Skapelsen og nye oppdagelser
Som kjent har vi ingen problemer med å gi uttrykk for at en motor er konstruert og designet av ingeniørene bak den. Det betyr vel også at ATP-motoren er resultat av et design?
Jeg har med interesse fulgt med i debatten i Dagen om skapelsen. Naturvitenskapen har jo opp gjennom tiden hatt varierende forståelse av skaperverket. Den viktigste faktoren som endrer standpunkter er vel neppe lange diskusjoner, men derimot nye oppdagelser. Galileis oppdagelser i solsystemet forandret vårt verdensbilde. De siste tiårene har vi faktisk gjort en rekke liknende oppdagelser i biologiens mikroskopiske verden, nemlig det som skjer på det minste detaljnivå i cellenes molekyler. Det vi har funnet går gjerne under navnet molekylære motorer.
Sett i et vanlig lysmikroskop med en forstørrelse på noen hundre ganger – slik det ville ha vært mulig på Darwins tid – er en celle et relativt skuffende syn som bare vises som en stadig skiftende og tilsynelatende kaotisk mønster av bobler og partikler som strømmer på måfå fram og tilbake i alle retninger.
Annonse
For virkelig å forstå det storslåtte livet slik som molekylærbiologien viser det, må vi forstørre cellen noen millioner ganger. Da er vi nede på nanonivå. Moderne molekylær biologi og biokjemi har nå gjort så store fremskritt at den kan vise oss hva som egentlig foregår der nede eller inne i de aller minste og veldesignede detaljer.
Det vi har oppdaget er proteinmolekyler og komplekser av slike som danner avanserte utgaver av molekylære motorer. De har en målrettet aktivitet. Livet i cellene spiller på alle disse samstemte funksjonene i tusener, ja, sannsynligvis titusenvis ulike slike motorer. Molekylære motorer er en fellesbetegnelse for små biologiske systemer som opererer ved å omdanne kjemisk energi til anvendelig mekanisk arbeide eller omvendt.
Vi har også oppdaget at nesten alle våre egne avansert lagede maskiner allerede har sine tilsvarende motstykker i cellen: kunstige språk og deres dekodings-systemer; minnebrikkene for lagring og gjenfinning av informasjon; elegante styringssystemer som regulerer den automatiserte monteringen av deler og komponenter; korrekturlesende enheter som benyttes for kvalitetskontroll; roterende hjul og monteringsprosesser som involverer prinsippet om prefabrikasjon og modulbasert konstruksjon.
Faktisk, så omfattende og dyptgående er likheten at mye av terminologien vi har måttet bruke for å kunne beskrive denne fascinerende molekylære virkeligheten, er lånt fra vår egen høyteknologiske verden. Det er først de siste 20 årene at denne forskningen for alvor har tatt av. Her er proteinforskningen i dag på vei til å bli et av de største feltene innen naturvitenskapen. Videre har vi måttet innse at oppgaven med å utforme en slik molekylær maskin, til tross for all vår kunnskap om fysikk og kjemi, er langt utenfor vår egen kapasitet. Vi vil sannsynligvis ikke nå et slikt nivå som cellene kan utvise før om mange tiår.
Ett godt eksempel på en molekylmotor er ATP-motoren. Sluttproduktet i stoffskiftet når vi spiser, heter ATP (adenosintrifosfat). Dette brukes for å drive de mange energikrevende reaksjonene i kroppen vår. ATP-molekylet lagrer energien kjemisk og blir derfor gjerne kalt cellens batteri. Nesten all framstilling av ATP i kroppen ivaretas av den såkalte ATP-motoren. Dette er en roterende motor som får sin tilførsel av energi fra nedbrytingen av mat i form av karbohydrater, fett eller proteiner.
Da forskerne endelig klarte å få til gode bilder av strukturen og virkemåten til ATP-motoren, ble en av de mest fantastiske molekylmotorer vi har sett synliggjort (se figuren). Forskerne Walker og Boyer fikk sine velfortjente Nobelpriser i 1997 for denne. Betegnelsen «motor» virker kanskje litt søkt, men den rettferdiggjøres når man ser at den er bygget opp av to maskindeler som er forbundet med en felles akse for mekanisk utveksling av energi.
