Kaikkiko suurta sattumaa??
Seuraavia tieteen päiviä pidetään jo pian, uuden vuoden toisella viikolla, 7-10.1. Päivien teemana on Sattuma – sattuman vaikutus erilaisissa prosesseissa, alkaen maailman synnystä ja kehityksestä aina taloustilanteeseen ja uuteen kirjallisuuteen asti. Omana aiheenani näillä päivillä tulee olemaan sattuma ja elämän synty: Mikä oli sattuman osuus ja vaikutus Elämän Synty-prosessissa. Tähän kysymykseen on ihan mahdotonta vastata mitenkään tietellisen tarkasti – johtuen siitä että elämän syntyy liittyy yhä vielä niin monia kysymyksiä joihin ei tiedetä tarkkaa vastausta, ja joihin vaikuttanetita olosuhteita ja tekijöitä voidaan (toistaiseksi) vain spekuloida ja arvailla. Kuitenkin, ihan varmasti voin sanoa että Elämän Synty – niin kuin KAIKKI muutkin asiat tällä planeetalla, ja maailmankaikeudessa, ovat seurausta pitkästä kehityskulusta joka juontaa juurensa aina alkuräjähdykseen asti. Siitä alkaen maailma on kehittynyt asteittain, niin että aina se uusi mitä eri aikoina on tapahtunut ja kehitynyt, on seurausta kaikesta siitä mitä aikaisemmin on tapahtunut. Kehitys muodostaa lukemattoman moneen suuntaan haarautuvan Markovin ketjun tapaisen järjestelmän, tai verkon, missä tilat, jokaisessa ajassa ja paikassa, riippuvat aina edellisestä tilasta siinä samassa paikassa. Jokaisen asian ja ilmiön historiaan sisältyvät kaikki aiemmat tilanteet — ja niiden määräävät tekijät ja olosuhteet, kuten myös niihin vaikuttaneet sattumat.
Maailman kehityksen suuntaan vaikuttaneita tilanteita on ollut monia. Ensimmäinen niistä tietysti koko maailman synty – jonkinlaisena kvanttiavaruuden (jota ei edes ollut olemassa?) todennäköisyystilan heilahduksena – tätä osaavat selittää vain kosmologit. Alkuräjähdyksessä syntyneessä plasmapuurossa maailman kehittyminen jatkui luonnonlakien ohjaamana – mutta oliko luonnonlakien syntyminen sattumaa vaiko välttämättämyyttä? Gravitaatio ohjasi ensimmäisten tähtien syntymisen, ja sitten niiden sisällä ydinreaktiot (protonien vahvat vuorovaikutukset) ohjasivat alkuaineiden syntymisen. Tuloksena oli että vedyn ja heliumin maailmaan syntyi myös hiiltä, happea, typpeä, fosforia, rikkiä – ja jonkun verran muitakin raskaampia alkuaineita. Tähtien ”palaessa” loppuun nämä pöllysivät pitkin avaruutta.
Gravitaation ajamina alkuaineet kasaantuivat pilviin. Sopivan tilanteen tullen pilvet alkoivat kerääntyä uusiksi planeettakunniksi – auringoiksi ja planeetoiksi. Pölypilvissä ja planeettakuntien kertymäkiekoissa vallitsi myös hyvin erilaisia olosuhteita – jossakin kylmää, jossakin muualla hyvin kuumaa – ja olosuhteista riippuen alkuaineet muodostivat erilaisia yhdistä, riippuen alkuaineiden määräsuhteista ja kemiallisista ominaisuuksista, ja vallitsevista olosuhteista. Yleisimpiä molekyylejä, joka paikassa, kuitenkin olivat molekyläärinen vety ja pienet hiiliyhdisteet.
Markovin ketjun haaraantuessa erilaisia maailmoita – planeettakuntia ja planeettoja – on syntynyt paljon. On syntynyt myös kivisiä planeetoja joiden keskellä rautainen ydin ylläpitää magneettikenttää – ja jotka ovat sopivan kokoisia, ja sopivalla etäisyydellä auringosta niin että niiden pinnalla vesi pysyy nestemäisenä. Näitä on ainakin joitakin – ja ehkä montakin – maailmankaikeudessa.
Ainakin yhdellä planeetalla – Maassa – syntyi sellaiset sopivat olosuhteet (jonkin toistaiseksi tuntemattoman valintapaineen ansioista!) jotka aiheuttivat sinne suuren kertymän tietynlaisia molekyylejä – juuri sellaisia jotka pysytivät ketjuuntumaan pitkiksi ketjuiksi! Nyt tiedetään että ne olivat juuri tietynlaisia molekyylejä (neljää erilaista nukleotidia, paria kymmentä erilaista aminohappoa) – ja nämä synnyttivät keskenään sellaisen pitkien molekyylien kirjon, jossa molekyyliketjut alkoivat kopioida toisiaan, tiettyjen periaatteiden perusteella.
