Życie na krawędzi. Era kwantowej biologii - Jim Al-Khalili, Johnjoe McFadden

Na granicy dwóch światów

Tekst ukazał się pierwotnie na portalu Szortal.

Jak wiecie, biologia jest nauką o życiu. Zajmuje się jego pochodzeniem, budową, rozwojem, funkcjonowaniem czy różnorodnością. Nie jest ona jednak oderwana od innych nauk przyrodniczych. Wręcz przeciwnie. Wszystko się ze sobą łączy. W końcu, reakcje chemiczne nie zachodzą tylko w probówce, ale również w żywym organizmie. Każdy proces chemiczny czy biomolekuły podlegają prawom mechaniki kwantowej, więc jasne jest, że zasady kwantowe obowiązują również w biologii. Jednak dotychczas, większość naukowców uważała, że zjawiska zachodzące w mikroświecie mają niewielki wpływ, gdy rozważa się procesy biologiczne przebiegające w skalach, przestrzennych i czasowych, ważnych dla życia. W "Życiu na krawędzi..." autorzy pokazują, że oddziaływania kwantowe nie są wcale takie nieistotne. Efekty te wykorzystywane są w celu zyskania przewagi biologicznej i dla zapewnienia jak najbardziej efektywnego funkcjonowania. Najnowsze badania pokazują, że życie znajduje się na kwantowej krawędzi, łącząc świat klasyczny z osobliwym światem kwantów.

Mechanika kwantowa odgrywa istotną rolę w postępie technologicznym, choć na co dzień nie zawsze sobie to uświadamiamy. Bez niej nie byłoby tranzystorów, fotokomórek, laserów, płyt kompaktowych, odtwarzaczy Blu-ray, ogniw słonecznych, nawigacji satelitarnej czy chociażby obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI). Jej zastosowanie jest szerokie, jednak same własności świata kwantów są mało intuicyjne, a wiele aspektów tej dziedziny wciąż wzbudza wiele dyskusji, jak na przykład kwantowy pomiar. Autorzy zapoznają czytelnika z tym mikroświatem, starając się w sposób jak najprostszy wyjaśnić dualizm korpuskularno-falowy, tunelowanie kwantowe, superpozycję, kwantowe splątanie czy koherencję i dekoherencję. Poznanie tych zjawisk jest niezbędne, by prowadzić rozważania dotyczące ich udziału w biologii.

Al-Khalili oraz McFadden opisują procesy biologiczne, w których ujawniają się zjawiska kwantowe. Dużo miejsca poświęcają enzymom, czyli jednostkom napędowym życia, których niezwykła moc katalityczna związana jest z tunelowaniem protonów i elektronów. Mechanika kwantowa odgrywa istotną rolę w przebiegu fotosyntezy oraz w magnetorecepcji, wykorzystywanej m.in. przez europejskiego rudzika do niezwykle precyzyjnego wyznaczania kierunku lotu. Wiadomo również, że kod genetyczny zapisany jest w cząstkach kwantowych. To właśnie dzięki kwantowej naturze genów możliwa jest replikacja genomów z tak ogromną wiernością. Autorzy podają też przykłady, w których występowanie oddziaływań kwantowych jest bardzo możliwe, ale nie do końca pewne. Tak jest chociażby w przypadku zmysłu węchu, albo w adaptacyjnych mutacjach. Zastanawiają się, czy przypadkiem świadomość nie jest procesem kwantowym, albo czy dziedzina ta może pomóc w wyjaśnieniu zagadki powstania życia. Rozmyślają również nad możliwościami stworzenia syntetycznych form życia.

"Życie na krawędzi..." czyta się niczym interesującą powieść. W tego typu lekturze nie da się uniknąć stosowania terminów naukowych, ale autorzy robią wszystko, aby zagadnienia kwantowej biologii przedstawić w jak najbardziej przystępny sposób. Zabierają czytelnika w podróż nanołodzią do wnętrza kijanki oraz centrum reakcji fotosyntezy, opowiadają o amfiprionach znanych z animowanego filmu "Gdzie jest Nemo?", albo porównują życie do granitowego bloku czy żaglowca. Prostym językiem prezentują ciekawe teorie, wyniki badań, a także historię różnych odkryć. Al-Khalili oraz McFadden pokazują, że życie jest fascynujące, niesie ze sobą wiele tajemnic, które wciąż czekają na odkrycie.


