„Ce este viața? Cinci mari idei ale biologiei” de Paul Nurse

„Să hrănești știința aplicată prin înfometarea științei fundamentale e ca și cum te-ai zgârci cu materialele fundației unei clădiri pentru a face construcția mai înaltă. E doar o chestiune de timp până tot edificiul se va prăbuși”. George Porter

Întrebarea „Ce este viața?” a interesat dintotdeauna pe filosofi, poeți și oameni de știință deopotrivă. Pentru aceștia din urmă, ea nu este elucidată chiar și după numeroase cercetări și descoperiri răsunătoare în domeniu. Descoperirea structurii ADN-ului, secvențierea genomului, ingineria țesuturilor și medicina regenerativă bazate pe celulele stem, care ar putea duce la crearea de organe prin imprimare 3D, ingineria genică, toate acestea și multe altele care ne deschid perspective uimitoare în domeniul științei aplicate, încă nu ne clarifică mulțumitor în privința întrebării teoretice fundamentale – ce este, totuși, viața. Răspunsul pare intuitiv, atâta timp cât nu te apuci să răspunzi. Ne îndoim chiar și în cazul banalului sfârșit al vieții, pentru că diferite organe și țesuturi nu încetează să funcționeze în același timp, ci „mor pe rând” (celulele nervoase primele, după care inima, apoi rinichii, în timp ce pielea e încă vie și după o zi de la „moarte”, iar celulele albe din sânge sunt vii și în a treia zi…), dar cu atât mai mult începutul ei primordial rămâne un mister. Ce a apărut mai întâi: genele, metabolismul sau membrana celulară? Întrebările acestea sunt de tipul „oul sau găina” și, deși există diferite ipoteze, lipsa unor certitudini mulțumitoare în privința elementelor primordiale ne pune în dificultate și în privința răspunsului la întrebarea ce anume este viața.

Din acest motiv, interesul pentru această întrebare teoretică nu moare, iar acum pare să treacă printr-o perioadă de reînviorare și de schimbare de perspectivă. Dacă e să enumerăm cele mai celebre cărți care au purtat această întrebare în chiar titlul lor, probabil ar trebui să începem cu cea a fizicianului Erwin Schrödinger, scrisă în 1944, în care acesta se minunează de înaltul grad de organizare al vieții și admite că ar putea exista legi fizice încă necunoscute care dirijează viața. Dar și biologul J.B.S. Haldane a scris o carte cu același titlu, în care declară sincer că nu va răspunde la această întrebare, pentru că viața nu poate fi descrisă în termenii folosiți pentru a exprima altceva. În fond, spune cam același lucru cu Schrödinger, că e ceva ce încă nu știm despre viață. Ei bine, iată că recent, în 2020, laureatul premiului Nobel pentru medicină, Paul Nurse vine și el cu cartea Ce este viața? Cinci mari idei ale biologiei tradusă în română la Editura Humanitas, în 2021.

Scrierile mai recente ale autorilor au o nouă abordare, din două puncte de vedere. În primul rând, ele par să se întoarcă la niște concepții abstracte precum cele vitaliste sau dualiste, care demult au fost abandonate de știință, iar în al doilea rând, poate cel mai important aspect este că această nouă viziune vine împreună cu deschiderea specialiștilor spre noi domenii, cu înțelegerea că numai transdisciplinaritatea va rezolva problema vieții. Conceptul abstract asupra căruia par să se concentreze mai mulți cercetători este informația. V-am vorbit într-o altă cronică despre viziunea fizicianului Paul Davies asupra acestui subiect, care identifică informația cu demonul nevăzut al vieții. Și acea viziune este înrudită cu a biologului Paul Nurse, pe care de-altfel îl și citează în câteva rânduri. Se pare că mai mulți cercetători sunt dispuși să treacă de la viziunea reducționistă, de descriere a părților componente ale organismelor, la o viziune mai de ansamblu, mai holistică, de înțelegere a funcționării acestora ca un tot integru.