ATF-motorens effektivitet er målt til fantastiske 100 prosent og overgår altså alle menneskeskapte motorer. Den er nemlig konstruert på elektrostatiske prinsipper, ikke på elektromagnetiske eller kjemiske prinsipper som vi benytter. Høy effektivitet er et av kjennetegnene ved de molekylære motorer. Vanlig hastighet er cirka 100 omdreininger i sekundet. Det blir rundt 6000 omdreininger i minuttet, noe som er omtrent tre ganger vanlig fart på en bilmotor. Men trenger kroppen mye energi, kan den gå enda fortere, gjerne 15–17.000 omdreininger. Da går den som motoren i en Formel 1-bil!
ATP-motoren må ha vært tilgjengelig og i funksjon fra livets begynnelse. Den kan teknisk sett sammenliknes med en bilmotor. Som kjent har vi ingen problemer med å gi uttrykk for at en motor er konstruert og designet av ingeniørene bak den. Det betyr vel også at ATP-motoren er resultat av et design?
Annonse
Vår viten om disse fantastiske mekanismene har vokst eksplosivt og danner nå grunnlag for det som kalles revers ingeniørkunst (reverse engineering) hvor de naturgitte systemene plukkes fra hverandre for å lære hvordan de er bygd opp og designet. Slike systemer vil i mange år fremover være gjenstand for intensiv forskning. Nanoteknologien er det nye forskningsområdet der vi kan lære av naturen og selv prøve å bygge nytt i dens bilde. Bedre medisinanvendelse, høyteknologiske renseanlegg spesielt for vann, og kanskje nye måter å utnytte solenergien ved kunstig fotosyntese, kan bli resultatet. Skaperverket er læremesteren som gjemmer på de geniale oppskriftene.
Et annet eksempel på slike systemer er fotosyntesen, som er den kjemiske prosessen som utføres i plantenes grønne blader. Fotosyntesen er en «miljøvennlig» genistrek som både er enkel, og uhyre innviklet. Den er fortsatt så ugjennomskuelig og vanskelig at menneskene ennå ikke har lyktes i å etterlikne den! Ingen andre kjemiske prosesser greier i rimelig omfang å omdanne CO2 og vann til lett tilgjengelig energi, i form av sukker, og attpå til med sollys som den enkle energikilden. Plantene gjemmer på den egentlige oppskriften. Vi kan ane at de faktisk talt kan sin kjemi bedre enn menneskene.
En dag vil nok forskerne klare å avlure plantene deres hemmelighet, og trolig ligger det en Nobelpris og venter på den forskergruppen som når dette målet. Da først vil vi kanskje også kunne løse noe av klimaproblemet, ved å designe en kunstig fotosyntese med teknologi for fangst av CO2, det som ofte kalles «Stoltenbergs månelanding» og som hans regjering måtte oppgi. Mer stoff om dette finnes på Origos hjemmeside (www.origonorge.no). Origo har i mange år jobbet med å presentere fagstoff som beskriver skaperverket fra et grunnleggende skapelsessynspunkt.
En gammel kollega av meg fortalte en gang at da hennes far var professor ved Landbrukshøgskolen og holdt sine årlige forelesninger om fotosyntesen, var det alltid en sterk tone av høytid og andakt i auditoriet. I vår tid har vi mange oppdagelser fra naturvitenskapen som viser den samme storhet og som kan vekke de samme følelsene av noe stort som skjer. Om vi bare vil se det og si det.
Den samme holdningen finner vi uttrykt i Bibelen. Kong Salomo forkynte at man kunne gå til mauren for å bli vis, og Jesus sa at liljene på marken overgikk all menneskelig skjønnhet av klesdesign. Liljene er til og med ferdig parfymert, for eksempel. En artig tanke!
