Gdy kom\u00f3rka jajowa po\u0142\u0105czy si\u0119 z plemnikiem powstaje zygota unikalny, wg naszej aktualnej wiedzy, system w skali Wszech\u015bwiata. <\/p>\n\n\n\n
Oto co warto o niej wiedzie\u0107:<\/strong><\/p>\n\n\n\n Zygota ludzka przetwarza<\/mark><\/strong><\/p>\n\n\n\n 10^7 bit\u00f3w informacji strukturalnej na sekund\u0119. <\/strong><\/p>\n\n\n\n Nie potrafi\u0119 sobie tego wyobrazi\u0107.<\/mark><\/strong><\/p>\n\n\n\n To rzeczywi\u015bcie zawrotna liczba, kt\u00f3ra wymyka si\u0119 intuicji. \u017beby j\u0105 \u201epoczu\u0107\u201d, warto zestawi\u0107 j\u0105 z technologi\u0105, kt\u00f3r\u0105 znamy na co dzie\u0144:<\/p>\n\n\n\n Pr\u0119dko\u015b\u0107 internetu: 10^7 bit\u00f3w to 10 megabit\u00f3w (Mb).<\/strong> Zygota \u201epobiera\u201d i uk\u0142ada dane z pr\u0119dko\u015bci\u0105 solidnego \u0142\u0105cza internetowego. R\u00f3\u017cnica polega na tym, \u017ce ona nie \u015bci\u0105ga filmu na Netfliksie, ale w ka\u017cdej sekundzie precyzyjnie rozmieszcza miliony cz\u0105steczek w tr\u00f3jwymiarowej przestrzeni.<\/strong><\/p>\n\n\n\n Skala zapisu:<\/strong> Gdyby\u015b chcia\u0142 zapisa\u0107 te informacje w formie tekstu, co sekund\u0119 zygota \u201eprodukowa\u0142aby\u201d oko\u0142o 1200 stron maszynopisu <\/strong>wype\u0142nionych instrukcjami budowy organizmu.<\/p>\n\n\n\n G\u0119sto\u015b\u0107 upakowania:<\/strong> To tak, jakby\u015b w u\u0142amku sekundy budowa\u0142 gigantyczne miasto<\/strong>, gdzie ka\u017cdy dom, rura i kabel elektryczny wskakuj\u0105 na swoje miejsce bez \u017cadnego b\u0142\u0119du i bez udzia\u0142u zewn\u0119trznego in\u017cyniera.<\/p>\n\n\n\n Ta \u201einformacja strukturalna\u201d to nie tylko kod DNA, ale te\u017c skomplikowane oddzia\u0142ywania chemiczne, fizyczne, termodynamiczne i prawdopodobnie tak\u017ce na poziomie biologii kwantowej, kt\u00f3re m\u00f3wi\u0105 kom\u00f3rce, gdzie jest g\u00f3ra, a gdzie d\u00f3\u0142, gdzie prawa a gdzie lewa strona<\/strong> oraz czym jest grawitacja<\/strong> i otoczenie zewn\u0119trzne<\/strong>. M\u00f3wi\u0105 tak\u017ce, \u017ce istnieje grawitacja, \u015brodowisko wewn\u0119trzne i zewn\u0119trzne.<\/p>\n\n\n\n Precyzja ta nie wynika z istnienia jednego \u201eszefa\u201d, lecz z genialnie zaprojektowanej samoorganizacji. Mo\u017cna to sprowadzi\u0107 do trzech g\u0142\u00f3wnych mechanizm\u00f3w: Tak, zygota<\/strong> jest uznawana za najbardziej z\u0142o\u017cony<\/strong> system jednokom\u00f3rkowy, jaki istnieje.<\/p>\n\n\n\n Cho\u0107 wygl\u0105da jak zwyk\u0142a kom\u00f3rka, w rzeczywisto\u015bci jest to \u201esystem w stanie gotowo\u015bci\u201d, kt\u00f3ry posiada kilka unikalnych cech: W biologii systemowej m\u00f3wi si\u0119, \u017ce zygota to nie tyle \u201ecz\u0119\u015b\u0107\u201d organizmu, co organizm w stadium jednokom\u00f3rkowym<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Bez najmniejszych w\u0105tpliwo\u015bci \u2013 tak.