Tytuł: Życie na krawędzi. Era kwantowej biologii
Autor: Jim Al-Khalili, Johnjoe McFadden
Tłumacz: Tomasz Krzysztoń
Wydawca: Prószyński i S-ka
Data wydania: kwiecień 2016
Liczba stron: 368
ISBN: 978-83-8069-326-5

Pytanie o życie. Energia, ewolucja i pochodzenie życia - Nick Lane

Życiodajna energia

Tekst ukazał się pierwotnie na portalu Szortal.

Średnia liczba wszystkich komórek ciała człowieka to około 10 bilionów.* Sporo, prawda? Łączą się one tworząc skórę, wątrobę, mięśnie i inne składniki naszego ciała. Pojedyncza komórka stanowi podstawową jednostkę strukturalną i funkcjonalną organizmów żywych. Przeprowadza ważne procesy życiowe, jak oddychanie czy wydalanie. Może stanowić samodzielny organizm, albo element organizmu wielokomórkowego. Jak jednak doszło do jej powstania? Co sprawiło, że na Ziemi pojawiło się życie? Czemu toczy się ono tak, a nie inaczej? Jaki jest związek między bakteriami a eukariontami? Na te i wiele innych pytań próbuje odpowiedzieć Nick Lane w swojej najnowszej książce.

Życie na Ziemi powstało prawdopodobnie 4 miliardy lat temu. Przez bardzo długi okres świat zasiedlały jedynie bakterie i archeony. Co ciekawe, te prokarionty przez 4 miliardy lat nie przekształciły się pod wpływem zmian środowiskowych i ekologicznych, ale zachowały prostotę budowy, zmieniając jedynie geny i biochemię. Około 1,5 - 2 mld lat temu, w wyniku endosymbiozy między archeonem i bakterią, powstały komórki o złożonej budowie, czyli eukarionty (rośliny, zwierzęta, glony, grzyby i protisty). Z jednej strony mamy zatem morfologiczną prostotę prokariontów, a z drugiej - ogromną złożoność eukariontów. Pomiędzy tymi dwoma grupami jest pustka, ponieważ dotychczasowe badania pokazują, że nie istnieją żadne ewolucyjne formy pośrednie między bakterią a jednokomórkowym przedstawicielem organizmów eukariotycznych.

Lane stara się dowieść, że ewolucja jest nierozerwalnie związana z energią i właśnie ten związek pozwala zrozumieć, czemu ewolucja potoczyła się w znany nam sposób. Bardzo istotne znaczenie ma gradient protonowy, występujący we wszystkich żywych komórkach, który jednak wprowadził ograniczenia w dalszej rozbudowie bakterii i archeonów. Przeszkody te zostały zniesione w wyniku zajścia endosymbiozy między dwoma prokariontami. To zjawisko, niezwykle rzadkie i dodatkowo utrudnione przez konflikt komórki gospodarza i endosymbionta, umożliwiło wyewoluowanie złożonych organizmów. Z tego względu, według autora, we Wszechświecie prędzej natkniemy się na proste, podobne do bakterii, organizmy niż na złożone formy życia.

