17.3.11

το μονοπατι της ζωης στον πλανητη μας

το μονοπάτι της ζωής στον πλανήτη μας
η τάση για πολυπλοκότητα
το DNA και η ανακάλυψη του.
μια ανακεφαλαιωση 
 
  Δεν υπάρχει μέχρι σήμερα ένας ορισμός της ζωής. Τι είναι αυτό που ξεχωρίζει την άβια ύλη από τους έμβιους οργανισμούς;  Ξέρουμε ότι οι έμβιοι οργανισμοί έχουν ένα επίπεδο πολυπλοκότητας τέτοιο, που τους αναγκάζει σε μια συνεχή και μεγάλου βαθμού ανταλλαγή δομικών υλικών και ενέργειας με τον περιβάλλοντα χώρο τους.  Η ζωή είναι μια συνεχής ανακατανομή μάζας και ενέργειας. Ανταλλαγή ενέργειας κάνουν όπως ξέρουμε και τα άτομα με τη μορφή των αλληλεπιδράσεων μεταξύ τους μέσω ακτινοβολιών ή δυνάμεων αλληλεπίδρασης, όπως και τα μόρια μέσω της ανταλλαγής υποατομικών σωματιδίων, ηλεκτρονίων ή των διάφορων δεσμών που συγκρατούν τα άτομα μεταξύ τους. Στους έμβιους οργανισμούς αυτή η ανταλλαγή μάζας και ενέργειας με το περιβάλλον, είναι σε πολύ μεγαλύτερο επίπεδο. Το ίδιο και η ποσότητα της πληροφορίας που είναι συγκεντρωμένη μέσα σε έναν έμβιο οργανισμό. Η πολύ μεγαλύτερη ποσότητα πληροφορίας που υπάρχει στους έμβιους οργανισμούς, που διατηρείται με μία υψηλού επιπέδου ανταλλαγή ενέργειας με το περιβάλλον, τους κάνει και πολύ λιγότερο σταθερούς από τις μορφές της άβιας ύλης, που διατηρούν την οργάνωση τους για πολύ μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα. Οι μεγάλες διαφορές στις κλίμακες μεγέθους όσον αφορά την σταθερότητα είναι ανάλογες με τις διαφορές στην κλίμακα του ποσού της πληροφορίας που περικλείεται μέσα στο σύστημα και που πρέπει να παραμένει σταθερό.


  Είναι δηλαδή ένα νέο επίπεδο στην οργάνωση της ύλης, τόσο στην ποσότητα της πληροφορίας όσο και στη συνεχή ανταλλαγή ενέργειας και μάζας με το περιβάλλον.
  Ο Ιlya Prigogine (Βέλγος φυσικοχημικός, ρωσικής καταγωγής , που το 1977 πήρε το Νόμπελ Χημείας) έδειξε  με ποιο τρόπο υπάρχει η τάση για πολυπλοκότητα μέσα σε χαοτικά συστήματα, όταν ξεπεράσουν κάποια όρια ισορροπίας, σε κριτικές καταστάσεις, όπου τότε μπορεί και εμφανίζεται οργάνωση. Αυτό δεν αφορά μόνο τη βιολογία αλλά όλη τη φύση.
  Η οργάνωση της ύλης και της άβιας αλλά και της έμβιας, είναι νησίδες θερμοδυναμικής σταθερότητας που προκύπτουν από την κίνηση σε ένα χαοτικό σύστημα. Νησίδες οργάνωσης του χάους, με τάση προς μία όλο και μεγαλύτερη πολυπλοκότητα, ίσως σαν έναν τρόπο διατήρησης του ποσού της πληροφορίας που πετυχαίνουν, απέναντι στην πίεση να την χάσουν. Η φύση είναι ενιαία και δρα με την ίδια λογική παντού. Η μετάβαση από αυτό που ονομάζουμε άβια ύλη στην έμβια, είναι σταδιακή και είναι η πολυπλοκότητα των συστημάτων που δημιουργούνται και το πολύ μεγαλύτερο ποσό πληροφορίας που πρέπει να διατηρήσουν, που δημιουργούν τα χαρακτηριστικά της.

 Έτσι δημιουργούνται τα υποατομικά σωματίδια και από αυτά τα άτομα και τα μόρια και στη συνέχεια οι πολυπλοκότερες μορφές της ύλης. Σ’ αυτή τη διαδικασία δημιουργούνται κώδικες με βάση τους οποίους είναι συγκροτημένο το κάθε επίπεδο πολυπλοκότητας. (Οι κώδικες διαμορφώνονται από τις αναγκαίες και δυνατές σχέσεις με βάση τις οποίες μπορούν να συνυπάρξουν διαφορετικά στοιχεία σε μια ενότητα. Δηλαδή για να υπάρξει το άτομο πρέπει οι δυνάμεις και τα σωματίδια που το συγκροτούν να έχουν κάποιες πολύ συγκεκριμένες τιμές. Μια ελάχιστη απόκλιση κάνει την ενότητα μη δυνατή. Αυτές οι τιμές ή καλύτερα οι αναγκαίες και δυνατές σχέσεις για να υπάρξει μια ενότητα, προκύπτουν με ένα τυχαίο μάλλον τρόπο, από τις σχέσεις που υπάρχουν στο σύστημα μέσα στο οποίο δημιουργούνται). Με βάση αυτούς τους κώδικες έχουμε δημιουργία άπειρων παρόμοιων μορφών. Στις έμβιες μορφές, τουλάχιστον τις περισσότερες, αυτή η διαδικασία παίρνει το χαρακτήρα της αυτοαναπαραγωγής με βάση τους κώδικες που είναι ενσωματωμένοι στο DΝΑ και η κάθε νέα μορφή που δημιουργείται, λόγω του μεγάλου βαθμού αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον, δηλαδή της δράσης πολλών παραγόντων τη συγκεκριμένη χρονική στιγμή της δημιουργίας της νέας μορφής, παίρνει ένα μοναδικό χαρακτήρα.

  Δηλαδή οι έμβιοι οργανισμοί, η ζωή, εμφανίστηκαν ως μια σταδιακή, διαδοχική διαδικασία βημάτων από τη  σχετική απλότητα αυτών που ονομάζουμε ανόργανες χημικές ενώσεις και αντιδράσεις, στη βιολογική πολυπλοκότητα. Κάθε νέο επίπεδο ενσωμάτωνε διαδικασίες από τα κατώτερα επίπεδα.
 Έτσι δεν υπάρχει ένα σαφές σύνορο που να ξεχωρίζει αποφασιστικά αυτή την μετάβαση. Αυτό λέει η λογική της εξελικτικής διαδικασίας. Το πιο πιθανό είναι ότι πολλές από αυτές τις μεταβατικές μορφές από την άβια στην έμβια ύλη να χρησιμοποιήθηκαν σαν τροφή από τους πρώτους κυτταρικούς σχηματισμούς και σήμερα να είναι δύσκολο να τους εντοπίσουμε αλλά και να τις αναγνωρίσουμε σαν τέτοιες, δηλαδή σαν μεταβατικές μορφές της εμφάνισης της μορφής που πήρε η ζωή στη γη.

Ας παρακολουθήσουμε κάπως πιο συγκεκριμένα το μονοπάτι που ακολουθήθηκε.
Η διαδικασία της εξέλιξης και η   δημιουργία της ζωής στον πλανήτη μας έχει σχέση με τις συνθήκες που υπήρχαν στις διάφορες φάσεις από τις οποίες πέρασε το περιβάλλον στη γη, για τις οποίες σήμερα υπάρχουν αρκετά δεδομένα και έχει περίπου ως εξής.
  Η ατμόσφαιρα της γης στα αρχικά της στάδια  αποτελούνταν από μεθάνιο και άλλους υδρογονάνθρακες, αμμωνία, διοξείδιο του άνθρακα, υδροκυάνιο, υδρόθειο, υδρατμούς. Ήταν δηλαδή μια ατμόσφαιρα κατά βάση αναγωγική. Από αυτά τα στοιχεία, δημιουργήθηκαν με την επίδραση ηλεκτρικών εκκενώσεων, οργανικά μόρια, απλά σάκχαρα, αμινοξέα και πεπτίδια, βάσεις των νουκλεϊνικών οξέων, σε τεράστιες ποσότητες. Αυτή η διαδικασία ξέρουμε ότι μπορεί να συμβεί επειδή επαναλήφθηκε και πειραματικά.(Το 1953 ο Stanley Miller από το Πανεπιστήμιο του Σικάγου διοχέτευσε ηλεκτρικό ρεύμα, όπως θα ήταν το ρεύμα ενός κεραυνού, μέσα σε ένα μείγμα ουσιών που αποτελούσαν την πρωταρχική ατμόσφαιρα και σχηματίσθηκαν αμινοξέα, τα οποία ξέρουμε ότι είναι τα συστατικά των πρωτεϊνών, που ξέρουμε ότι είναι βασικά συστατικά των έμβιων οργανισμών. Στη συνέχεια πολλά παρόμοια πειράματα επιβεβαίωσαν τα αποτελέσματα αυτού του πειράματος). Αυτά τα υλικά μπορούν στη συνέχεια να σχηματίσουν μεγαλομοριακές ενώσεις αυτόματα, χρησιμοποιώντας την ενέργεια που περιέχεται στους δεσμούς άλλων χημικών ενώσεων, κυρίως φωσφορικών. Από τα αμινοξέα μπορούν να σχηματισθούν πολυπεπτίδια. Τα πολυπεπτίδια έχουν  καταλυτικές ιδιότητες, μπορούν δηλαδή να χρησιμοποιηθούν για την πρόοδο άλλων αντιδράσεων, δεν έχουν όμως τις πληροφορίες της αυτοαναπαραγωγής, στοιχεία που όπως ξέρουμε αποτελούν χαρακτηριστικά της ζωής. Τις ιδιότητες αυτές έχουν τα νουκλεϊνικά οξέα χάρις στις ιδιότητες των βάσεων τους, που μπορούν να αλληλεπιδράσουν και να συνδεθούν με βάση την αρχή της συμπληρωματικότητας. Τα νουκλεϊνικά οξέα επομένως μπορούν να αναπαράγονται αυτοκαταλυτικά και να πολλαπλασιάζονται. (Όπως είχε υπολογίσει ο Γερμανός φυσικός Manfred Eigen που πήρε Νόμπελ Χημείας το 1967, η πιθανότητα για αυτοκαταλυτικό πολλαπλασιασμό των πολυνουκλεοτιδίων, αυξάνεται όταν συνδεθούν με απλά, αυτόματα παραγόμενα, ολιγο- ή πολυπεπτίδια, τα οποία δρουν καταλυτικά. Σ’ αυτό το σύστημα και με μια αυστηρή αντιστοιχία μεταξύ νουκλεϊνικών οξέων και πολυπεπτιδίων, μπορεί να αναπτύχθηκε η έννοια του γενετικού κώδικα, που πρέπει να έγινε πολύ νωρίς, μιας και ο κώδικας έχει παγκόσμια ισχύ. Σημαντικό βοήθημα αποτέλεσε και η αύξηση του ποσού των νουκλεϊνικών οξέων ανά κύτταρο, όταν σχηματίσθηκαν οι πρώτοι κυτταρικοί οργανισμοί. Έτσι μπορούν να αποθηκευτούν περισσότερες πληροφορίες ανά κύτταρο, πράγμα που επιτρέπει και τον πειραματισμό με διάφορες μεταλλάξεις. -Βιοχημεία Ρeter Κarlson. Ιατρικές εκδόσεις Λίτσας.  Η αύξηση αυτή μπορεί να προήλθε από τον διπλασιασμό τμημάτων του DΝΑ και στη συνέχεια από μεταλλάξεις πάνω σ’ αυτά τα τμήματα. Ή από την συμβίωση διαφορετικών οργανισμών των οποίων συγχωνεύθηκε το DNA, για το οποίο θα μιλήσουμε και αργότερα. 
 Η Lynn Margulis,  στον ‘’συμβιωτικό πλανήτη’’, εκδ. κάτοπτρο,  αναφέρει πως οι  Thomas Cech του Παν/μίου του Κολοράντο και  Sidney  Altman του Παν/μίου του Yale, στις αρχές της δεκαετίας του 80 έδειξαν ότι ορισμένα μόρια RΝΑ-το RNA είναι ένα μόριο παρεμφερές του DNA- όχι μόνο αντιγράφονται αλλά δρουν και σαν πρωτεΐνες, δηλαδή αυτοσυναρμόζονται. Έτσι αναδιατάσσουν τη μοριακή τους μορφή. Δηλαδή το RΝΑ συμπεριφέρεται σαν πρωτεΐνη που μπορεί να αναδιατάσσει και να αναδιοργανώνει γενετικό υλικό. Αυτό το είδος RΝΑ ονομάζεται ριβοένζυμο. Αν αναμιχθούν ριβοένζυμα με κάποιες μικρές δομικές τους μονάδες, αυτά θα εξελιχθούν. Αυτά όμως δεν μπορούν να θεωρηθούν ζωντανά. Από μόνα τους δεν μπορούν να φθάσουν ούτε στο επίπεδο ενός ιού. Αποτελούν απλώς τροφή για δραστήρια βακτήρια, πρώτιστα και μύκητες. Ο γνωστός φυσικός Freeman Dyson επίσης υποστηρίζει ότι οι πρώτες μορφές ζωής προέκυψαν από συμβίωση πρωτεϊνών με υπερμόρια RNA).
  Σήμερα οι εργασίες του βραβευμένου με το Νόμπελ Χημείας το 1987, Ζαν Μαρί Λεν, για τις μελέτες του σ’ αυτό που ονομάζεται σήμερα υπερμοριακή Χημεία και την αυτοοργάνωση των υπερμοριακών συστημάτων, οδηγούν σε μια καλύτερη κατανόηση του πως αυτοεξελίσσονται τα χημικά μόρια ώστε να φθάσουμε στα πιο πολύπλοκα μόρια και αντιδράσεις της ζωής.