<\/strong> NASA uzna\u0142aby znalezienie zygoty za naukowe odkrycie wszech czas\u00f3w i jednoznaczny dow\u00f3d na istnienie \u017cycia na Marsie.<\/p>\n\n\n\n Oto dlaczego: Z punktu widzenia prawa kosmicznego i astrobiologii: <\/p>\n\n\n\n zygota nie tylko \u201espe\u0142nia definicj\u0119\u201d, ale wr\u0119cz stanowi jej wzorcowy przyk\u0142ad.<\/strong><\/p>\n\n\n\n Uznaliby j\u0105 za szczyt z\u0142o\u017cono\u015bci informacyjnej:<\/strong> Nawet w otoczeniu innej biosfery, pr\u0119dko\u015b\u0107 przetwarzania danych w zygocie ( 10^7 bit\u00f3w\/s) stawia\u0142aby j\u0105 w czo\u0142\u00f3wce najbardziej wydajnych system\u00f3w biologicznych. By\u0142aby dowodem na to, \u017ce \u015bcie\u017cka ewolucyjna \u017cycia na Marsie osi\u0105gn\u0119\u0142a niewiarygodny poziom optymalizacji.<\/p>\n\n\n\n lek. med. Adam Bartlewicz<\/p>\n\n\n\n Wybrane Pi\u015bmiennictwo (Bibliografia):<\/strong>\n
Sk\u0105d bierze si\u0119 ta precyzja w sterowaniu tak ogromn\u0105 ilo\u015bci\u0105 danych w tak ma\u0142ej skali?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
Gradienty st\u0119\u017ce\u0144 (Biologiczne GPS)<\/strong>: Specjalne cz\u0105steczki (morfogeny) rozchodz\u0105 si\u0119 wewn\u0105trz zygoty, tworz\u0105c niewidzialn\u0105 map\u0119. Kom\u00f3rka \u201ewie\u201d, gdzie si\u0119 znajduje, bo mierzy st\u0119\u017cenie danej substancji. Je\u015bli jest go du\u017co \u2013 \u201ebuduje\u201d g\u0142ow\u0119, je\u015bli ma\u0142o \u2013 ogon.
Oddzia\u0142ywania fizykochemiczne: <\/strong>To czysta chemia i fizyka. Cz\u0105steczki maj\u0105 konkretne kszta\u0142ty i \u0142adunki elektryczne, kt\u00f3re pasuj\u0105 do siebie jak klocki Lego. Nie musz\u0105 \u201emy\u015ble\u0107\u201d \u2013 po prostu przyci\u0105gaj\u0105 si\u0119 i \u0142\u0105cz\u0105 w jedyny mo\u017cliwy spos\u00f3b pod wp\u0142ywem si\u0142 molekularnych.
P\u0119tle sprz\u0119\u017cenia zwrotnego:<\/strong> Ka\u017cdy krok biologiczny sprawdza poprzedni. Je\u015bli powstanie konkretne bia\u0142ko, ono automatycznie \u201ew\u0142\u0105cza\u201d lub \u201ewy\u0142\u0105cza\u201d kolejne geny. To system naczy\u0144 po\u0142\u0105czonych, kt\u00f3ry sam koryguje drobne b\u0142\u0119dy, zanim stan\u0105 si\u0119 problemem. Jest to niew\u0105tpliwie forma komunikacji. <\/p>\n\n\n\nCzy zygota to z\u0142o\u017cony organizm – system?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
Totipotencja<\/strong>: To system o maksymalnym potencjale. Zygota jako jedyna kom\u00f3rka ma instrukcj\u0119 i zdolno\u015b\u0107, by sta\u0107 si\u0119 ka\u017cd\u0105 tkank\u0105 organizmu (sercem, okiem, sk\u00f3r\u0105) oraz \u0142o\u017cyskiem.
Z\u0142o\u017cono\u015b\u0107 informacyjna: <\/strong>To nie tylko DNA. Zygota zarz\u0105dza miliardami operacji chemicznych na sekund\u0119. Posiada \u201epami\u0119\u0107 operacyjn\u0105\u201d <\/strong>w postaci bia\u0142ek i RNA przekazanych od matki<\/strong>, kt\u00f3re steruj\u0105 procesami, zanim geny dziecka w og\u00f3le zaczn\u0105 dzia\u0142a\u0107.
