Výraz „evolúcia“ sa zvyčajne týka biologického vývoja živých vecí. Ale procesy, ako sa tvoria planéty, hviezdy, galaxie a vesmír, a ako sa v priebehu času menia, sú tiež typy či druhy „evolúcie“. Vo všetkých týchto prípadoch dochádza časom k zmene, hoci povaha týchto procesov je veľmi rozličná.
Koncom dvadsiatych rokov minulého storočia urobil americký astronóm Edwin Hubble veľmi zaujímavý a veľmi závažný objav. Pozoroval niečo, čo vysvetľoval ako dôkaz, že vzdialené hviezdy a galaxie sa vzďaľujú od Zeme všetkými smermi. Okrem toho rýchlosti tohto vzďaľovania sa zvyšujú úmerne so vzdialenosťou. Tento objav bol neskôr potvrdený mnohými opakovanými meraniami. Dôsledkom týchto nálezov je mienka, že vesmír sa rozpína.
Hubbleho hypotéza o rozpínajúcom sa vesmíre má za následok určité dedukcie: Jedna z nich je, že v minulosti bol vesmír hutnejší. Táto dedukcia mala za následok myšlienku, že všetka dnes vo vesmíre pozorovaná hmota a energia boli na počiatku zahustené do veľmi malej ale nekonečne horúcej masy. Silná explózia, známa pod menom veľký tresk (the Big Bang), potom rozhodila hmotu a energiu do rozpínania sa všetkými smermi.
Obrázok početných galaxií: Počas desať dní po sebe sa Hubblov vesmírny ďalekohľad zameral na malú škvrnu na nebi neďaleko Veľkého voza a zistil tam stovky galaxií, nikdy predtým nevidených. Na tejto fotografii je každá svetlá škvrna osobitnou galaxiou; sú tam aj zhluky hviezd, ktoré vznikli pred menej ako miliardou rokov po veľkom tresku.
Hypotéza veľkého tresku viedla k záverom, ktoré sa dajú preveriť. Jedna takáto dedukcia hovorila, že dnešná teplota v hĺbke vesmíru môže byť len niekoľko stupňov nad absolútnou nulou. Pozorovania ukázali, že tento záver bol správny. Satelit COBE (Cosmic Microwave Background Explorer), vypustený v roku 1991, potvrdil, že žiarenie pozadia vesmíru má to spektrum, ktoré zodpovedá veľkému tresku na začiatku vesmíru.
Ako sa vesmír rozpínal, podľa súčasného bežného vedeckého názoru, zhlukovala sa hmota do mračien, ktoré začali hustnúť a krútiť sa, vytvárajúc predchodcov galaxií. Vo vnútri galaxií, aj v našej Galaxii Mliečna cesta, spôsobili zmeny tlaku, že plyny a prach vytvárali oddeľujúce sa oblaky. V niektorých z týchto oblakov, ktoré mali dostatok hmoty a správne sily, gravitačná príťažlivosť zapríčiní kolaps, zrútenie, zhrčkavenie. Ak bola masa materiálu v mračne dosť stlačená, komprimovaná, začali prebiehať jadrové reakcie a zrodila sa hviezda.
Časť hviezd, vrátane nášho Slnka, sa vytvorila uprostred plochého víriaceho kotúča hmoty. V prípade Slnka sa plyny a prach zrážali, hrčkaveli, zhlukovali do malých zrniek a tieto sa ďalej zhlukovali do väčších telies, zvaných planetezimály („veľmi malé planétky“), z ktorých niektoré dosahovali priemer aj viac sto kilometrov. V priebehu postupných štádií tieto planetezimály splynuli do deviatich planét a ich početných satelitov. Kamenné planéty, vrátane našej Zeme, boli bližšie k Slnku, plynné planéty boli na vzdialenejších orbitách.
Pri použití moderných vedeckých metód sa dá určiť vek vesmíru, našej galaxie, slnečnej sústavy aj našej Zeme. Vek vesmíru sa určuje na základe vzťahu pozorovaného medzi rýchlosťami a vzdialenosťami, ktoré oddeľujú od seba galaxie. Rýchlosti vzdialených galaxií sa dajú merať veľmi presne, ale miery vzdialeností sú dosť neurčité. V priebehu posledných desaťročí viedli merania Hubblovej expanzie k odhadu veku vesmíru na 7 až 20 miliárd rokov; najnovšie a najlepšie merania zúžili tento odhad na 10 až 15 miliárd rokov.
Vek Mliečnej cesty sa vypočítal dvomi spôsobmi. Pri prvom sa pozorovali vývojové štádiá rozlične veľkých hviezd v globulárnych zhlukoch. Globulárne zhluky sa vyskytujú v úzkom prstenci okolo stredu Galaxie, pričom každý zhluk, kluster, má od stotísíc do milióna hviezd. Veľmi malé množstvo prvkov ťažších ako vodík a hélium v týchto hviezdach svedčí pre to, že museli vzniknúť v raných štádiách histórie Galaxie, prv než sa vytvorili vo vnútri hviezd prvej generácie veľké množstvá ťažkých prvkov, ktoré boli neskôr roznesené do medzihviezdnych priestorov explóziami supernov; veľký tresk dal vznik primárne len atómom vodíka a héliu. Odhady veku hviezd v globulárnych zhlukoch sa pohybujú v rozmedzí 11 až 16 miliárd rokov.