   Όσον αφορά την κατανόηση της εμφάνισης της έμβιας ύλης, είχαν προηγηθεί μια σειρά παρατηρήσεις που έδειχναν παραδείγματα αυτοοργανωνόμενης συμπεριφοράς σε αυτό που ονομάζουμε ανόργανη ή άβια ύλη.
  Εκτός από την αυτοεξέλιξη πολλών χημικών μορίων, κάποιες χημικές αντιδράσεις είναι αυτορρυθμιζόμενες και αυτοαναπαραγόμενες, αρκεί να υπάρχει περίσσεια των αρχικών υλικών για τροφοδοσία της αντίδρασης.
  Στην Χημεία για παράδειγμα, το 1968 έγινε γνωστή η χημική αντίδραση Βelousovhabotinsky. [o Boris Pavlovitch Belousov πραγματοποίησε την αποφασιστική αυτή αντίδραση το 1951, ενώ ήταν επικεφαλής  εργαστηρίου βιοφυσικής του υπουργείου Υγείας της ΕΣΣΔ. Η αντίδραση ήταν τόσο ιδιόμορφη που ο Βelousov δεν μπόρεσε να πείσει την ακαδημαϊκή κοινότητα στη χώρα του, πως ήταν αληθινή, επειδή φαινόταν να έρχεται σε αντίθεση με τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής για τη συνεχή αύξηση της εντροπίας, δηλαδή της αταξίας μέσα σε ένα σύστημα. Το 1957 τελικά δημοσιεύθηκε μια σύντομη περίληψη στα πρακτικά ενός συμποσίου ακτινολογίας. Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 60, ο Anatoly Zhabotinsky, επί πτυχίω φοιτητής βιοχημείας στο Πανεπιστήμιο της Μόσχας, άλλαξε τη σειρά των αντιδράσεων, την έκανε κατά κάποιο τρόπο πιο εντυπωσιακή, με αποτέλεσμα να πείσει τελικά τους συναδέλφους του και μετά την παρουσίαση σε ένα διεθνές συνέδριο το 1968 στην Πράγα, έγινε γνωστή σε όλο τον κόσμο. *Το βέλος του χρόνου, εκδ. κάτοπτρο].
  Αυτή ήταν μια περιοδικά μεταβαλλόμενη χημική αντίδραση, ένα χημικό ρολόι με μια αυτοοργανωνόμενη συμπεριφορά, που μιμούνταν τον γνωστό κύκλο του κιτρικού οξέος, τον βασικό μηχανισμό δηλαδή παραγωγής ενέργειας του κυττάρου. Μια χημική ουσία που με τα παράγωγα της επηρεάζει εκ νέου και συνεχώς την ίδια την παραγωγή της. Σε αυτή την περίπτωση, η αυτοκατάλυση είναι το βασικό στοιχείο της μη γραμμικότητας(αυτό που δημιουργεί την ‘’ανωμαλία’’ στην ομαλή εξέλιξη) στην εξέλιξη μιας διαδικασίας και της δημιουργίας αυτοοργάνωσης. Σε άλλες περιπτώσεις, άπειροι άλλοι παράγοντες μπορούν να αποτελέσουν το αίτιο μιας μη γραμμικής εξέλιξης. (τα γραμμικά συστήματα αναπτύσσονται ομαλά και είναι προβλέψιμα στην εξέλιξη τους. Στα μη γραμμικά δυναμικά συστήματα υπάρχουν πολλές μεταβλητές  και έτσι η εξέλιξη είναι μη προβλέψιμη. Σαν αποτέλεσμα  μπορεί να προκύψει τόσο το αιτιοκρατικό χάος όσο και η αυτοοργάνωση). Τέτοια αυτοοργανωνόμενα χημικά συστήματα έγιναν στη συνέχεια στις Βρυξέλλες το 1973 από τους Ilya Prigogine και Rene Lefever, σε ένα μοντέλο που ονομάσθηκε Brusselator.(‘’Το βέλος του χρόνου’’, εκδ. κάτοπτρο). Τα συστήματα που προκύπτουν σε αυτές τις περιπτώσεις υπερβαίνουν σε ποσότητα πληροφορίας το άθροισμα των επιμέρους χημικών ενώσεων που τα αποτελούν. Επίσης έχουν αυξημένη ανταλλαγή ενέργειας με το περιβάλλον.

  Αυτή η χημική εξέλιξη προηγήθηκε της ζωής, είναι αυτή που δημιούργησε τη ζωή και οι αντιδράσεις της αποτελούν τη βάση της και είναι ενσωματωμένες μέσα της.
  Αυτές όπως και άλλες παρόμοιες αντιδράσεις δημιούργησαν τις γνωστές μεταβολικές οδούς πάνω στις οποίες στηρίζεται το φαινόμενο της ζωής, όπως το ξέρουμε πάνω στον πλανήτη μας.
  Σε δύο βασικούς μεταβολικούς δρόμους στηρίχθηκε το φαινόμενο της ζωής στη γη. Ο ένας είναι η διάσπαση του νερού με τη βοήθεια του ηλιακού φωτός, που οδηγεί στην παραγωγή οξυγόνου και υδρογόνου, με απελευθέρωση ενέργειας. Τα υδρογόνα που παράγονται, ενώνονται  με το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και παράγουν σάκχαρα και άλλα θρεπτικά συστατικά. Στην άλλη βασική διαδικασία που προέκυψε πολύ αργότερα και είναι η αντίστροφη ακριβώς, καταναλώνεται το οξυγόνο, ενωνόμενο με το υδρογόνο και δίνει πάλι νερό, παράγοντας πάλι μεγάλα ποσά ενέργειας. Η ενέργεια που παράγεται και στις δύο αυτές διαδικασίες , μπορεί και αποταμιεύεται στους έμβιους οργανισμούς, σε φωσφορικούς δεσμούς υψηλής ενέργειας, σε ένα από τα πιο σημαντικά μόρια της ζωής, την τριφωσφορική αδενοσίνη, το ΑΤΡ.(η αδενίνη, μια βάση πουρίνης που συμμετέχει στη δομή των νουκλεοτιδίων που σχηματίζουν το DNA και το RNA, όταν ενωθεί με ένα σάκχαρο, τη ριβόζη, σχηματίζει την αδενοσίνη. Η αδενοσίνη όταν ενωθεί με μία φωσφορική ρίζα σχηματίζει τη μονοφωσφορική αδενοσίνη, το ΑΜΡ, όταν ενωθεί με δύο, τη διφωσφορική, το ADP και με τρεις φωσφορικές ρίζες, το ΑΤΡ, την  τριφωσφορική αδενοσίνη, που  είναι ένα ασταθές μόριο. Το  άλλο συγγενικό μόριο είναι το GTP, τριφωσφορική γουανοσίνη, όπου αντί για την αδενίνη υπάρχει η άλλη βάση πουρίνης που συμμετέχει στη δομή των νουκλεοτιδίων, η γουανίνη.
   Οι δύο φωσφορικές ρίζες συνδέονται με το υπόλοιπο μόριο με δεσμούς υψηλής ενέργειας. Μέσα σ’ αυτούς τους δεσμούς αποθηκεύεται η ενέργεια που παράγεται στα μιτοχόνδρια και το κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Είναι δηλαδή μια πακεταρισμένη μορφή ενέργειας, το ενεργειακό νόμισμα των έμβιων οργανισμών.  Υπάρχει σε όλα τα κύτταρα, ζωικά, φυτικά, βακτήρια κτλ. Όλοι οι φυσιολογικοί μηχανισμοί που χρειάζονται ενέργεια για την λειτουργία τους, την προμηθεύονται από το ΑΤΡ).
  Αυτοί οι βασικοί μεταβολικοί δρόμοι γίνονται μέσω διακλαδώσεων, ώστε η ενέργεια να παράγεται σταδιακά, είναι δηλαδή συνδεδεμένοι με τους μεταβολικούς δρόμους της γλυκόλυσης, του κιτρικού οξέος, της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης,   και είναι κοινοί στους περισσότερους οργανισμούς. Αυτοί οι μεταβολικοί δρόμοι δημιουργήθηκαν νωρίς και από τότε δεν μεταβλήθηκαν. Φαίνεται ότι οι αλλαγές εδώ ή διαφορετικές επιλογές, δεν ήταν συμβατές με τη μορφή που είχε πάρει η ζωή που άρχισε να διαμορφώνεται. Έτσι, μόρια ή αντιδράσεις που αποτελούν τη βάση της εξυπηρέτησης των μεταβολικών αναγκών των έμβιων οργανισμών, τους τρόπους αυτοαναπαραγωγής τους, την άμυνα τους ή άλλες βασικές λειτουργίες, είναι κοινές ή παρόμοιες, σε όλους σχεδόν  τους οργανισμούς. Φαίνεται ότι με αυτές τις λίγες επιλογές ήταν συμβατή η ζωή στον πλανήτη μας.
   