Czym jest życie? Co jest potrzebne do stworzenia komórki? Jakie są różnice między bakteriami a archeonami? Czemu akurat alkaliczne kominy hydrotermalne mogły odegrać istotną rolę w powstaniu życia? Ile energii zużywają żywe komórki? To tylko niektóre z pytań, nad którymi rozmyśla autor. Interesuje go życie, od jego początków, przez ewolucję, aż do zagadnień dotyczących naszej śmiertelności. Rozprawia nad złożonością komórek eukariotycznych, brakiem form pośrednich między bakteriami a eukariontami oraz przybliża proces endosymbiozy. Zastanawia się nad wykształceniem niektórych cech eukariotów, takich jak jądro, rozmnażanie płciowe (czyli połączenie dwóch gamet), istnienie dwóch płci czy zaprogramowana śmierć komórki (apoptoza). Szczególne miejsce poświęca energii, niezbędnej dla rozwoju komórki. Omawia zasadę działania gradientu protonowego, a także mitochondrium, które pełni ważną rolę w naszym zdrowiu, płodności oraz długowieczności. Odnosi się również do wciąż jeszcze popularnej (zwłaszcza w reklamie), ale błędnie pojmowanej wolnorodnikowej teorii starzenia się. Na koniec, przybliża czytelnikowi tajemniczy mikroorganizm Parakaryon myojinensis, odkryty w głębinach Pacyfiku u wybrzeży Japonii, w 2012 roku. Wywołał on w świecie naukowym niemałą sensację, gdyż trudno jednoznacznie zakwalifikować go do konkretnej grupy organizmów. Czy to prokariont, czy eukariont? A może jest na jakimś etapie pośrednim, odtwarzając ewolucję eukariontów?

Lane przedstawia swoją hipotezę - historię ewolucji życia w powiązaniu z energią - i trzeba przyznać, że robi to w sposób niezwykle szczegółowy, logiczny oraz interesujący. Przywołuje wiele wyników badań (w tym także swoich), odnosi się do innych koncepcji dotyczących powstania życia, prezentuje ciekawe przykłady, omawia szereg procesów biochemicznych i fizycznych, wyjaśnia pojęcia (na końcu jest też słownik zawierający najważniejsze określenia). Nie brakuje również rycin ułatwiających zrozumienie opisywanych zjawisk; szkoda tylko, że niektóre fotografie nie są barwne, a ich jakość lepsza. Autor dostarcza czytelnikowi sporą dawkę informacji, dlatego nie jest to książka, którą czyta się szybko i lekko. Jej lektura wymaga uwagi, skupienia i przetrawienia przeczytanych danych, a wtedy nawet osoba niespecjalnie obeznana w omawianej tematyce powinna zorientować się, o co w tym wszystkim chodzi. Myślę, że zdecydowanie warto sięgnąć po "Pytanie o życie..." i razem z autorem zastanowić się nad zagadkami życia.


Tytuł: Pytanie o życie. Energia, ewolucja i pochodzenie życia
Autor: Nick Lane
Tłumacz: Adam Tuz
Wydawca: Prószyński i S-ka
Data wydania: marzec 2016
Liczba stron: 432
ISBN: 978-83-8069-275-6

* http://book.bionumbers.org/how-many-cells-are-there-in-an-organism/
na stronie: http://bionumbers.hms.harvard.edu/KeyNumbers.aspx znaleźć można o wiele więcej liczb związanych z biologią

Niebanalna więź - Sarah Waters

Spirytualizm dziewiętnastego wieku

Tekst ukazał się pierwotnie na portalu Szortal.

Sarah Waters. Znacie? Lubicie? Jeśli chodzi o mnie, do tej pory nie znałam żadnej jej książki. Co nieco o niej słyszałam, chociażby hasła w stylu: "to feministyczny Dickens", czy że pisze książki historyczne z wątkiem homoerotycznym. Postanowiłam osobiście przekonać się, jak to jest z tą Waters. Akurat miałam ochotę na małą odmianę literacką, więc powieść tej autorki doskonale się nadawała. Jak wypadła ta przygoda? No cóż, może się nie zachwyciłam, ale źle też nie było.

Autorka zabiera nas do dziewiętnastowiecznego Londynu. Naszą przewodniczką zostaje Margaret Prior, młoda kobieta pochodząca z dobrej rodziny, która zostaje tzw. damą wizytującą. Jej zadanie polega na odwiedzaniu kobiet odsiadujących karę w więzieniu Millbank, rozmowie i dodawaniu im otuchy. Ma również stanowić wzór nienagannej kultury i moralności, do którego każda więźniarka powinna dążyć. Dla panny Prior, osłabionej psychicznie po śmierci ojca, podjęta rola wydaje się być dużym wyzwaniem. Jednak, mimo niepewności, lęku i sprzeciwu matki, nie rezygnuje z wizyt. Wszystko przez jedną ze skazanych, Selinę Dawes, która przyciąga Margaret niczym magnes.