Samosterowno\u015b\u0107: <\/strong>Zygota to system autonomiczny<\/strong>. Nie potrzebuje zewn\u0119trznych instrukcji steruj\u0105cych \u2013 ma w sobie kompletny algorytm rozwoju, kt\u00f3ry \u201eodpala\u201d si\u0119 automatycznie po zap\u0142odnieniu – uznaje, \u017ce jest kompletna.<\/p>\n\n\n\nCzy gdyby NASA znalaz\u0142o zygot\u0119 na Marsie uznano by j\u0105 za przejaw \u017cycia na Czerwonej Planecie ?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
Definicja \u017cycia: Zygota spe\u0142nia wszystkie biologiczne kryteria \u017cycia:<\/mark><\/strong> posiada metabolizm, replikuje si\u0119 (dzieli), reaguje na bod\u017ace i przejawia niezwykle z\u0142o\u017con\u0105 organizacj\u0119 wewn\u0119trzn\u0105.
Z\u0142o\u017cono\u015b\u0107 vs. entropia: <\/strong>Martwa materia nie organizuje si\u0119 sama w struktury przetwarzaj\u0105ce miliony bit\u00f3w informacji na sekund\u0119. Dla astrobiologa zygota jest jak „biokomputer” \u2013 jej istnienie wymaga proces\u00f3w, kt\u00f3re nie zachodz\u0105 w \u015bwiecie nieo\u017cywionym.
Potencja\u0142 rozwojowy: Zygota to \u017cycie w czystej postaci<\/mark><\/strong>, poniewa\u017c zawiera kompletny program budowy ca\u0142ego organizmu. Nawet je\u015bli jest tylko jedn\u0105 kom\u00f3rk\u0105, jest „projektem” czego\u015b znacznie wi\u0119kszego.
W astrobiologii szuka si\u0119 tzw. biosygnotur (np. metanu czy specyficznych cz\u0105steczek). Zygota nie jest tylko sygnatur\u0105 \u2013 to kompletna, dzia\u0142aj\u0105ca „fabryka” \u017cycia.<\/mark><\/strong><\/p>\n\n\n\nCzy to znaczy, \u017ce zygota spe\u0142nia definicj\u0119 \u017cycia stworzon\u0105 przez NASA na potrzeby prawa?<\/strong> <\/h2>\n\n\n\n
W kontek\u015bcie regulacji takich jak Traktat o Przestrzeni Kosmicznej <\/strong>oraz wytycznych COSPAR (Komitetu ds. Bada\u0144 Przestrzeni Kosmicznej<\/strong>), kluczowe s\u0105 dwa aspekty:
Zdolno\u015b\u0107 do ewolucji (Definicja NASA):<\/strong> NASA definiuje \u017cycie jako \u201esamopodtrzymuj\u0105cy si\u0119 system chemiczny zdolny do ewolucji darwinowskiej\u201d. Zygota, b\u0119d\u0105c nowym, unikalnym zestawem gen\u00f3w, jest fundamentem tego procesu.
Ochrona planetarna (Planetary Protection): <\/strong>Prawo kosmiczne nak\u0142ada obowi\u0105zek ochrony innych cia\u0142 niebieskich przed \u201eska\u017ceniem\u201d ziemskim \u017cyciem. Zygota jest traktowana jako najbardziej \u201eniebezpieczny\u201d \u0142adunek biologiczny, poniewa\u017c jej potencja\u0142 do namna\u017cania si\u0119 i kolonizacji \u015brodowiska jest ogromny.
Gdyby ziemska zygota zosta\u0142a znaleziona na Marsie, prawo kosmiczne potraktowa\u0142oby to jako powa\u017cne naruszenie protoko\u0142\u00f3w czysto\u015bci, poniewa\u017c jako system \u017cywy mog\u0142aby trwale zmieni\u0107 ekosystem planety.<\/p>\n\n\n\nJakie wnioski wyci\u0105gn\u0119li by naukowcy w takiej sytuacji? <\/strong><\/h2>\n\n\n\n
Battail, G. (2014). Information Theory and Biology. Heidelberg: Springer. (Rozdzia\u0142y dotycz\u0105ce wydajno\u015bci przesy\u0142u danych w kom\u00f3rkach).
Condic, M. L. (2014). Untangling Twinning: What Science Tells Us about the Nature of Human Embryos. University of Notre Dame Press.
Davies, P. C. W., & Walker, S. I. (2013). The algorithmic origins of life. „Interface Focus”, 3(5). (Artyku\u0142 o tym, jak informacja steruje materi\u0105 w zarodku).
Rummel, J. D., & Billings, L. (2004). Issues in planetary protection: policy, organization and administration. „Space Policy”, 20(3), 161-169. (O protoko\u0142ach czysto\u015bci NASA).
Shapiro, J. A. (2011). Evolution: A View from the 21st Century. FT Press. (O kom\u00f3rce jako systemie przetwarzaj\u0105cym dane w czasie rzeczywistym).<\/p>\n