  Ένα σημαντικό βήμα σε όλη αυτή τη διαδικασία, ήταν η δημιουργία εσωτερικού περιβάλλοντος που απομονώνει κάποιες διεργασίες από ένα άλλο εξωτερικό περιβάλλον. Ο Οπάριν (Aleksandr Ivanovich Ovarian. Ούγκλιτς 1894-Μόσχα 1980. Σοβιετικός βιοχημικός, διευθυντής του ινστιτούτου Βιοχημείας της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ. Οι θεωρίες του διατυπώθηκαν στο σύγγραμμα, ‘’η προέλευση της ζωής στη γη’’. 1936) μελέτησε διεξοδικά τέτοιες δομές που δημιουργούνται αυτόματα σε σύστημα κολλοειδών μέσα σε υδάτινο περιβάλλον. Τα κολλοειδή είναι μακρομοριακές ενώσεις. Στην επιφάνεια αυτού του σχηματισμού δημιουργούνται δομές σαν μεμβράνες, που επιτρέπουν τη δίοδο σε κάποιες ουσίες με αποτέλεσμα τον εμπλουτισμό του εσωτερικού περιβάλλοντος. Προϋπόθεση για την εξέλιξη των νουκλεϊνικών οξέων ήταν και η δημιουργία εσωτερικού περιβάλλοντος.
 Τέτοια ψευδομεμβρανώδη περιβλήματα είναι ανάλογα με τις φυσαλίδες που δημιουργούνται όταν ανακατεύουμε λάδι με νερό. Τέτοια περιβλήματα διαχώριζαν το εσωτερικό περιβάλλον από το εξωτερικό.
  Η παρουσία του νερού που ήταν άφθονο στη γη, ευνόησε αυτές τις χημικές εξελίξεις και την επιβίωση των πρώτων προβιοτικών σχηματισμών, που ήταν αναερόβιοι λόγω της απουσίας οξυγόνου από την ατμόσφαιρα της γης. Η σύνθεση των πρώτων απλών αμινοξέων αλλά και άλλων οργανικών μορίων έγινε με τη δράση ελεύθερων ριζών σε υδατικά διαλύματα, με την ενέργεια που υπήρχε από θερμές πηγές, ηλεκτρικές εκκενώσεις της ατμόσφαιρας και την υπεριώδη ακτινοβολία. Οι αρχικοί αυτοί προβιοτικοί οργανισμοί, χωρίς πυρήνα, με υδατοδιαλυτή επαφή με το περιβάλλον για την διατροφή τους, παρήγαγαν σαν παραπροϊόντα του μεταβολισμού τους νιτρώδεις ενώσεις, αλκοόλες και σουλφίδια.
  Φαίνεται δηλαδή ότι τα προκαρυωτικά κύτταρα εξελίχθηκαν μέσω της ενσωμάτωσης χημικών ουσιών, καθώς και χημικών αντιδράσεων, όπως αναφέρθηκε, σε ένα περίβλημα, πιθανόν κοντά στο μοντέλο που περιέγραψε ο Οπάριν. Οι έμβιοι οργανισμοί προκύψανε δηλαδή από τους άβιους, όπως ένα δένδρο φυτρώνει πάνω στο χώμα.
 
  Στις προβιοτικές μορφές υπήρχαν συστήματα που θα περιλάμβαναν τμήματα DΝΑ ή RΝΑ, μόνα τους ή μαζί με πρωτεΐνες, ίσως καλυμμένα ή και όχι, με κάποιο είδος μεμβράνης. Συστήματα που και τα πιο διαμορφωμένα δεν θα μπορούσαμε να τα ονομάσουμε κυτταρικά. Κανένα τμήμα του DΝΑ δεν αναδιπλασιάζεται έξω από το κύτταρο στο οποίο ανήκει.( Όπως ξέρουμε και κανένας ιός δεν μπορεί να αναδιπλασιάσει τον εαυτό του έξω από κάποιο κύτταρο. Οι ιοί αποτελούνται από  πρωτεΐνες και νουκλεϊνικά οξέα, DNA ή RNA, χωρίς ενζυμικά συστήματα για την παραγωγή ενέργειας, γι αυτό και μπορούν να πολλαπλασιασθούν μόνο μέσα σε κύτταρα, χρησιμοποιώντας τα ενζυμικά συστήματα των ξενιστών τους. Είναι από τις μορφές που κινούνται στα όρια μεταξύ αυτής που ονομάζουμε  άβια και της έμβιας ύλης. Οι ιοί έξω από τα ζωντανά κύτταρα παραμένουν εντελώς αδρανείς. Οι ιοί χρειάζονται το μεταβολισμό του ζωντανού κυττάρου, διότι τους λείπουν οι προϋποθέσεις να δημιουργήσουν το δικό τους. Ο μεταβολισμός, η αδιάκοπη χημεία της αυτοσυντήρησης, αποτελεί ένα ουσιώδες γνώρισμα της ζωής. Οι ιοί το στερούνται και με αυτή την έννοια δεν θα μπορούσαν να χαρακτηρισθούν έμβιοι οργανισμοί έτσι όπως έχουμε καταλήξει να χαρακτηρίζουμε τη ζωή.
 Οι πρώτοι ιοί είναι πιθανό να προέκυψαν σαν αποτέλεσμα ακτινοβόλησης και διάσπασης βακτηριακών κυττάρων που ζούσαν στο φως του ήλιου. Μερικοί ιοί είναι εξαιρετικά σύνθετοι. Οι ιοί διασπείρουν γονίδια μεταξύ των βακτηρίων και των ανθρώπινων κυττάρων(και των άλλων ζώων), όπως έκαναν πάντοτε. Σαν  συμβιώτες οι ιοί, αποτελούν πηγές εξελικτικής ποικιλομορφίας).
  Όλες αυτές οι πρόδρομες μορφές κυτταρικών συστημάτων, μέσα σε μια λιπώδη μεμβράνη, γινόταν όλο και πιο σύνθετες χημικά. Η ηλιακή ενέργεια που διαπερνούσε αυτά τα σταγονίδια ήταν η βασική ενεργειακή πηγή. Αυτοί οι λιπώδεις σάκοι μεγάλωσαν και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορούσαν να αυτοσυντηρηθούν. Μέσα από μακρότατη μεταβολική εξέλιξη όσα από αυτά περιείχαν φωσφορικά άλατα και νουκλεοσίδια συνδεδεμένα με φωσφορικές ρίζες απέκτησαν την ικανότητα να αντιγράφονται με μεγαλύτερη ή μικρότερη ακρίβεια. Έτσι μπορούσαν να διατηρήσουν τη δομή τους με μεγαλύτερη ή μικρότερη πιστότητα. Απ’ ότι φαίνεται, η βάση από την οποία μπορούμε να ξεκινήσουμε για να μιλάμε για την οργανωμένη μορφή ζωής είναι αυτά τα πρώτα βακτήρια. Τα βακτήρια δεν έχουν οργανωμένο, διαφοροποιημένο πυρήνα, γι αυτό και ονομάζονται προκαρυωτικά.
Τα παλαιότερα απολιθωμένα βακτήρια που βρέθηκαν είναι 3,7 δισεκατομμυρίων χρόνων. Το οξυγόνο δεν υπήρχε ακόμη στην ατμόσφαιρα.
 
  Καθοριστικό ορόσημο για να πάρει η ζωή τη μορφή που πήρε, ήταν η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας μέσα από μια σειρά χημικών αντιδράσεων που στηρίζονται στην φωτόλυση του νερού, τη διάσπαση του δηλαδή σε υδρογόνο και οξυγόνο, αλλά και τη φωτοχημική φωσφορυλίωση, τη χρησιμοποίηση οργανικών ή ανόργανων ουσιών σαν δοτών υδρογόνου, διαδικασίες που είχαν ενσωματωθεί στη λειτουργία κάποιων βακτηρίων που ονομάζονται κυανοβακτήρια και υπάρχουν και σήμερα, που πρέπει να εμφανίσθηκαν πριν 2,5 περίπου δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτές οι πρώτες μορφές εμφανίσθηκαν μέσα στο νερό, στη θάλασσα, μιας και δεν είχε σχηματισθεί ακόμη το στρώμα του όζοντος που θα τις προφύλασσε από την υπεριώδη ηλιακή ακτινοβολία, αφού δεν υπήρχε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα για να σχηματισθεί.
  Αποτέλεσμα αυτής της δραστηριότητας ήταν η παραγωγή τεράστιων ποσοτήτων οξυγόνου. Αυτό διαχέεται και δημιουργεί την ατμόσφαιρα της γης η οποία από αναγωγική μετατρέπεται σταδιακά σε οξειδωτική. Την ατμόσφαιρα της γης την δημιούργησε δηλαδή η ίδια η ζωή που άρχισε να μορφοποιείται. Οι καινούργιες μορφές ζωής  δημιούργησαν το περιβάλλον που τους ευνοούσε, αφού πρώτα το περιβάλλον που υπήρχε πριν, δημιούργησε τις αρχικές μορφές ζωής. Πριν 1,3 δισεκατομμύρια χρόνια υπολογίζεται ότι το οξυγόνο στην ατμόσφαιρα της γης φθάνει το 1%. Αυτό  οδηγεί στην εξαφάνιση μεγάλου μέρους των αναερόβιων σχηματισμών, ενώ κάποιοι προσαρμόσθηκαν και επιβίωσαν σε περιβάλλον όπου δεν διεισδύει το οξυγόνο σε μεγάλο βαθμό ή και αναπτύσσοντας αντιοξειδωτικά συστήματα. Δημιουργήθηκαν περισσότερο πολύπλοκοι κυτταρικοί σχηματισμοί που έπρεπε να επιβιώσουν στο νέο περιβάλλον αυξημένης περιεκτικότητας σε οξυγόνο. Πιθανόν μέσα από συμβιώσεις δημιουργήθηκαν  τα πρώτα ευκαρυωτικά κύτταρα, δηλαδή κύτταρα με πυρήνα που περιβάλλεται από ξεχωριστή μεμβράνη. Τα κυανοβακτήρια, αποτέλεσαν τους χλωροπλάστες, που με την χλωροφύλλη που περιέχουν και τη βοήθεια του ηλιακού φωτός, συμβάλουν στις διαδικασίες της φωτοσύνθεσης.
  Η φωτοσύνθεση γίνεται παρουσία νερού, με την ενέργεια του ηλιακού φωτός. Το νερό δρα και ως διαλύτης του διοξειδίου του άνθρακα που το μεταφέρει στους χλωροπλάστες. Η χλωροφύλλη που υπάρχει εκεί, είναι φωτοδεσμευτική ουσία, απορροφώντας διάφορες ακτινοβολίες, εκτός του πράσινου φάσματος και δεσμεύει την ενέργεια του, με την οποία διασπάται το νερό σε οξυγόνο που απελευθερώνεται στο περιβάλλον και σε υδρογόνο. Το υδρογόνο οδηγείται σε ένα δεύτερο στάδιο αντιδράσεων, που δεν απαιτούν παρουσία οξυγόνου, όπου δεσμεύεται το διοξείδιο του άνθρακα, σχηματίζοντας υδατάνθρακες, κυρίως γλυκόζη ή γίνεται δέσμευση του υδρογόνου σε καρβοξυλικά οξέα οδηγώντας στην παραγωγή λιπαρών οξέων και ελαίων , χρησιμοποιώντας την ενέργεια που παράχθηκε στην πρώτη διαδικασία. Η γλυκόζη μπορεί να αποθηκευθεί σαν άμυλο.
  Υπάρχουν όμως και διάφορα βακτήρια που χρησιμοποιούν άλλες φωτοδεσμευτικές ουσίες, εκτός της χλωροφύλλης, που διασπούν το διοξείδιο του άνθρακα και συνθέτουν οργανικές ουσίες.
 Η φωτοσύνθεση, η δέσμευση του διοξειδίου του άνθρακα στα πράσινα φυτά, είναι η σημαντικότερη, ποσοτικά και ποιοτικά διεργασία πάνω στη γη. 
 