Jeśli miałabym zakwalifikować tę książkę do konkretnego gatunku, to powiedziałabym, że jest to przede wszystkim powieść psychologiczna. Ma formę pamiętnika; w nim Margaret wieczorami spisywała wydarzenia minionego dnia, opisywała spotykanych ludzi, ich reakcje, wypowiedzi, miejsca, w których przebywała, i, przede wszystkim, swoje uczucia i myśli. Główna bohaterka sprawia wrażenie istoty niezwykle kruchej, wrażliwej i zagubionej. Jest inteligentna, wykształcona, a jednocześnie bardzo niepewna siebie. Tkwi w roli narzuconej jej przez otoczenie, nie mogąc w pełni dać wyraz swej osobowości. Jej postać została przez autorkę bardzo dobrze scharakteryzowana, co w przypadku tej powieści ma swoje plusy i minusy. Z jednej strony, daje poczucie realizmu, możliwość zrozumienia motywów, a tym samym nie pozostawia czytelnika obojętnym na poczynania bohaterki (przyznaję, że niekiedy wzbudzała we mnie delikatne rozdrażnienie). Jednak z drugiej, obserwując naiwność Margaret, jej silną potrzebę miłości, bliskości i zrozumienia, rosnącą fascynację drugą kobietą, pojenie laudanum, od razu ma się przeczucie, jak zakończy się opowiadana historia. Oczywiście nie da się przewidzieć, jak dokładnie przebiegnie finał, ale rzeczywiście, w tej kwestii autorka niespecjalnie zaskakuje.

Tak naprawdę, „Niebanalna więź” toczy się dwutorowo. Nie jest to tylko historia Margaret. Czytelnik ma również okazję, na podstawie znacznie skromniejszych zapisków Seliny Dawes, poznać losy więźniarki oraz świat duchów. Tak, zgadza się, duchów. Autorka bardzo dobrze oddała nastrój wiktoriański oraz zafascynowanie spirytualizmem, które w ówczesnym okresie było powszechne. Myślę, że właśnie ta atmosfera to najmocniejszy element tej powieści. Doskonale potrafiłam sobie wyobrazić damy ubrane w długie, ciężkie suknie, siedzące grzecznie na krześle i z wypiekami na twarzy wyczekujące znaków od ducha, które przekaże im za pośrednictwem medium. Podobnie było w przypadku opisu więzienia Millbank i jej "mieszkanek". Ponure korytarze, małe cele, odór spoconych ciał ("- Jak często możecie się kąpać? - zapytałam, zwracając się bezpośrednio do więźniarki. - Kiedy tylko chcemy, pszepani, byle nie częściej niż dwa razy w miesiącu."), wszechobecna szarość i beznadzieja wywoływały zdecydowanie przygnębiające odczucia.

Nie jest to książka akcji, lecz opowieść o kobietach, które mniej lub bardziej odnajdują się w otaczającym świecie i na różne sposoby radzą sobie w życiu. Pojawił się również wątek miłości homoseksualnej, ale nie w kontekście fizyczności, a raczej uczuć między osobami tej samej płci, a także sposobu, w jaki były one odbierane przez najbliższe środowisko. Podsumowując, moje pierwsze spotkanie z Waters wypadło całkiem dobrze. Fabuła nie była zaskakująca, choć momentami autorka potrafiła wzbudzić niejakie wątpliwości. Dałam się za to porwać atmosferze powieści, posępnej, niematerialnej oraz emocjonalnej. Może sięgnę jeszcze po „Złodziejkę”? Podobno jest to jedna z lepszych powieści jej autorstwa. Tymczasem jednak, jeśli lubicie klimaty wiktoriańskie i książki psychologicznie, przeczytajcie „Niebanalną więź”.


Tytuł: Niebanalna więź
Autor: Sarah Waters
Tłumacz: Magdalena Moltzan-Małkowska
Wydawca: Prószyński i S-ka
Data wydania: maj 2016
Liczba stron: 464
ISBN: 978-83-8069-331-9