden uskottavuuden arvioimisessa yleistietoa ja kriittisen ajattelun taitoa, kattavan alakohtaisen tiedon sijaan.
Pseudotieteen voima perustuu osaltaan taitavaan sanojen käyttöön. Henkilölle, jonka tiedot tieteellisistä käsitteistä ja menetelmistä ovat vähäiset voi olla vaikeaa erottaa missä määrin jokin väite on totta ja missä ei. Otetaan esimerkki:
"Kognitrokvanttifysiikka on edistyksellisen neurotieteellisen tutkimuksen ja kvanttimekaniikan välimaastossa sijaitseva monitieteellinen tutkimusala. Se keskittyy ihmisen mielen dynaamisten prosessien syvälliseen ymmärtämiseen käyttämällä kvantti-ilmiöitä. Viimeisimmät kognitrokvanttitutkimukset ovat paljastaneet, että kognitiiviset tilamme ovat multidimensionaalisia ja voivat vaihdella tietoisuuden spektrin eri taajuuksilla."
Tämä on täysin keksitty juttu, mutta ajattele, että väitteen esittää valkotakkinen asiantuntija viitaten moniin tieteellisiin tutkimuksiin ja positiivisen tutkimusnäyttöön. Hän voi jopa esitellä tiettyjä nimenomaisia todellisia tutkimuksia. Asiantuntijan esitys voi alkaa kuulostaa vakuuttavalta vaikka se olisi tieteellisesti heikolla pohjalla.
Jonkin aiheen parissa suoritettujen tutkimusten runsaus ei vielä yksinään todista mitään, muuta kuin sen, että aihetta on tutkittu paljon. Positiiviset tutkimustuloksetkaan eivät ole vielä kiistaton todiste, koska tutkimusten laatu vaihtelee.
Pseudotiede on tietenkin on oma asiansa, mutta kyllä niin sanotussa oikeassakin tieteessä esitetään itsevarmasti väitteitä, jotka eivät ole vahvalla tieteellisellä pohjalla. Pelkkä hypoteesi voidaan esittää hyvänä teoriana tai äärimmäisissä tapauksissa hypoteesista tulee fakta.
Liiallinen skeptisyys asiantuntijoita kohtaan ei kuitenkaan ole järkevää. Maallikoina meillä ei ole oikein muuta vaihtoehtoa kuin muodostaa oma mielipiteemme asiantuntijoiden välittämän tiedon pohjalta. Ja useimmat meistä joutuvat tyytymään asiantuntijoiden esittämiin tiivistelmiin ja yhteenvetoihin, sillä alkuperäisten tutkimusartikkelien sisällön tulkinta vaatii jo ammattitasoista tietämystä.
Vaikka luen ja tutkin paljon luonnontieteisiin liittyviä asioita niin monien tieteellisten tutkimusartikkelien sisällön ymmärtäminen on kuin lukisi vierasta kieltä, josta tuntee vain sanoja sieltä täältä. Tämä on iso haaste, mutta samalla toivoa antava ymmärrys. Miten niin? Koska kysehän on lopulta vain sanoista ja käsitteistä. Jos olen oppinut joskus englanninkielen ja pystyn nykyään ymmärtämään sitä täysin vaivattomasti, niin mikä estää minua oppimasta tieteellistä kieltä. Kyse on vain opiskelusta. Jos sitä ihminen tekee, sen voi ihminen oppia. Käytäntö on toki asia erikseen, koska resursseja kaikkien mahdollisten asioiden syvälliseen opiskeluun kenelläkään ei ole. Mutta täydelliseen tietämättömyyteen ei ole suositeltavaa jäädä, ei varsinkaan tällaisissa isoissa kysymyksissä kuten elämän alkuperä.
Asian voi toki ratkaista omalla kohdallaan ilman luonnontiedettäkin, filosofisin ja teologisin keinoin. Jos esimerkiksi pystyy todistamaan itselleen, että Raamatun luomiskertomus on totta, tarjoaa se selityksen elämän alkuperälle ja aiheen tieteellinen näkökulma antaa sen jälkeen vain toisen todistelinjan tutkittavaksi.
Joka tapauksessa maallikoiden tilanne on mielenkiintoinen. Useimpien meistä on pakko luottaa asiantuntijoiden vilpittömyyteen ja pätevyyteen ilman, että voimme luotettavalla tavalla arvioida asiantuntijoiden alkuperäisiä tietolähteitä. Miten siis maallikkona voi päästä yhtään uskottaviin johtopäätöksiin?
Yksi keino on vertailla eri asiantuntijoiden näkemyksiä. Jos on jokin seikka, joka herättää voimakasta erimielisyyttä tutkijoiden keskuudessa, voidaan olla melko varmoja, että kyseessä on tieteelliseltä kannalta ratkaisematon kysymys tai jos jokin teoria kohtaa paljon kritiikkiä, siinä luultavasti on joitain oikeita ongelmakohtia. Vahvimmalla pohjalla ovat näkemykset ja selitykset, jotka saavat universaalin kannatuksen. Universaalilla kannatuksella tarkoitan sitä, että eri leireihin asettuvat tutkijat pitävät asiaa faktana tai hyvin todistettuna. Esimerkiksi se, että maaplaneetta on pallomainen objekti saa universaalin kannatuksen tutkijoiden keskuudessa. Universaali hyväksyntä voi kohdistua myös teorian johonkin osaan, samalla kuin teorian muut piirteet ovat kiistanalaisia. Lisäksi aina täytyy myös muistaa se mahdollisuus, että joskus konsensus on väärässä.
Entä abiogeneesi tai elämän alkuperä. Tämä on monin tavoin kiistanalainen aihe ja nykyiset hypoteesit kohtaavat vahvaa kritiikkiä alan oikeilta asiantuntijoilta. Laaja yksimielisyys puuttuu. Elämän alkuperä on tieteellisestä näkökulmasta vielä iso mysteeri.
Elämän alkuperä on monitieteellinen tutkimuskohde, sillä kyse ei ole vain kemiasta, vaan myös fysiikasta ja itse maailmankaikkeuden alkuperästä. Elämän kemia vaatii oikeanlaisen maailmankaikkeuden, jossa fysikaaliset voimat ja ominaisuudet ovat oikeanlaiset. Vaikka abiogeneesille löytyisi kemiallinen selitys, niin herää kysymys mikä on maailmankaikkeudessa vallitsevien oikeanlaisten lähtöparametrien alkuperä.
Terveisin,
Okulaarinen tieteilijä
Comments