  Καθώς δημιουργούνταν το στρώμα του όζοντος, όταν η περιεκτικότητα της ατμόσφαιρας σε οξυγόνο έφθασε το 10% και απορροφούσε έτσι τη βλαβερή υπεριώδη ακτινοβολία, δόθηκε η δυνατότητα της εξάπλωσης στην ξηρά, ένα περιβάλλον κατ’ αρχήν ιδιαίτερα αφιλόξενο, για τους οργανισμούς που είχαν δημιουργηθεί στο νερό. Η ζωή στην στεριά απαιτούσε αντίσταση στην αφυδάτωση και επαρκή διατροφή. Οπότε έπρεπε να αναπτυχθούν νέες επιλογές που θα επέτρεπαν την επιβίωση στο νέο αφιλόξενο περιβάλλον. Όπως αναφέρεται αμέσως μετά, αναπτύχθηκαν διαδικασίες όπου χρησιμοποιήθηκε το οξυγόνο για τις μεταβολικές δράσεις και την παραγωγή ενέργειας, με ένα σύστημα χημικών αντιδράσεων που κρατάει σε χαμηλά επίπεδα την τοξικότητα του οξυγόνου. Παρ’ όλα αυτά επιβίωσαν αυτοί οι οργανισμοί που ανέπτυξαν επαρκείς μηχανισμούς αντιοξειδωτικής άμυνας, ώστε να προστατεύονται από τις τοξικές δράσεις του. Η προσπάθεια προστασίας από την τοξικότητα του οξυγόνου, ήταν ένας παράγοντας που οδήγησε σε πολύ μεγάλες διαφοροποιήσεις τους οργανισμούς στην προσπάθεια επιβίωσης τους. Ο χειρισμός δηλαδή της τοξικότητας του οξυγόνου και η ανάγκη κάλυψης των διατροφικών αναγκών στην ξηρά, ήταν ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες που οδήγησαν στο να πάρει η ζωή την μορφή που πήρε. Το περιβάλλον του νερού ουσιαστικά το περιέλαβαν μέσα τους, στον διάμεσο κυτταρικό χώρο, έκλεισαν δηλαδή τη θάλασσα μέσα τους, αναπτύσσοντας μηχανισμούς προφύλαξης από την αφυδάτωση πια.
  Τελικά η περιεκτικότητα του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα σταθεροποιήθηκε στο 21% που είναι και σήμερα.
 Στις συνθήκες λοιπόν της παρουσίας του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της γης, πολύ αργότερα δηλαδή από τότε που σχηματίσθηκαν οι χλωροπλάστες, ένα άλλο βακτήριο που είχε την ιδιότητα να καίει τα σάκχαρα με τη βοήθεια του οξυγόνου παράγοντας με αυτό τον τρόπο ενέργεια, εισέβαλε σε αναζήτηση τροφής μέσα σε άλλα βακτήρια, όπως κάνουν τα περισσότερα όταν η τροφή δεν επαρκεί, επιβιώνοντας φυσικά και μόνο του όταν αυτό δεν είναι ανάγκη. Ενσωματώθηκε σε μεγάλους αριθμούς μέσα στα κύτταρα, αποτελώντας τα μιτοχόνδρια, τα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας του κυττάρου. Ή για να το πούμε διαφορετικά, επιβίωσαν αυτά τα κύτταρα που μπόρεσαν να ενσωματώσουν αυτή τη διαδικασία μέσα τους, παράγοντας αρκετή ποσότητα ενέργειας που τους βοήθησε στον ανταγωνισμό τους με άλλα βακτήρια. Η ζωή βασίζεται πάνω σ’ αυτή τη διαδικασία, την παραγωγή ενέργειας δηλαδή από τα μιτοχόνδρια, με τη βοήθεια του οξυγόνου. Τα δομικά υλικά για την παραγωγή ενέργειας, τα σάκχαρα δηλαδή αλλά και τις πρωτεΐνες και τα λίπη, τα οποία και αυτά μετατρέπονται στα μιτοχόνδρια σε ενέργεια, τα παρήγαγαν τα φυτικά κύτταρα, κρατώντας όπως είδαμε, τον άνθρακα από το διοξείδιο.
  Αυτή η άποψη ότι δηλαδή οι χλωροπλάστες και τα μιτοχόνδρια ήταν ξεχωριστά βακτήρια, με το δικό τους DΝΑ, που συμβιώνοντας με άλλα βακτήρια, δημιούργησαν συνδυασμούς επωφελείς για όλους τους συμμετέχοντες μικροοργανισμούς και τη ζωή όπως την ξέρουμε, αναπτύχθηκε από την Lynn Margulis. Στην αρχή δεν είχε γίνει δεκτή, σήμερα όμως με την διαπίστωση της ομοιότητας του DΝΑ των μιτοχονδρίων με το DΝΑ βακτηρίων που συνεχίζουν να υπάρχουν και σήμερα, είναι πια ευρέως αποδεκτή. (Η άλλη άποψη που υπήρχε για να ερμηνεύσει το ξεχωριστό DΝΑ του μιτοχονδρίου, ήταν ότι το μιτοχονδριακό DNA ήταν τμήματα DΝΑ που αποσπάσθηκαν από τον πυρήνα του κυττάρου). Τα μιτοχόνδρια έχουν συγκεκριμένη δομή ενός αυτόνομου οργανισμού, με το δικό τους DΝΑ, μεμβράνη, ριβοσωμάτια, κυτταρικό σκελετό με χαρακτηριστική δομή που τους επιτρέπει να επιτελούν τις διαδικασίες παραγωγής ενέργειας με τη χρήση του οξυγόνου που είναι γνωστή ως οξειδωτική φωσφορυλίωση.
  Το ίδιο συμβαίνει και με τους χλωροπλάστες που είναι ξεχωριστοί κυτταρικοί σχηματισμοί μέσα στο φυτικό κύτταρο. Οι χλωροπλάστες και τα μιτοχόνδρια πολλαπλασιάζονται ανεξάρτητα μέσα στο κύτταρο και είναι οι κυρίαρχες μορφές ζωής πάνω στη γη από πλευράς εξάπλωσης αλλά και του ρόλου που παίζουν στο φαινόμενο της ζωής στον πλανήτη μας.
    Για την Lynn Margulis μάλιστα, και τα φυτά είναι αποτέλεσμα συμβίωσης των φυκών που βγήκαν από τους ωκεανούς με τους μύκητες που αποτέλεσαν βασικό στοιχείο των ριζών τους. Αυτά αποτέλεσαν τα πρώτα φυτά όταν εξαπλώθηκαν στην ξηρά. Μόνο η συμβίωση έκανε δυνατή τη ζωή στην εχθρική στεριά. Στον ‘’συμβιωτικό πλανήτη’’(εκδ. κάτοπτρο), αναφέρεται στην άποψη που είχαν διατυπώσει  οι Καναδοί βοτανολόγοι K.A.Pirozinsky   και D.W.Malloch, προκειμένου να εξηγήσουν την εμφάνιση των φυτών πριν 450 εκ. χρόνια, οι οποίοι προτείνανε την ιδέα της μυκητιακής συγχώνευσης. Δηλαδή την συνεξέλιξη μυκήτων και φυκών. Τόσο οι μύκητες όσο και τα φυτά, εκκρίνουν ένζυμα  μέσα στο έδαφος. Οι μυκόρριζες τροφοδοτούν το φυτικό εταίρο τους με μεταλλικά θρεπτικά στοιχεία, προμηθεύοντας φώσφορο και άζωτο από το έδαφος. Το φυτό τροφοδοτεί το μυκητιασικό εταίρο με χυμούς φωτοσυνθετικής προέλευσης.
 Οι μύκητες δεν εμφανίζουν ποτέ φωτοσύνθεση και προσλαμβάνουν την τροφή τους με απορρόφηση.  Οι κοινότητες των λειχήνων, συμβιωτικό μίγμα μυκήτων, φυκών και βακτηρίων, επιζούν μέσα στους βράχους, που τους θρυμματίζουν μετασχηματίζοντας τους σε χώμα.
  Οι αρχαιότεροι ευμεγέθεις οργανισμοί της ξηράς, που άφησαν ίχνη σε απολιθώματα, ήταν πιθανόν συμπλέγματα φυκών-μυκήτων.(Lynn Margulis, ‘’ο συμβιωτικός πλανήτης’’, εκδ. κάτοπτρο)
  Η ξηρά ήταν γενικά ένα ιδιαίτερα αφιλόξενο περιβάλλον για τους οργανισμούς που είχαν δημιουργηθεί στη θάλασσα και μόνο μέσα από τέτοιες συμβιώσεις θα μπορούσαν να επιβιώσουν. Όμως οπουδήποτε και αν κατοικούσε η ζωή, μέσα της κυλούσε το νερό, από το περιβάλλον του οποίου προήλθε.
  Σύμφωνα με την ίδια θεωρία ένας άλλος μικροοργανισμός, που μοιάζει με τις σπειροχαίτες, που μπορούσε να κινείται πολύ γρήγορα χάρις σε κάποιες συσταλτές πρωτεΐνες με τη μορφή μικροσωληναρίων, που είχε ενσωματώσει, πρόσφερε μέσα από τη συμβίωση αυτόν τον μηχανισμό που αποτέλεσε τον κινητικό μηχανισμό σε πολλά είδη κυττάρων, τις ουρές των σπερματοζωαρίων, τους κροσσούς σε πολλά είδη κυττάρων, τα κεντριόλια που παίζουν βασικό ρόλο στη διαίρεση του κυττάρου. Ακόμη τους νευρώνες, τα νευρικά κύτταρα και τα περιφερικά νεύρα, που είναι γεμάτα με μικροσωληνάρια που αποτελούνται από μια πρωτεΐνη που ονομάσθηκε λόγω του ρόλου που παίζει στη συγκρότηση αυτών των σωληναρίων, τομπουλίνη(από το tube). Η σκέψη μας οφείλεται στην ύπαρξη αυτών των μικροσωληναρίων που αποτελούν τη βάση της συγκρότησης των νευρικών κυττάρων.  Κάποιοι φυσικοί που έχουν ασχοληθεί ιδιαίτερα με τα νευροβιολογικά φαινόμενα, μαζί τους και ο Roger Penrose, είχαν διατυπώσει την άποψη ότι αυτά τα μικροσωληνάρια στα νευρικά κύτταρα έχουν τις ιδιότητες που απαιτούνται από πλευράς ισχυρής απομόνωσης από το υπόλοιπο περιβάλλον ώστε να γίνονται στο εσωτερικό τους οι διαδικασίες εκείνες, που αποτελούν τη βάση για το φαινόμενο της συνείδησης.
 