Mi se pare important însă, din punct de vedere al istoriei științei, cel de-al doilea aspect, al tendinței de reîntoarcere de la superspecializare la viziunea mai largă a științei ca întreg. Nu mă satur să repet că sunt adepta convingerii că noi înșine ne limităm cunoașterea prin stabilirea unor hotare între diferite discipline. Dar, deseori, și mai ales când vorbim despre viață, ceea ce studiem este un subiect complex, versatil și dinamic, care scapă cu ușurință din barierele convenționale pe care le trasăm noi între discipline. Răspunsurile cele mai interesante s-ar afla la intersecția dintre mai multe domenii. Desigur, o revenire la naturfilosofie probabil nu mai e posibilă, dar o reconceptualizare teoretică de ansamblu a subiectelor abordate în cadrul diferitor domenii ale științei ar putea deschide noi perspective. Paul Nurse e cu siguranță de-acord cu această afirmație, pentru că și el, în cartea Ce este viața?, spune:

„Este posibil că această complexitate a biologiei să presupună explicații neobișnuite și neintuitive, iar pentru a le descoperi, biologii vor avea nevoie de sprijin din partea specialiștilor altor discipline: matematicieni, informaticieni și fizicieni, ba chiar și filosofi, care sunt obișnuiți să gândească abstract și sunt mai puțin orientați către experiențele imediate ale lumii din jurul nostru”. (p.137)

Apropo de filosofie, nu pot să nu menționez că am întâlnit ideea de viață ca informație și la un autor autohton, Dorian Furtună, care, în cartea sa, Dialogul unui filosof cu o cioară, lansează câteva idei interesante despre viață și conștiință și, la un moment dat, se întreabă: „poate că nu nervii, ci informația este ingredientul originar al stării de a fi?”, iar apoi dezvoltă ideea.

Așadar, plutește în aer viziunea unei noi concepții despre viață, pe care mai mulți autori încearcă să o surprindă, și poate că în curând vom asista la apariția unor teorii revoluționare.

Să revenim însă la cartea lui Paul Nurse. De fapt, este o carte de doar 185 de pagini, divizate în cinci părți: Celula, Gena, Evoluția prin selecție naturală, Chimia vieții și Viața ca informație. Abia cea de-a cincea parte, Viața ca informație, pare să fie ideea la care și-a propus să ajungă autorul, dar fără prezentarea ideilor fundamentale din biologie care o precedă, nimic din ceea ce a spus în a cincea parte nu ar fi fost clar. Felul acesta de a prezenta lucrurile este caracteristic pentru cărțile popular-științifice, pentru că dacă vrei să înțelegi o idee, nouă sau veche, trebuie să cunoști tot contextul, să vezi unde anume se plasează ideea respectivă în cadrul celorlalte idei din domeniu; trebuie, la urma urmei, să ai niște idei elementare despre domeniul respectiv. Ei bine, la Paul Nurse drumul spre ideea centrală este destul de antrenant și coerent, chiar dacă dedică câte un capitol separat fiecăreia din cele cinci idei diferite și ar părea că e doar o compilație de idei. Pentru că el alege să vorbească, pe lângă ideile centrale ale biologiei, și despre experiența și viața sa de cercetător, despre alegeri care par neinspirate, despre cercetări care par neimportante, dar care, în cele din urmă, deschid noi perspective în cunoaștere și, mai mult ca atât, îi aduc autorului Premiul Nobel. În acest fel, împletind ideile teoretice cu experiența practică, cartea prinde viață și devine încă mai ușor de citit și de înțeles.

Cred că numai un exercițiu îndelungat ce presupune scoaterea la suprafață a esențialului din teorie și din experiență, te poate face capabil să spui atât de multe lucruri în mai puțin de două sute de pagini. Căci, de fapt, autorul începe cu cele mai elementare, dar și fundamentale lucruri: ce este celula, din ce este constituită, cum funcționează, sau ce este gena, cum evoluează organismele, cum are loc metabolismul, în fond, lucruri pe care le învățăm la școală, însă vorbește despre ele cu entuziasmul persoanei care înțelege importanța lor și ne transmite și nouă, cititorilor, o percepție mai angajată și mai plină de sens a lucrurilor care par simple și cunoscute. De fapt, mai mult cunoscute decât simple.