Tuo erikoislaatuinen molekyylikemia – ketjuuntuminen ja kopioituminen – tapahtui kemiallisten lainalaisuuksian ja olosuhteiden mukaisesti. Toisaalta, emme vielä tiedä minkä verran sen toteutuminen oli puhtaasti sattuman tulosta: mistä johtui että sopivia molekyylejä kerääntyi juuri sellaisiin olosuhteisiin jotka sallivat – tai ohjasivat, tai pakottivat – niiden kasvamisen monimutkaiseksi ja keskenään reagoivaksi molekyyliyhteisöksi . Ei myöskään tiedetä pitikö elämän käynnistyä juuri näistä rakennuspalikoista – vai olisiko samantapainen prosessi voinut käynnistyä myös jostakin toisista (samankaltaisista? tai ihan erilaisista?) lähtöaineista. Tai, olisiko se saattanut käynnistyä joidenkin toisenlaisten (solu-)rakenteiden varaan: Olivatko nämä meidän elämämme perusrakenteet (geneettinen koodi ja proteiinisynteesikoneisto) ainoat mahdolliset elämän lähtökohdat, vai olivatko ne vain sattumia, jotka vakiintuivat käyttöön (frozen accidents) ja johtivat eteenpäin kohti yhä uusia ja monimutkaisempia sovelluksia.
Elämän käynnistymisessä näyttää toteutuneen vain yksi ainutlaatuinen vaihtoehto. Mutta kerran käynnistyttyään elämä on taas haaraantunut lukemattoman moniin eri suuntiin. Evoluution myötä se tuottanut koko ajan uusia vaihtoehtoisia muotoja ja ominaisuuksia, joiden avulla se on sopeutunut aina uusiiin ja vaihteleviin olosuhteisiin. Markovin ketju on haaraantunut yhä uudelleen ja uudelleen, sattumanvaraisten olosuhteiden ajamana …
Tämän voin sanoa, varmasti: Elämä on juuri tällaista siksi että se on kehittynyt kaikkien niiden välivaiheiden kautta joiden kautta se on kehittynyt. Menneisyys on johtanut nykytilanteeseen. Mutta mitkään varhaisemmat kehitysvaiheet eivät ole tapahtuneet missään erityisessä tarkoituksessa, tai mitään tiettyä päämäärää tai kehityssuuntaa varten. Eivätkä ne ole myöskään määränneet kehityksen kulkua tähän suuntaan. Markovin ketju olisi voinut joka kohdassaan haaraantua eri tavalla. …
Sano nyt sitten onko tämä sattumaa vai ei … tämä lienee puhtaasti semanttinen kysymys…
Meneeköhän tuo elämän kehityksen logiikka kaikilta osiltaan ihan siten, kuin Kirsi blogissaan puntaroi? Otetaan esimerkiksi dinosaurusten tuho 65 miljoonaa vuotta sitten. Hirmuliskojen tuho ja nisäkkäiden pääsy valtaan ei perustunut mihinkään ”aiempaan” tilanteeseen tai ”olosuhteeseen”, vaan evoluutio aloitti työnsä tavallaan uudestaan, muuttunein eväin. Sattumaahan kaikki on, ei semantiikkaa.
Hei Metusalelah
Olet aika ytimessä tämän kysymyksen kanssa että mikä on sattumaa, mikä olosuhteista riippuvaa välttämättömyyttä. Tämä koko kysymys taitaa olla paremmin filosofian puolella – en ole ollenkaan varma miten sattuma pitäisi määritellä. Voitaneen sanoa että komeettaa-törmäyksen aiheuttama dinosaurusten massatuho oli puhdasta sattumaa – tai toisaalta, voidaan myös sanoa että se tasan deterministisesti seurasi siitä että suuri komeetta oli törmäysradalla Maan kanssa juuri tuona ajankohtana. Törmäys oli väistämätön, ja sen seurauksensa totaali sukupuutto oli väistämätön. Sen seurauksena taas nisäkkäiden nousu oli aika väistämätöntä – koska niitä oli valmiina olemassa, koska ne tasalämpöisyytensä ja piilottelevan elämän tapansa ansiosta selvisivät törmäyksen aiheuttamasta ympäristömuutoksesta – ja koska liskojen katoaminen antoi niille mahdollisuuden vallata uutta elintilaa. Siis, ei mitään sattumaa, vaan seurausta siitä miten tilanne kehittyi siihen asti… Syyn ja seurauksen laki siis, siinäkin kohtaa…