 Ας δούμε τώρα ένα ενδιαφέρον παράδειγμα για το πώς οι μονοκύτταροι οργανισμοί συνενώνονται σε περιπτώσεις ανάγκης και έτσι σχηματίσθηκαν οι πρώτοι πολυκύτταροι οργανισμοί.
 Στο ‘’βέλος του χρόνου’’(P. Conevey και R. Highfield, με πρόλογο του Ilya Prigogine, εκδ. κάτοπτρο), αναφέρεται το παράδειγμα ενός βλεννομύκητα που ονομάζεται Dictyostelium discoideum που όταν υπάρχει περίσσεια τροφής, είναι με τη μορφή μεμονωμένων κυττάρων που τρέφονται με βακτήρια και πολλαπλασιάζονται με κατ’ ευθείαν διαίρεση. Όταν η αποικία παρουσιάζει στενότητα τροφής, ενοποιούνται και μάλιστα μερικά κύτταρα της αποικίας συμπεριφέρονται σαν βηματοδότες που εκπέμπουν ρυθμικές ωθήσεις μιας ουσίας, του cΑΜΡ(κυκλική μονοφωσφορική αδενοσίνη). Τα κύτταρα έρπουν προς την κατεύθυνση των σημάτων από τα κύτταρα βηματοδότες που σχηματίζουν μια κορυφή και συγκλίνουν κατά παλμικά κύματα. Δημιουργείται ένα γυαλιστερό σαλιγκάρι μήκους ενός με δύο χιλιοστά, που έρπει υπό την καθοδήγηση της παλλόμενης πηγής στην κορυφή του. Το βασικό αυτό μόριο αγγελιοφόρος, το cΑΜΡ, είναι ένα μόριο που υπάρχει παντού στους βιολογικούς οργανισμούς και λειτουργεί σαν μοριακός αγγελιοφόρος ανάμεσα στα κύτταρα. Σχηματίζεται από το γνωστό μόριο ΑΤΡ, στο οποίο αναφερθήκαμε, με τη βοήθεια του ενζύμου αδενυλική κυκλάση, μέσα από ένα μηχανισμό ανάδρασης. Δηλαδή όταν λιγοστεύει το cΑΜΡ ενεργοποιείται η αδενυλική κυκλάση και αυξάνει την παραγωγή του από το ΑΤΡ. Και το αντίστροφο όταν αυξάνει. Είναι ένα βασικό μόριο για την ενίσχυση των διαδικασιών παραγωγής ενέργειας από την γλυκόζη, που παράγεται σε μεγαλύτερες ποσότητες από τη διέγερση του συμπαθητικού νευρικού συστήματος, που κινητοποιεί τα ενεργειακά αποθέματα του οργανισμού. Το ένζυμο που αποδομεί το cΑΜΡ, είναι η φωσφοδιεστεράση και μέσω αυτού του ενζύμου ελέγχεται η περίσσεια ή όχι του cΑΜΡ.
  Φαίνεται δηλαδή ότι ό λόγος που σχηματίσθηκαν οι πολυκύτταροι οργανισμοί, ήταν η αποτελεσματικότερη αντιμετώπιση των προβλημάτων επιβίωσης τους, μέσα από την συνεργασία τους.
  Η ζωή, η τάση προς πολυπλοκότητα. Βλέπουμε δηλαδή ότι το φαινόμενο της ζωής είναι μια διαδικασία που εμφανίζεται σταδιακά και στηρίζεται σε χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν έτσι κι αλλιώς ανάμεσα σε ανόργανα και οργανικά μόρια.
  Έχουμε σήμερα μια εικόνα για το πώς τμήματα της ύλης οδηγήθηκαν σε μια μεγαλύτερη πολυπλοκότητα. Η ύλη φαίνεται ότι έχει την τάση να οργανώνεται σε πολυπλοκότερα επίπεδα. Για παράδειγμα από τα υποατομικά σωματίδια που στις αρχικές συνθήκες μεγάλης θερμοκρασίας ήταν με τη μορφή του πλάσματος, δημιουργήθηκαν όταν έπεσε η θερμοκρασία, τα άτομα και τα μόρια, στην αρχή μικρού μοριακού βάρους και από αυτά σε συνθήκες αυξημένης πίεσης πάνω τους, δημιουργήθηκαν βαρύτεροι πυρήνες και μόρια.
  Ο σχηματισμός μεγαλομοριακών ενώσεων, αυτοαναπαραγόμενων χημικών αντιδράσεων, σε συνθήκες που πολύ ακροθιγώς περιγράφηκαν παραπάνω οδήγησαν σε έναν αριθμό μορίων, που μπορούσαν να παίξουν αυτόν το ρόλο, να αποτελέσουν τη βάση στο να οργανωθεί η ύλη σε ένα νέο επίπεδο, αυτό που ονομάζουμε βιολογικό επίπεδο. Στη βάση του βρίσκονται οι ίδιες χημικές αντιδράσεις αυτού που ονομάζουμε ανόργανη ύλη. Φαίνεται ότι αυτός ο διαχωρισμός δεν έχει την απόλυτη σημασία που συνήθως του αποδίδεται. Σ’ αυτό το επίπεδο οργάνωσης βλέπουμε την ύλη να δημιουργεί κάποιους κώδικες αναπαραγωγής της. Αυτός ο κώδικας στην έμβια ύλη βρίσκεται στα νουκλεϊνικά οξέα και πιο συγκεκριμένα στο DΝΑ.
    Το DNA και η ανακάλυψη του.
  Ας σταθούμε όμως λίγο σ’ αυτό το σπουδαίο μόριο και την ανακάλυψη του.
 Όπως αναφέρθηκε και πριν τα νουκλεϊνικά οξέα έχουν αυτή την ιδιότητα της αυτοαναπαραγωγής τους,  λόγω των βάσεων που έχουν και την συμπληρωματική τους σύνδεση καθώς και τη σύνδεση τους με πρωτεΐνες που παίζουν ρόλο καταλύτη. Οι ιστόνες, πρωτεΐνες που βρίσκονται στον πυρήνα του κυττάρου, παίζουν και γενικότερο ρόλο οργάνωσης όλου του υλικού.
  Το DNA είναι ένα νουκλεϊνικό  οξύ. Ονομάστηκε έτσι επειδή απομονώθηκε από τον πυρήνα του κυττάρου. Οι βασικές δομικές του μονάδες είναι τα νουκλεοτίδια. Το καθένα από αυτά αποτελείται από ένα σάκχαρο, μία φωσφορική ομάδα και μία βάση. Στο DNA, οι τέσσερις βάσεις, που αποτελούνται κυρίως από άτομα αζώτου και άνθρακα, είναι η γουανίνη, η κυτοσίνη, η αδενίνη και η θυμίνη. Στο RNA την θυμίνη αντικαθιστά η ουρακίλη.
  Η δομή του DNA ανακοινώθηκε από τον Francis Crick μαζί με τον James Watson, στις 25 Απριλίου του 1953 στο περιοδικό Nature. Η ανακάλυψη της δομής του πήρε μυθιστορηματικό χαρακτήρα με σασπένς και  ίντριγκες, όπως προκύπτει από τις μετέπειτα αφηγήσεις των πρωταγωνιστών, πολλές από τις οποίες βρίσκονται σε μία πολύ ωραία, επετειακή έκδοση ‘’50 χρόνια  DNA’’, από τις ιατρικές εκδόσεις Πασχαλίδη-2004.
 Ο Francis Crick(1916-2004), ήταν Άγγλος φυσικός που στη διάρκεια του Δευτέρου παγκοσμίου πολέμου είχε συμβάλει στο σχεδιασμό ναρκών και  σε ηλικία 31 ετών έφθασε  στο Κέμπριτζ το 1947 για να εκπονήσει διδακτορική διατριβή στη βιοφυσική, για τις φυσικές ιδιότητες του κυτταροπλάσματος, ωστόσο σύντομα πήγε στη μονάδα του Perutz για την τεχνική της κρυσταλλογραφίας των πρωτεϊνών με ακτίνες Χ. Αυτό που του άρεσε περισσότερο να συζητά ήταν ‘’η διαχωριστική γραμμή μεταξύ του ζώντος και του μη ζώντος’’.
  Ο James Watson,(1928- ) έφθασε στο Κέιμπριτζ τον Οκτώβριο του 1951, σε ηλικία 23 ετών, με μία ‘’αυθάδη και πρόωρη αυτοπεποίθηση’’, ‘’ατημέλητα  ενδεδυμένος’’, ‘’σαν επισκέπτης από τον Άρη’’, στο αυστηρό περιβάλλον του Κέιμπριτζ, όπως σημειώνει ο βιοφυσικός και ιστορικός W. Gratzer (στην ίδια έκδοση), με σκοπό να βρει πως το DΝΑ λειτουργεί ως γονίδιο. Πίστευε ότι η αποκάλυψη της δομής του DΝΑ θα αποκάλυπτε και τον τρόπο που αντιγράφονταν τα γονίδια.
 Ο Francis Crick μαζί με τον James Watson, στις 25 Απριλίου του 1953 ανακοίνωσαν στο  Nature την δομή του DNA.
  Όπως είπαμε και πριν, ήταν μια ιστορία γεμάτη ένταση, με πολλά στοιχεία από αστυνομικό μυθιστόρημα, ένας αγώνας δρόμου για το ποιος θα φθάσει πιο γρήγορα στην εξιχνίαση της δομής του DΝΑ. Αυτή που φαίνεται ότι είχε φθάσει πιο κοντά και είχε τις πιο πρωτοπόρες εργασίες ήταν η Rosalind Franklin(1921-1958), η οποία έφθασε στο Kings College του Λονδίνου τον Ιανουάριο του 1951, μετά από 4 χρόνια εργασίας στο Παρίσι, πάνω στην κρυσταλλογραφία με τη χρήση της περίθλασης των ακτίνων Χ και η οποία δούλευε μόνη της,  ενώ ο Francis Crick και ο James Watson δουλεύανε μαζί και ανταλλάσανε ιδέες. Δύο στοιχεία που ήταν αποτέλεσμα της δουλειάς της  Rosalind Franklin, η διάμετρος του DNA από μία έκθεση της προς το Συμβούλιο Ιατρικής Έρευνας, η οποία περιήλθε σε γνώση των Crick και Watson, από παρέμβαση του επικεφαλής του εργαστηρίου τους στο Cambridge, του  Perutz και μία φωτογραφία περίθλασης ακτίνων Χ ενός μορίου DNA(που έγινε γνωστή σαν η  φωτ. 51), έδωσαν στον Watson και τον Crick την λύση για τη ακριβή δομή της αντίστροφης έλικας. Την φωτογραφία, που ήταν αποτέλεσμα της δουλειάς της R. Franklin, την έδειξε στον Watson, ο Maurice Wilkins, που δούλευε ανεξάρτητα από την R. Franklin, στο Kings College, πάνω στη δομή του DNA και ήταν διοικητικά επικεφαλής της. Αν για κάποιο λόγο δηλαδή δεν βρίσκανε την λύση οι Crick και Watson, είναι σίγουρο ότι θα την έβρισκε η  Franklin.
  Τελικά το 1962 οι Francis Crick, ο  James Watson και ο Maurice Wilkins, πήρανε το Νόμπελ Ιατρικής και Φυσιολογίας για τον προσδιορισμό της δομής του DNA. Η R. Franklin είχε πεθάνει 4 χρόνια πριν από καρκίνο.

