Vysvětlí vznik života na Zemi kvantová biologie?

Jsme na pokraji nového dobrodružství - kvantové biologie - v jejímž důsledku dojde k syntéze biologie a fyziky prostřednictvím kvantové mechaniky.

Proč se život považuje za něco tak mimořádného? Konec konců jsme všichni vyrobeni z téhož materiálu a pohánějí nás tytéž chemické reakce jako celou planetu.

Starověcí vědci měli odpověď: život obsahuje zvláštní složku: ducha nebo duši. Moderní věda mystiku neuznává, ale vzhledem k tomu, jak složité jsou živé buňky, určité pochybnosti zůstávají. I nejjednodušší rozmnožující se organismy - bakterie, jimž se říká mykoplasma - obsahují každá mnoho set genů a každý gen se skládá z více než tisíce rozličných genetických instrukcí. Jak vznikla tato složitost?

Tradičně se to vysvětluje pojmem takzvané "prvotní polévky", že život vznikl z bohaté směsice chemikálií, která existovala v raných mořích. Vědcům se v padesátých letech dokonce podařilo vytvořit jednoduché stavební kameny života - aminokyseliny - tím, že napodobili podmínky, o nichž se domnívali, že existovaly kdysi dávno na Zemi. Ale po stovkách experimentů s "prvotní polévkou" se vědci nedostali o moc blíž ke vzniku samorozmnožujícího se mechanismu v laboratoři.

Měli bychom se podívat do podivného světa kvantové mechaniky. Jsem přesvědčen, že právě tento svět poskytuje už čtyři miliardy let živým organismům vůli odlišovat se od ostatního přirozeného prostředí.

Kvantová mechanika je věda tak podivná, že ani Einstein nikdy nepřijal to, co z ní vyplývá. Přesto je postavena na velmi jednoduchých pozorováních. Jedno z nich je známo jako "experiment s dvěma štěrbinami". Posvítíte-li světlem do dvou štěrbin, světlo, které z nich vychází, vytvoří na plátně celou řadu světlých a temných pruhů. Těmto pruhům se říká interferenční vzorce a dokazuje to, že podstatou světla je vlnění. Ty pruhy vznikají tak, že světelné vlny, procházející oběma štěrbinami, vycházejí jako dva paprsky světla, které se buď spojí tak, že se posílí (vlnění je ve shodné fázi - shoduje se ve vrcholcích amplitud - světlé pásy) anebo se navzájem vyruší (vrcholky amplitud neutralizují jejich nejnižší místa - temné pásy).

Že se světlo chová jako vlnění, není možná příliš překvapivé. Daleko složitější je pochopit, jak to, že se jako vlnění chovají i částice. Vystřelte jednotlivé atomy dvojicí štěrbin a vzorec, který vznikne po jejich dopadu na plátno, vytvoří stejnou interferenci, jaké jsme svědkem u světla.

Vlny vytvářejí interferenční vzorce, protože mohou procházet dvěma štěrbinami zároveň. Ale jak může být jednotlivý atom zároveň na dvou místech? Nikdo neví.

A svět, který se objevuje z úsilí fyziků, není světem, jaký známe. Podle jedné z dnešních nejpopulárnějších interpretací, kterou podporují fyzikové - nositelé Nobelovy ceny, existuje mnohonásobný vesmír, mnohovesmír (multiverse) a v něm se odehrává všechno, co se děje.

I když naše vědomé já obývá jen jednu verzi tohoto vesmíru (universe) - základní částice přebývají v celém mnohonásobnémm vesmíru a to jim umožňuje, aby byly zároveň ve dvou místech najednou.

Ale, můžete namítnout, svět, jakého jsme svědky, takový není. Jak mohou být atomy na dvou místech najednou a větší předměty nikoliv, i když se skládají z atomů?

Alespoň částečná odpověď se zdá být to, že tato podivnost kvantové mechaniky, která umožňuje částicícm, aby zároveň pobývaly v různých stavech, je také sama vlněním. U velkých předmětů, skládajících se z miliard částic, se maxima a minima amplitud navzájem vyrovnávají, a kvantová podivnost je tak u nich anulována. Proto velké předměty, které vidíme, málokdy projevují kvantové vlastnosti.

Formu a dynamiku každého živoucího organismu na této planetě ovládají molekuly DNA. Z nedávných experimentů, zdá se, vyplývá, že velikost sama není překážkou kvantového chování. Vědecká skupina ve Vídni nedávno střílela molekuly fullerenu v experimentu s dvojí štěrbinou a dokázala, že tyto částice nemají problém prolétnout oběma štěrbinami zároveň.

A fullerene je velký - 60 atomů uhlíku ve struktuře připomínající klec - s průměrem podobným dvojité spirále DNA. Jestliže dokáže vstoupit fulleren do kvantového mnohovesmíru, pak v něm existují i mikroskopické součásti našich vlastních buněk, včetně DNA.

To, že může genetický kód obývat kvantový mnohovesmír, má pozoruhodné důsledky. Motorem evoluce jsou mutace: mutace vytvářejí variace, z nichž pak přirozený výběr vytváří evoluční cesty.

Avšak pohyb základních částic, elektronů a protonů, způsobuje mutace. Jsou-li tyto částice schopny vstupovat do kvantových stavů, může DNA zřejmě taky vstupovat do kvantového mnohovesmíru a zkoušet mnohonásobné mutační stavy simultánně.

Z hlediska nás, lidí obývajících jen jediný vesmír, to může vypadat, že buňka, která se vynoří z mnohovesmíru, si "vybírá" výhodné mutace. Toto je ovšem kacířstvím pro standardní darwinismus, avšak z experimentů, provedených před deseti lety, vyplývá, že za určitých podmínek jsou bakterie schopné si "volit", které geny měnit. Odpovědí je možná kvantová evoluce.

Kvantová evoluce by možná také dokázala vysvětlit největší hádanku biologie - jak život vznikl. Astronom Fred Hoyle připodobnil pravděpodobnost, že by náhodné síly vytvořily samy o sobě život, k pravděpodobnosti, že by tornádo, postupující smetištěm, dokázalo vytvořit Boeing 747.

Svět prostě není dost velký na to, aby na něm mohl vzniknout život, pokud by to bylo ponecháno čistě náhodě. Avšak kdyby se první pokusy vytvořit život neudály v konvenčním vesmíru, ale v kvantovém mnohovesmíru, pak by tyto námitky neexistovaly. Každý malý prvotní rybník by mohl vytvořit život, kdyby měl přístup ke kvantovému mnohovesmíru. Je možné, že život nevznikl v jediném vesmíru, ale v celé řadě paralelních vesmírů.

Takže přestože naše tělo obývá nám známý svět, jemuž dominuje náhodný pohyb, mikroskopické jednotky, které jsou motorem našich buněk, existují v mnohovesmíru. A právě toto poskytuje podle mého názoru životu jeho pozoruhodnou dynamiku a schopnost odolávat randomizujícím (náhodně ničivým) silám, které na něho útočí. Tatáž dynamika, působící prostřednictvím elektromagnetických polí v našem mozku, je podle mého názoru také zdrojem naší svobodné vůle - ale to je jiný příběh.