Evoluționism

Partea I

MATERIA VIE

Viaţa în Univers este cunoscută, până în prezent, doar pe Pământ. Materia vie reprezintă totalitatea organismelor de pe Pământ. Ea alcătuieşte învelişul viu al planetei, numit biosferă.

Viaţa este o formă de manifestare a sistemelor materiale superior organizate. Expresia „materie vie” este improprie, deoarece această materie este alcătuită din aceleaşi elemente componente (compuşi chimici) ca şi materia zis „nevie”, doar că aceste componente sunt altfel organizate. Viaţa este o consecinţă a organizării superioare a materiei, o stare funcţională superioară, de aceea este mai corectă sintagma „materia viului”, expresie ce sugerează că viaţa nu este o „esenţă” în sine, ci o stare şi proprietate câştigate de materie, ca urmare a evoluţiei. Sistemele biologice sunt „vii”.

1. Caracteristicile esenţiale ale vieţii

Caracteristicile esenţiale ale vieţii sunt următoarele:

Autoconservarea. Este capacitatea sistemelor biologice de a-şi păstra organizarea în condiţiile mereu schimbătoare ale mediului. Pentru aceasta sistemele biologice au capacitatea de a extrage masă şi energie din mediul extern şi de a le folosi pentru propriile sinteze şi diferite activităţi. Autoconservarea a necesitat o anumită delimitarea a corpurilor vii de mediul înconjurător. Prima utilitate de acest fel a îndeplinit-o membrana celulară.

Funcţia prin care un individ biologic interacţionează activ cu mediul său înconjurător, realizând schimburi de masă şi energie, se numeşte metabolism. Fără metabolism, sistemul ar regresa la starea de echilibru, în care nici o schimbare nu ar mai fi posibilă.

Informaţia. Un corp viu trebuie să deţină instrucţiuni cu privire la propria structură, la modul de desfăşurare a reacţiilor chimice ce produc şi menţin organizarea celulară. La toate celulele vii de astăzi informaţia este codificată în macromolecule de acizi nucleici (ADN), instrucţiunile sunt transportate de ARN, iar proteinele sunt implicate în majoritatea reacţiilor chimice (există şi virusuri la care informaţia genetică este codificată în ARN).

Complexitatea. Organismele vii se disting prin complexitatea lor specifică. Între informaţie şi complexitate este o relaţie directă. Cristalele, corpuri nevii, conţin aranjamente spaţiale periodice de atomi foarte ordonate, dar care conţin puţină informaţie. Acizii nucleici şi proteinele din corpurile vii sunt polimeri aperiodici, şi această aperiodicitate îi face în stare să poarte mai multă informaţie. Prin definiţie o structură periodică este caracterizată prin ordine, iar o structură aperiodică este caracterizată prin complexitate.

Creşterea. Creşterea, ca şi autoreproducerea, este o trăsătură apărută la nivel celular dar întâlnită şi la complexele nucleoproteice. Prin creştere se realizează dezvoltarea individului biologic, proces care cuprinde atât formarea părţilor componente, cât şi etapele prin care individul ajunge la maturitate şi îşi reia ciclul reproductiv.

Autoreproducerea. Punctul critic care a marcat apariţia vieţii a fost apariţia unui mod stabil de replicare. Fără autoreproducere, informaţia ar fi pierdută după fiecare generaţie. Creşterea şi autoreproducerea se realizează pe baza unui program genetic ce cuprinde toată informaţia necesară desfăşurării acestor procese. Erorile (mutaţiile) apărute întâmplător în replicare (definite ca evenimente statistico-probabilistice) stau la originea diversităţii formelor de viaţă şi sunt importante pentru o altă trăsătură a vieţii – evoluţia. Fără mutaţie, informaţia ar fi neschimbătoare şi, deci, evoluţia imposibilă.

Autoreglarea. Este un proces de autocontrol ce are la bază conexiunea inversă şi care asigură menţinerea integralităţii şi a echilibrului dinamic al sistemelor biologice.

Evoluţia. Evoluţia constă în schimbarea (asociată cel mai adesea cu perfecţionarea) permanentă şi ireversibilă a sistemelor biologice, în sensul supravieţuirii şi perpetuării lor în diverse condiţii, mereu schimbătoare, de mediu. Prin autoreglare şi selecţie naturală sistemele individuale s-au modificat unele faţă de altele, ducând la apariţia de sisteme supraindividuale: populaţii ce formează specii. 3

Aceste caracteristici au fost realizate o dată cu apariţia celei mai simple forme de viaţă – celula. În lumea anorganică, cristalele minerale prezintă numai două dintre aceste caracteristici: structură organizată şi capacitatea de auto-replicare.

Este cunoscut faptul că în Spaţiul cosmic se formează, în mod natural, complexe de molecule organice (pe comete şi asteroizi, în praful interstelar, fiind conţinute de meteoriţii care lovesc Pământul). Sursa de energia a acestor sinteze din Spaţiu este radiaţia cosmică generală şi radiaţia stelară.

Considerăm că viaţa, cea pe care o cunoaştem acum, a apărut aici, pe Pământ, din substanţele chimice existente. Pământul a oferit toate condiţiile unei evoluţii chimice organice către viaţă. Această ipoteză poate fi testată prin observaţii şi experimente.

2. Compoziţia materiei vii

Din cele 104 elemente chimice cunoscute în stare naturală, peste 60 au fost identificate în diferite organisme. Toate elementele chimice identificate în componenţa materiei vii sunt cunoscute şi în stare anorganică, lucru explicabil prin faptul că materia „vie” este rezultatul evoluţiei materiei lipsite de viaţă. Caracteristic materiei vii este faptul că proporţiile dintre diferitele elemente chimice sunt diferite de cele din materia lipsită de viaţă. Elementele chimice, în funcţie de proporţiile în care ele se află în compoziţia materiei vii, se împart în trei categorii: macroelemente, microelemente şi ultramicroelemente (Tab. 1).