  Το γονίδιο είναι η θεμελιώδης μονάδα της κληρονομικότητας και είναι μια σειρά νουκλεοτιδίων, ένα μικρό δηλαδή τμήμα του DNA. Κάθε γονίδιο θεωρούνταν ότι παράγει μια πρωτεΐνη. Σήμερα είναι γνωστό ότι ένα γονίδιο μπορεί να παράγει περισσότερες της μιας πρωτεΐνες, όπως και μια πρωτεΐνη μετά την παραγωγή της να τροποποιηθεί με την προσθήκη διαφορετικών χημικών ομάδων που αλλάζουν τις ιδιότητες της. Εξ άλλου σύμφωνα με εκτιμήσεις υπάρχουν στο ανθρώπινο σώμα περισσότερες από 120.000 διαφορετικές πρωτεΐνες, ενώ τα διαφορετικά γονίδια εκτιμάται σήμερα ότι είναι λιγότερα από 30.000.
  Τα γονίδια υποδιαιρούνται σε τομείς που κωδικοποιούν τμήματα μιας πρωτεΐνης (εκφραζόμενες αλληλουχίες) και ονομάζονται εξόνια, μεταξύ των οποίων παρεμβάλλονται τμήματα που δεν κωδικοποιούν τίποτε(παρεμβαλλόμενες αλληλουχίες), τα ιντρόνια.
  Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από μακριές αλυσίδες αμινοξέων που αποτελούν τις δομικές τους μονάδες και διακρίνονται σε 20 διαφορετικά είδη. Κάθε αλληλουχία 3 βάσεων στο DNA, μια τριπλέτα, γνωστή ως κωδικόνιο, κωδικοποιεί ένα αμινοξύ. Υπάρχουν 64 κωδικόνια(οι 4 βάσεις του DNA μπορούν να συνδυασθούν μεταξύ τους κατά 4χ4χ4 τρόπους) αλλά μόνο 20 αμινοξέα. Έτσι ο γενετικός κώδικας μπορεί να χρησιμοποιηθεί με κάποια ελευθερία.
  Οι πληροφορίες για τη σύνθεση των πρωτεϊνών μεταβιβάζονται από ένα παρεμφερές με το DNA μόριο, το RNA(με μία μορφή του, το αγγελιοφόρο RNA, mRNA, από το messenger), στα ριβοσωμάτια, που είναι ο τόπος παραγωγής των πρωτεϊνών του κυττάρου.
  Ο ρόλος των πρωτεϊνών στη λειτουργία των βιολογικών οργανισμών είναι καθοριστικός. Η αλυσίδα του DNA στον πυρήνα του κυττάρου είναι περιελιγμένη πάνω σε ειδικές πρωτεΐνες, τις ιστόνες, που δεν αποτελούν απ’ ότι φαίνεται ένα απλό καρούλι για να τυλιχτεί το  DNA, αλλά παίζουν σημαντικό ρόλο στην έκφραση των λειτουργιών του. Παρ’ όλη την έμφαση που δόθηκε τα τελευταία χρόνια στο DNA και τον ενθουσιασμό από την αποκωδικοποίηση του, που ανακοινώθηκε στις 26 Ιουνίου του 2000,  η έκφραση των λειτουργιών του βιολογικού οργανισμού, είναι μια συνολική αλληλοεξαρτώμενη διεργασία σε μια αξεδιάλυτη σχέση με την πολυποίκιλη επίδραση του περιβάλλοντος για το τι τελικά θα προκύψει,  στην οποία ο ρόλος των πρωτεϊνών είναι καθοριστικός. Ο J. Craig Venter της Celera Genomics, που αποκωδικοποίησε το ανθρώπινο γονιδίωμα ταυτόχρονα με το Human Genome Project (το επίσημο κρατικό πρόγραμμα αποκωδικοποίησης που υποστηριζόταν από 20 ερευνητικά εργαστήρια 6 κρατών), είπε ότι ‘’το μεγαλύτερο μέρος της βιολογίας εξελίσσεται στο επίπεδο των πρωτεϊνών και όχι των γονιδίων’’. Craig Venter, Πρόεδρος της Celera Genomics. Εταιρεία που ιδρύθηκε το 1998 από τον J. Craig Venter με σκοπό να αναλύσει το ανθρώπινο γονιδίωμα σε τρία μόνο χρόνια. Αφού μέσα σε 9 μήνες ανάλυσε την αλληλουχία της φρουτόμυγας Drosophila melanogaster, τελικά στις 26 Ιουνίου του 2000 σε κοινή παρουσίαση με το Human Genome Project (HGP), που ήταν ο επίσημος κρατικός οργανισμός ανάλυσης του ανθρώπινου γονιδιώματος, σε είκοσι ερευνητικά κέντρα έξι κρατών, παρουσίασαν το επίτευγμα τους.  Η Celera αν και αξιοποιούσε τα ευρήματα που ανακοινώνονταν από το Human Genome Project, όπου οι διαδικασίες ήταν πιο ανοιχτές και γινόταν ευρεία ανταλλαγή πληροφοριών, επέδειξε μια μεγάλη ταχύτητα στην ανάλυση του γονιδιώματος που βασιζόταν σε ένα ισχυρό, εξαιρετικά αυτοματοποιημένο μηχάνημα ανάλυσης αλληλουχίας το ABI Prism 3700 DNA Analyzer. 300 τέτοια μηχανήματα δουλεύανε μέρα νύχτα. Στην συναρμολόγηση του γονιδιώματος βασίστηκε σε πανίσχυρους υπολογιστές υψηλής τεχνολογίας για την επεξεργασία των δεδομένων, που ξεπερνούσαν τα 80 terabytes).

 Αυτός ο κώδικας, το σχέδιο ανάπτυξης και αυτοαναπαραγωγής, που έχει τη βάση του στο DNA, δημιουργείται στη διαδικασία της εξέλιξης και δεν είναι κάτι που προϋπήρχε. Πιθανόν παρόμοιοι κώδικες να δημιουργούνται σε όλα τα επίπεδα ανάπτυξης της ύλης.
  Oι βιολογικοί οργανισμοί αναπαράγονται συνεχώς. Αυτή είναι μια ιδιότητα που φαίνεται να προκύπτει όπως αναφέρθηκε από τα νουκλεϊνικά οξέα. Πολλοί από αυτούς καταστρέφονται, δεν μπορούν δηλαδή να επιβιώσουν ως τέτοιοι μηχανισμοί ανταλλαγής ύλης και ενέργειας, λόγω του περιορισμένου πιθανώς των απαιτούμενων πόρων αλλά και των πολλών λαθών που γίνονται από τους ατελείς στην αρχή, μηχανισμούς αντιγραφής. Τελικά επικράτησαν μηχανισμοί αντιγραφής με λιγότερα λάθη.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                Με  ΜεΜε    Με αυτό τον τρόπο οι βιολογικοί οργανισμοί μπαίνουν σε ένα αγώνα επιβίωσης, που επιβίωση σημαίνει ότι από διάφορες μορφές που προκύπτουν επιβιώνει η καταλληλότερη για το συγκεκριμένο περιβάλλον. Όχι η άριστη, αυτή η έννοια δεν έχει νόημα στην διαδικασία της εξέλιξης, αλλά η πιο κατάλληλη σε εκείνες τις συνθήκες. Σε άλλες συνθήκες θα θεωρείται ακατάλληλη ή ανεπαρκής.
   Σ’ αυτή την διαδικασία η συμβίωση διαφορετικών οργανισμών σε πολλές περιπτώσεις πρόσφερε πλεονεκτήματα για όλα τα συμμετέχοντα μέρη, ώστε να ικανοποιούνται αποτελεσματικότερα οι αρχικές τους ανάγκες. Δηλαδή η εξελικτική διαδικασία δεν περιλαμβάνει μόνο την επιβίωση του καταλληλότερου στις συγκεκριμένες συνθήκες που κάθε φορά προκύπτουν, αλλά  κυρίως ευρύτατες συμβιώσεις που δίνουν επιπλέον πλεονεκτήματα στα συμβαλλόμενα μέρη ώστε να επιβιώσουν. Η δημιουργία των πολυκύτταρων οργανισμών, οι κοινωνίες των ζώων αλλά και των ανθρώπων υπακούουν σ’ αυτή την ίδια λογική. Αν δεν υπήρχαν αυτές οι συμβιώσεις  δεν θα μπορούσαν να υπάρξουν και να εξελιχθούν. Μάλιστα όσο πιο πλούσιο και διαφορετικό σε ποικιλότητα είναι ένα οικοσύστημα, τόσο πιο ανθεκτικό είναι και παίζουν ρόλο στην ισορροπία του όλα τα στοιχεία αυτού του οικοσυστήματος και τα πιο φαινομενικά αδύναμα. Γίνεται αναφορά σ' αυτή την πλευρά της εξέλιξης, επειδή από ορισμένους προβλήθηκε μονομερώς σαν ένας πόλεμος εναντίον των πάντων με επικράτηση του ισχυρότερου, κυρίως για να δικαιολογηθεί μία αντίστοιχη κοινωνική αντίληψη και δράση, πέρα βέβαια από το λάθος να γίνεται αναλογική αντιστοίχηση διαδικασιών που συμβαίνουν σε ένα βιολογικό επίπεδο, στο επίπεδο της κοινωνίας των ανθρώπων που είναι ένα άλλο επίπεδο οργάνωσης πολύ πιο πολύπλοκο και οι εξελικτικές διαδικασίες που και εδώ φυσικά υπάρχουν παίρνουν διαφορετικό χαρακτήρα.
 
  Ας ξαναγυρίσουμε όμως σ’ αυτό που ονομάζουμε τάση για πολυπλοκότητα. Με την αναφορά που έγινε πριν στον Ilya Prigogine,  ξέρουμε σήμερα με ποιο τρόπο υπάρχει η τάση για πολυπλοκότητα μέσα σε χαοτικά συστήματα, όταν ξεπεράσουν κάποια όρια ισορροπίας, σε κριτικές καταστάσεις, όπου τότε μπορεί και εμφανίζεται οργάνωση. Αυτό αφορά όλη τη φύση και όχι μόνο τη βιολογία. Προϋποθέτοντας την ασυμμετρία ως προς τον χρόνο, δηλαδή το βέλος του χρόνου είναι προς μία κατεύθυνση, αυτό που μπορεί να γεννήσει τόσο την τάξη όσο και το χάος είναι η μη γραμμικότητα. (το θέμα του χρόνου παίζει καθοριστικό ρόλο στη θεωρία του Ilya Prigogine. Επειδή το κάθε τι έχει μια ιστορία που είναι αποτέλεσμα άπειρων τυχαίων παραγόντων και με αυτή την έννοια είναι αδύνατον να επαναληφθεί ξανά, γι αυτό ο χρόνος είναι προς μια μόνο κατεύθυνση. Ο χρόνος δεν είναι ουδέτερο μέγεθος, με το παρελθόν, το παρόν και το μέλλον σε μια γραμμική σχέση, όπως πίστευε ο Νεύτωνας αλλά και ο Αϊνστάιν. Αυτό που έχει σημασία είναι το παρόν που δημιουργεί συνεχώς μη αντιστρεπτές καταστάσεις, ακριβώς επειδή προκύπτει κάθε στιγμή  από άπειρους τυχαίους παράγοντες. Με αυτή την έννοια και το σύμπαν δεν είναι δεδομένο, είναι ένα ανοιχτό, συνεχές γίγνεσθαι).
  Σε αντίθεση με τα γραμμικά συστήματα που αναπτύσσονται ομαλά και είναι προβλέψιμα στην εξέλιξη τους, στα μη γραμμικά δυναμικά συστήματα  λόγω της ύπαρξης πολλών μεταβλητών,  η εξέλιξη είναι μη προβλέψιμη και μπορεί να προκύψει τόσο το αιτιοκρατικό χάος όσο και η αυτοοργάνωση.
  Οι αλληλεξαρτήσεις διαφορετικών παραγόντων μπορούν να οδηγήσουν σε απρόσμενες συμπεριφορές. Μια μικρή αλλαγή στην αρχή μιας διαδικασίας, μπορεί να διαχωρίσει δύο παράλληλα φαινόμενα, σε εκθετικές διαφορές. Ή η επίδραση ενός παράγοντα να ωθήσει την διαδικασία προς τη μια ή την άλλη εξέλιξη. Επίσης να οδηγήσει σε σταθερά μορφώματα στο χώρο τα οποία να μην αλλάζουν με τον χρόνο. Όσον αφορά τα βιολογικά συστήματα, η σταθερότητα τους είναι ανάλογη με την σταθερότητα της θερμοδυναμικής κατάστασης και την ομοιόσταση που δημιουργείται. Κάτι ανάλογο συμβαίνει και με τις μορφές της άβιας ύλης που μπορούν να δημιουργηθούν από καταστάσεις αταξίας όταν ξεπερασθούν κάποια όρια ισορροπίας.
  Άλλαξε δηλαδή την παραδοσιακή ερμηνεία του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής, που προέβλεπε συνεχή αύξηση της αταξίας, εντροπίας, μέσα σε ένα σύστημα.