După cum am menționat, noutatea vine în partea a cincea, unde autorul ne spune că viața prezintă un comportamentintențional, care e posibil atunci când sistemele vii operează ca un întreg. Toate activitățile fizice și chimice pe care le-a descris autorul în primul capitol că au loc în celulă ar degrada rapid, dacă aceste procese ar fi haotice. Paul Davies, în cartea Rețelele de informație și misterul vieții, arată cu cifre concrete că aceste procese deseori se desfășoară la limita viabilă, din punct de vedere termic de exemplu. Toate acele organite care se mișcă permanent și rapid prin celulă, ciocnindu-se unele de altele, într-un mediu lichid și destul de înghesuit, reușesc cumva să se organizeze, să-și îndeplinească funcțiile specifice, să se deplaseze anume în locul specific pe care li-l cere funcția pe care o au și sa o execute. Nu sunt oare aceste procese uimitoare prin nivelul lor de organizare? Cumva, informația despre cum trebuie să se comporte o componentă sau alta circulă prin celulă, prin organisme, prin viață, organizând-o.

Reglarea genică este încă un proces interesant care poate fi fără dificultate integrat în speculațiile informaționale despre viață. Toate celulele din întreg corpul uman conțin setul complet de 22 de mii de gene, dar reglarea genică garantează că în celulele renale ale embrionului vor fi „activate” doar genele necesare pentru producerea rinichiului, iar cele pentru producerea creierului vor fi „oprite”. În general, e interesant faptul că cercetătorii au fost contrariați atunci când au secvențiat întreg genomul uman și au descoperit că acesta conține doar circa 22 mii de gene care codifica proteine. Ei se așteptau la mult mai multe, dată fiind multitudinea de funcții pe care le îndeplinește organismul. Dar căile reglării genice nu sunt încă întru totul elucidate. Clar e ca aceasta nu funcționează chiar ca în informatică, în felul 0 și 1, pornit/oprit, fiindcă viața este mult mai fluidă și mai dinamică decât sistemele informaționale artificial create. Poate că reglarea genică poate fi comparată cu codul Morse, când variația duratei semnalului poate transmite fluxuri diferite de informație. De aceea asemuirea organismului cu un tot alcătuit din software și hardware (așa cum vă povesteam atunci când vorbeam despre cartea fizicianului Paul Davies), nu i se pare potrivită biologului Paul Nurse, tocmai datorită structurii dinamice și fluide a organismelor. Nurse preferă termenul lui Dennis Bray, wetware, pentru a descrie materialul computațional mult mai flexibil al celulei.

Semnalizarea spațială și temporală de asemenea aparțin circuitului informațional al vieții. Procesarea informației este importantă când ființele creează structuri ordonate în spațiu, iar Nurse folosește ideea de gradient chimic pentru a ilustra felul în care viața literalmente prinde formă în spațiul tridimensional. De asemenea, Nurse presupune că celulele ar putea poseda amprente chimice ale experienței lor trecute, asemenea amintirilor din creier.

În fine, autorul ajunge la concluzia că

„indiferent ce nivel de organizare biologică cercetăm, încercarea de a ne adânci cunoașterea va depinde de capacitatea noastră de a înțelege felul în care este procesată informația la nivelul respectiv”. (p.139)

În cele din urmă, Paul Nurse integrează ideea de informație în răspunsul (încă parțial) la întrebarea Ce este viața? Astfel, viața ar putea fi definită prin trei principii fundamentale: capacitatea de a evolua prin selecție naturală, principiul delimitării formelor de viață ca entități fizice separate, dar în permanentă comunicare cu mediul înconjurător și, în sfârșit, principiul conform căruia entitățile vii sunt mașinării chimice, fizice și informaționale.

„Luate împreună, aceste trei principii definesc viața”, ne spune Paul Nurse.

Departe de a fi convins că răspunsul este complet si mulțumitor, autorul pare mai degrabă să considere că ne aflăm în zorii unii revoluții în gândirea referitor la viață în sens biologic, suntem la hotarul de trecere de la o perspectivă reducționistă la una mult mai abstractă, schimbare pe care o compară cu trecerea „de la lumea familiară a lui Isaac Newton la universul abstract și guvernat de relativitate al lui Albert Einstein” (p.137). În fața unor afirmații de acest fel, nu ne rămâne decât să urmărim cu interes noutățile științifice și să ne bucurăm de fiecare nouă cucerire pe tărâmul cunoașterii.

Ce este viața? Cinci mari idei ale biologiei de Paul Nurse