  Μέσα στην αταξία μπορούν και δημιουργούνται, σε κρίσιμες συνθήκες εκτός ισορροπίας, νησίδες τάξης, δηλαδή αυξημένης πληροφορίας, άρα μειωμένης εντροπίας, οι οποίες είναι σε συνεχή ανταλλαγή ενέργειας με το περιβάλλον, ανταλλάσοντας την τάξη που πετυχαίνουν με την αποβολή αταξίας  σ’ αυτό, το οποίο γι αυτό το λόγο είναι μεγαλύτερης εντροπίας. Δημιουργείται αυτό που ονομάζεται μη γραμμική εξέλιξη που οδηγεί στην εμφάνιση νέων δομών και είναι ένα γενικό φαινόμενο στη φύση σε όλα τα επίπεδα της. Φαίνεται επίσης ότι αυτές οι μορφές που δημιουργούνται, λόγω των αυξημένων απαιτήσεων στην ανταλλαγή ενέργειας με το περιβάλλον, οδηγούνται σε όλο και μεγαλύτερη πολυπλοκότητα, για την εξασφάλιση των όλο και μεγαλύτερων απαιτήσεων για τη διατήρηση της ομοιοστασίας τους.
  Δηλαδή η οργάνωση της ύλης και της άβιας αλλά και της έμβιας, είναι νησίδες θερμοδυναμικής σταθερότητας που προκύπτουν από την κίνηση σε ένα χαοτικό σύστημα. Νησίδες οργάνωσης του χάους.
  Οι δομές που δημιουργούνται, αποτελούν άλλη ποιότητα από το άθροισμα των μερών τους και έτσι δεν μπορούν να αναχθούν στο άθροισμα τους. Η δομή που δημιουργείται αποκτά μια αυτονομία που μπορεί να αλλάξουν πολλά από τα μέρη της αλλά να διατηρεί τα βασικά της χαρακτηριστικά.

  Επίσης επειδή οι δομές αυτές έχουν δυναμικό χαρακτήρα, κάτω από την επίδραση αυτών των εσωτερικών αλληλουχιών, τείνουν να περάσουν στην ανώτερη δυνατή κατάσταση ισορροπίας. Αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό στοιχείο που εξηγεί ως ένα βαθμό και την τάση να επικρατούν στη φύση κάποιες αναλογίες και αρμονίες με τις οποίες επιτυγχάνεται η ανώτερη δυνατή κατάσταση ισορροπίας και η μικρότερη πιθανόν δυνατή κατανάλωση ενέργειας. Μια οικονομία δηλαδή αυτών των συστημάτων που προκύπτουν. Αυτές τις αναλογίες και τις αρμονίες που τείνουν να πάρουν οι σχέσεις στη φύση, που είναι αποτέλεσμα των εσωτερικών αλληλουχιών των δυναμικών συστημάτων που προέκυπταν και αναπτύσσονταν, εκφράζουν οι αριθμοί και οι σχέσεις μεταξύ τους. (Αυτές τις σχέσεις των αριθμών αναζήτησε πρώτος ο Πυθαγόρας, τοποθετώντας τους στο κέντρο του σύμπαντος. Βρήκε αυτή τη σχέση των αριθμών στην παραγωγή των ήχων και της μουσικής αλλά και σε όλη τη φύση. Η αναζήτηση αυτών των αρμονικών σχέσεων αποτέλεσε όπως ξέρουμε βασικό στοιχείο της αρχαίας Ελληνικής φιλοσοφίας αλλά και της τέχνης. Για παράδειγμα η λεγόμενη ‘’χρυσή τομή’’, που αποτέλεσε βασικό στοιχείο των αναλογιών της κατασκευής πολλών ναών της αρχαιότητας, αποτελεί μια διαδεδομένη αναλογία πολλών φυσικών μορφών).


 Μια ανακεφαλαίωση 
 Η εμφάνιση της ζωής, έτσι όπως την ξέρουμε στη γη, έχει τυχαίο χαρακτήρα. Θα μπορούσε να μην εμφανισθεί στον πλανήτη μας.
  Δεν  ξέρουμε επίσης τι μορφές έχει πάρει στο άπειρο σύμπαν. Γιατί κατά πάσα πιθανότητα ή βεβαιότητα, το φαινόμενο της ζωής είναι συμπαντικό. Στη φύση ότι μπορεί να δημιουργηθεί μία φορά μπορεί να δημιουργηθεί και άπειρες.
  Κάθε τι που γίνεται δεν μπορεί να επαναληφθεί με τον ίδιο ακριβώς τρόπο. Το παρόν κάθε στιγμή είναι αποτέλεσμα άπειρων τυχαίων παραγόντων και με αυτή την έννοια είναι ανεπίστρεπτο.  Η εξέλιξη είναι ένας συνδυασμός αναγκαιοτήτων και του τυχαίου. Οι αναγκαιότητες προκύπτουν από τους κώδικες ανάπτυξης που δημιουργούνται στη διαδικασία της εξέλιξης, είναι αποτέλεσμα τους δηλαδή. Και το τυχαίο προκύπτει από την αλληλεπίδραση αυτών των κωδίκων με τους άπειρους τυχαίους παράγοντες του περιβάλλοντος. Αυτό είναι κάτι που στην έμβια ύλη το παρατηρούμε και έχει μελετηθεί. Στην έμβια ύλη αυτός ο κώδικας βασίζεται στο γονιδιακό υλικό που αποτελείται κυρίως από το DΝΑ αλλά εκφράζεται μέσω ολόκληρου του οργανισμού και κυρίως σε άμεση συνεργασία με τις πρωτεΐνες.
  Έχουμε ενσωματωμένο ένα πρόγραμμα ανάπτυξης που θέλει να εκφρασθεί. Αυτή η έκφραση γίνεται σε συνεχή αλληλεπίδραση με το περιβάλλον. Ο κάθε βιολογικός οργανισμός είναι στενά συνδεδεμένος με το περιβάλλον που τον δημιούργησε. Το ποια γονίδια θα εκφρασθούν και με πιο τρόπο, εξαρτάται και από το περιβάλλον στο οποίο δημιουργήθηκε και αποτυπώθηκαν σε κάποιο συγκεκριμένο χρονικό παράθυρο κάποια χαρακτηριστικά του. Ένα πολύ χαρακτηριστικό παράδειγμα εδώ είναι τα λεγόμενα βλαστικά κύτταρα. (Τα βλαστικά κύτταρα είναι αδιαφοροποίητα κύτταρα, δηλαδή δεν μπορούν να καταταχθούν σε κάποιο συγκεκριμένο ιστό. Τα βλαστικά κύτταρα είναι αδιαφοροποίητα, μπορούν να αναδιπλασιάζονται χωρίς όριο, γι αυτό το λόγο είναι  στην πράξη αθάνατα. Η διαφοροποίηση, δηλαδή η ωρίμανση, έχει σχέση με συγκεκριμένες οξειδωτικές διαδικασίες και γι αυτό όταν γίνει, τα οδηγεί σταδιακά στο θάνατο).  Όταν βρεθούν σε περιβάλλον συγκεκριμένων διαφοροποιημένων κυττάρων, δηλαδή καρδιακά κύτταρα ή νευρικά κτλ, με τα σήματα που δέχονται από το περιβάλλον τους διαφοροποιούνται σε κύτταρα αυτού του ιστού. Δηλαδή το ποια γονίδια θα εκφρασθούν εξαρτάται από το περιβάλλον στο οποίο θα βρεθούν. Τα υπόλοιπα μένουν ανενεργά. Διατηρώντας απ’ ότι έχει αποδειχθεί τελευταία, την δυνατότητα να επιστρέψουν, σε ορισμένες περιπτώσεις, κάτω από ιδιαίτερες συνθήκες και πάλι στην αρχική τους κατάσταση.
 Στα πλαίσια βέβαια ενός βιολογικού οργανισμού, όπου η αλληλεξάρτηση που έχει επιτευχθεί είναι πολύ ισχυρή, αυτή η διαφοροποίηση και ο αποκλεισμός έκφρασης μιας σειράς γονιδίων δείχνει έναν βαθμό επίδρασης του περιβάλλοντος πάνω στο κάθε ξεχωριστό κύτταρο πολύ ισχυρό και αποφασιστικό. Σε άλλες αλληλεπιδράσεις, πιο χαλαρές κατά κάποιο τρόπο, αυτή η επίδραση έχει και πιο χαλαρό χαρακτήρα, αλλά δεν παύει να υπάρχει. Με κάποιο τρόπο και η αλληλεπίδραση της ανάπτυξης του ατόμου με το περιβάλλον στο οποίο αναπτύσσεται και το πώς θα εκφρασθούν τα γονίδια του, είναι ένα φαινόμενο που λειτουργεί βέβαια σε πολύ διαφορετικές διαστάσεις, αλλά η λογική είναι παρόμοια. Με αυτή την έννοια παίρνει άλλη διάσταση και ο ρόλος που έχει αποδοθεί στα γονίδια ως καθοριστικού στοιχείου για τον οργανισμό που θα προκύψει.  Η επίδραση του περιβάλλοντος στην έκφραση των γονιδίων αφορά και το εσωτερικό περιβάλλον του οργανισμού όπως διαμορφώνεται και όχι μόνο το εξωτερικό. Έτσι σε  μια συνολικότερη εικόνα για την ανάπτυξη, ο ρόλος όλων των δομικών στοιχείων του οργανισμού είναι καθοριστικός σε μία αλληλεξάρτηση με το περιβάλλον. Αυτό δεν μειώνει τον ρόλο του DΝΑ ως του κύριου φορέα της μεταφοράς των πληροφοριών που αφορούν τον οργανισμό, τόσο για την φάση στην οποίαν έχει φθάσει μέσω της εξέλιξης αλλά και των πληροφοριών της προηγούμενης εξέλιξης του. Κάθε οντογένεση διατρέχει με έναν τρόπο όλη την προηγούμενη διαδρομή, την εξελικτική διαδικασία. (Οντογένεση είναι η δημιουργία του κάθε ξεχωριστού όντος).
 O άνθρωπος υπάρχει μέσα στο οικοσύστημα του, διαμορφώθηκε από αυτό και σε βασικά ζητήματα της ύπαρξης του δεν μπορεί να υπάρξει έξω από αυτό. Αν πάει στο διάστημα πρέπει να μεταφέρει μαζί του και αυτό το οικοσύστημα.(Για παράδειγμα, οι στολές που φοράνε οι  αστροναύτες, περιέχουν το οικοσύστημα που υπάρχει στη γη, δηλαδή τη σύσταση του αέρα που αναπνέουν, την πίεση του, όπως βέβαια και τις τροφές που θα τρώνε, κτλ).
  Επειδή ότι υπάρχει μέσα από την εξελικτική διαδικασία είναι ένας συνδυασμός του κώδικα ανάπτυξης με όλους τους τυχαίους περιβαλλοντικούς παράγοντες με τους οποίους αλληλεπιδρά, αυτή η εξέλιξη αποκτά μοναδικό χαρακτήρα. Δεν μπορεί να γίνει επανάληψη.   Για παράδειγμα αν ξαναγεννιόμασταν, με τον ίδιο συνδυασμό γονιδίων που γεννηθήκαμε, θα προέκυπτε ένας διαφορετικός  άνθρωπος. Δεν είναι μόνο οι διαφορετικές συνθήκες στις οποίες θα μεγάλωνε, τις διαφορετικές επιδράσεις στο χαρακτήρα του, αλλά και στα ίδια τα σωματικά χαρακτηριστικά του θα υπήρχαν διαφορές λόγω διαφορετικών επιδράσεων για παράδειγμα στη διάρκεια της κύησης, στη φάση της έκφρασης σωματικών χαρακτηριστικών ή ωρίμανσης νευρωνικών κυκλωμάτων κλπ.
    Ένα παράδειγμα της τυχαιότητας της εξέλιξης που δεν και από τα πιο χαρακτηριστικά, -είναι άπειρες αυτές οι μικρές σχετικά επιδράσεις που μπορούν όμως να αλλάξουν εκθετικά την παραπέρα πορεία- αλλά μπορούμε να το αναφέρουμε επειδή μπορεί να το κάνει πιο εμφανές, είναι το παρακάτω. Όσο κυριαρχούσαν οι δεινόσαυροι, τα θηλαστικά ήταν μόνο μερικά μικρά τρωκτικά, πολύ περιθωριοποιημένα όσον αφορά την εξάπλωσή τους, τα οποία έβγαιναν και κυνηγούσαν τη νύχτα, επειδή την ημέρα αυτό ήταν αδύνατο. Έπειτα από ένα τυχαίο γεγονός, πριν περίπου 65 εκατομμύρια χρόνια, από την πτώση πιθανόν ενός αστεροειδή στη γη και την εξαφάνιση των δεινοσαύρων λόγω της απότομης μεγάλης επιδείνωσης των περιβαλλοντικών συνθηκών, δόθηκε η ευκαιρία να βγουν τα θηλαστικά από την αφάνεια, μιας και εξαλείφθηκε ο κυρίαρχος της ξηράς που ήταν οι δεινόσαυροι. Από την ανάπτυξη των θηλαστικών προέκυψε ως δυνατότητα και η εμφάνιση του ανθρώπου, αν και πάλι γι αυτό συνέβαλαν άπειροι τυχαίοι παράγοντες που θα μπορούσε να μην υπάρξουν.
 Το κάθε τι στη φύση είναι αποτέλεσμα κάποιων παραγόντων και ταυτόχρονα αιτία, όχι μόνο του αλλά με πολλούς άλλους παράγοντες, για κάτι άλλο. Αυτό ταιριάζει με μία κατάσταση αιτιοκρατικού χάους.  Δηλαδή μία αιτιοκρατική δράση που οδηγεί σε μη προβλέψιμες εξελίξεις, επειδή οι παράγοντες που παρεμβάλλονται είναι πολλοί. Έχουν περιγραφεί πολλά τέτοια συστήματα στα μαθηματικά. Φαίνεται να είναι ένας κανόνας που λειτουργεί τόσο στην έμβια ύλη όσο και σε αυτήν που ονομάζουμε άβια. Το θέμα της ελεύθερης βούλησης ανήκει και αυτό σ’ αυτά τα φαινόμενα όπου ένα αιτιοκρατικό σύστημα οδηγεί σε μη προβλέψιμες εξελίξεις.

  Πολλά επίσης στοιχεία, τουλάχιστον από την έμβια ύλη, ακριβώς επειδή τα πάντα είναι προϊόν εξέλιξης και γι αυτό  περιέχει και όλη την προηγούμενη πορεία μέχρι το σημείο που βρίσκεται, παραπέμπουν σε μία φράκταλ δομή της φύσης. Δηλαδή μέσα στο πιο μικρό να περιέχεται το όλο. Μέσα στο πεπερασμένο να περιέχεται το άπειρο. Για παράδειγμα, μέσα στο γονιδίωμα του κάθε κυττάρου του οργανισμού μας -και έχουμε περίπου 100 τρισεκατομμύρια κύτταρα- βρίσκεται κωδικοποιημένη όλη η προηγούμενη εξέλιξη. Φυσικά κυρίως η βιολογική εξέλιξη αλλά με μία ευρεία έννοια όλης της φύσης. Περιέχουμε δηλαδή μέσα μας άπειρα σύμπαντα. Αυτό με μια φιλοσοφική προέκταση σημαίνει ότι στο πιο μικρό κομμάτι του σύμπαντος περιέχονται οι πληροφορίες για το όλο. Όπως επίσης ότι το όλο μπορεί να γεννηθεί από το πιο μικρό τμήμα του.
  Ξαναγυρνώντας όμως στους βιολογικούς οργανισμούς, βλέπουμε ότι μέσα από αυτή τη συνεργασία της αναγκαιότητας και του τυχαίου, επικρατεί αυτή η κατάσταση που είναι η πιο κατάλληλη για την επιβίωση στο περιβάλλον. Σήμερα θεωρούμε ότι αυτό γίνεται κυρίως μέσα από τον μηχανισμό της φυσικής επιλογής. Δηλαδή από πολλές διαφορετικές επιλογές επικρατεί αυτή που στις δεδομένες συνθήκες που υπάρχουν αποδεικνύεται η πιο κατάλληλη. Όχι η άριστη, αυτή η έννοια δεν έχει νόημα στην διαδικασία της εξέλιξης, ούτε η ισχυρότερη, αλλά η πιο κατάλληλη σε εκείνες τις συνθήκες. Σε άλλες συνθήκες θα θεωρείται ακατάλληλη ή ανεπαρκής.
  Αυτή η διαδικασία της προσαρμογής είναι βασική για να κατανοήσουμε τις λειτουργίες των βιολογικών οργανισμών.

  Σήμερα όλο και περισσότερα δεδομένα μπορούν να υποστηρίξουν την αλυσίδα της εμφάνισης της ζωής στον πλανήτη μας. Πως δηλαδή οδηγηθήκαμε μέσα από φυσικές διαδικασίες σε όλο και πιο πολύπλοκα μόρια και με μηχανισμούς αυτοοργάνωσης στις αντιδράσεις που έκαναν εφικτή την οργάνωση αυτού που αποκαλούμε ζωή, στη γη.
  Υπάρχει η υπόθεση ότι τα νουκλεϊνικά οξέα, που αποτελούν την βάση για την δομή του DΝΑ, ήρθαν πιθανόν στην γη με τους μετεωρίτες. Όπως μπορεί να ήρθαν διάφοροι ιοί που αποτελούν πηγές γενετικής μετάλλαξης και διαφοροποίησης. Αυτή είναι μια υπόθεση που δεν μπορεί φυσικά να αποκλεισθεί, μιας και κατά πάσα πιθανότητα ή καλύτερα βεβαιότητα, το φαινόμενο της ζωής δεν περιορίζεται μόνο στη γη αλλά είναι ένα συμπαντικό φαινόμενο. Όπως έχει ειπωθεί, στη φύση, ότι μπορεί να δημιουργηθεί μία φορά μπορεί να δημιουργηθεί και άπειρες. Σ’ αυτή την περίπτωση τα νουκλεϊνικά οξέα που δημιουργήθηκαν κάπου αλλού, είναι και αυτά προϊόν εξέλιξης σε άλλα οικοσυστήματα. Όμως έχει φανεί ότι και στη γη υπήρχαν οι συνθήκες ώστε να μπορεί να είναι αποτέλεσμα της αυτοεξέλιξης της ύλης εδώ στον πλανήτη μας. Όπως δηλαδή μπορούν να δημιουργηθούν εδώ, με ανάλογο τρόπο, θα μπορούσαν να δημιουργηθούν και αλλού σε ανάλογα οικοσυστήματα(επειδή θα υπάρχουν και οικοσυστήματα που θα βασίζονται σε εντελώς διαφορετικές δομές). Όπως και το αντίστροφο. Εν πάση περιπτώσει όμως, η γη αποτελεί ένα οικοσύστημα όπου τα πάντα έχουν μια πολύ ισχυρή αλληλουχία με όλα τα υπόλοιπα. Οτιδήποτε έρθει από το διάστημα στη γη πρέπει να ταιριάζει, να μπαίνει στην αλληλουχία που βρίσκεται σε εξέλιξη εδώ στη γη. Όπως μπορεί να υπάρχουν στη γη ιοί ή άλλοι μικροοργανισμοί που να έχουν έρθει με τους μετεωρίτες και να μη τους έχουμε εντοπίσει ή και να έχουν ανακατευθεί με το γονιδιακό υλικό που υπάρχει στο οικοσύστημα της γης, να έχουν γίνει δηλαδή οργανικό τμήμα του, να έχουν δηλαδή ενσωματωθεί σ' αυτό.
  Η αποκωδικοποίηση των γονιδιωμάτων των διαφόρων ειδών στον πλανήτη μας δείχνει την στενή τους αλληλεξάρτηση και την σταδιακή τους εξέλιξη, ανεξάρτητα δηλαδή από το αν τυχόν έχουν γίνει κάποιες τέτοιες αναμίξεις. Είναι μια αλυσίδα πολύ στενά αλληλοεξαρτώμενη. Έχουμε κοινό γονιδιακό υλικό με τα άλλα θηλαστικά, με τα άλλα ζώα, τους φυτικούς οργανισμούς και βέβαια το κοινό έδαφος με όλη τη φύση. Ένα κοινό έδαφος κάτω μας. Αποτελούμε μικρές διαφοροποιήσεις στον κοινό κορμό της φύσης. Ταυτόχρονα ότι γίνεται στη γη είναι συντονισμένο με τους ρυθμούς του σύμπαντος.
  Η επιστημονική γνώση σήμερα μας έχει δώσει μια συναρπαστική εικόνα για τον άνθρωπο και το πώς έφθασε μέχρι εδώ. Είναι η εικόνα ενός  αφάνταστα πολύπλοκου έργου τέχνης, δημιουργημένου από την εξέλιξη δισεκατομμυρίων χρόνων. Που ο καθένας από μας κουβαλά μέσα του κωδικοποιημένη όλη την εξέλιξη του σύμπαντος. Η γνώση των παραγόντων πάνω στις οποίες στηρίζονται οι λειτουργίες του εαυτού, ανεβάζει την αυτοεκτίμηση ακόμη περισσότερο γιατί την κάνει συνειδητή.
                                                                                         Δ. ΠΕΤΡΙΔΗΣ

 

1 σχόλιο:

George Mpantes είπε...

τάκη συγχαρητήρια είναι ολόκληρη η βιολογία, αυτό που μένει είναι λεπτομέρειεσ για τους μη ειδικούς