Druhá metóda na odhadnutie veku našej galaxie sa zakladá na súčasnej hojnosti výskytu viacerých dlhožijúcich rádioaktívnych prvkov v slnečnej sústave. Ich hojnosť je daná mierou ich produkcie a distribúcie pri výbuchoch supernov. Podľa týchto výpočtov je vek našej galaxie 9 až 16 miliárd rokov. Obidva spôsoby odhadu veku Galaxie Mliečnej cesty teda navzájom súhlasia a sú konzistentné aj pri nezávisle získaných odhadoch veku vesmíru.
Aj rádioaktívne prvky vyskytujúce sa prirodzene v skalách a nerastoch poskytujú možnosť odhadnúť vek slnečnej sústavy a Zeme. Viaceré z nich majú polčas života medzi 700 miliónov a viac ako 100 miliárd rokov (polčas života je čas potrebný na premenu nejakého rádioaktívneho prvku na iný prvok). Pri použití týchto „strážcov času“ sa určilo, že meteority, to sú úlomky asteroidov, sa vytvorili pred 4,53 až 4,58 miliardami rokov (asteroidy sú malé „planetoidy“, obiehajúce okolo Slnka; sú to pozostatky solárnej hmly, z ktorej vzniklo Slnko a jeho planéty). Použitie týchto istých strážcov času na tri najstaršie vzorky lunárnych skál prinesených na Zem astronautmi Apolla viedlo k odhadu ich veku na 4,4 až 4,5 miliárd rokov, čo je minimálny odhad času, ktorý uplynul od vzniku mesiaca.
Najstaršie známe skaly na Zemi sa vyskytujú v severozápadnej Kanade (majú 3,96 miliárd rokov), nodobre preštudované skoro tak isto staré skaly sa nachádzajú aj na iných miestach zeme. V Západnej Austrálii nachádzame cirkónové kryštály, obalené mladšími horninami, ktoré sú staré až 4,3 miliardy rokov, čo ich robí najstarším materiálom, dosiaľ nájdeným na Zemi.
Najpresnejší odhad veku Zeme sa získa výpočtom času potrebného na vytvorenie izotopov olova, nachádzajúcich sa v najstarších olovených rudách. Tento odhad znie na 4,54 miliárd rokov pre Zem a aj pre meteority – a teda pre celú slnečnú sústavu.
Pôvod života sa nedá určiť tak presne, ale sú náznaky, že baktériám podobné organizmy žili na Zemi pred 3,5 miliardami rokov a mohli tu byť aj skôr, totiž vtedy, keď sa vytvorila prvá pevná zemská kôra, čo bolo pred skoro 4 miliardami rokov. Tieto skoré organizmy museli byť jednoduchšie ako organizmy, ktoré žijú dnes. Okrem toho, prv než tieto najskoršie organizmy, tu museli byť štruktúry, ktoré by sme nenazvali „živými“, ale ktoré sú dnes časťami živých vecí. Všetky živé organizmy dnes majú a na svoje potomstvo prenášajú dedičnú informáciu pomocou dvoch druhov molekúl: DNA a RNA. Každá z týchto molekúl sa skladá zo štyroch druhov podjednotiek, známych ako nukleotidy. Sekvencie nukleotidov v osobitných reťazcoch DNA alebo RNA, známych ako gény, riadia tvorbu molekúl, známych ako proteíny, ktoré zas katalyzujú biochemické reakcie, zaisťujú štrukturálne súčasti organizmu a vykonávajú mnohé iné funkcie, potrebné pre život. Proteíny sa skladajú z reťazcov podjednotiek, známych ako aminokyseliny. Sekvencia nukleotidov v DNA a RNA určuje teda sekvenciu aminokyselín v proteínoch; to je centrálny mechanizmus celej biológie.
Pokusy za podmienok, upravených tak, aby sa podobali podmienkam na primitívnej Zemi, viedli k produkcii chemických zlúčenín známych ako proteíny, DNA a RNA. Niektoré z týchto molekúl boli zistené aj v meteoritoch z vesmíru a v medzihviezdnych priestoroch za použitia rádioteleskopov. Vedci z toho uzatvárajú, že „základné stavebné bloky života“ boli k dispozícii už na začiatku histórie Zeme.
Dôležitá nová cesta pre výskum sa otvorila objavom, že určité molekuly s obsahom RNA, nazývané ribozýmy, môžu v moderných bunkách reagovať ako katalyzátory. Donedávna sa totiž myslelo, že len proteíny môžu pôsobiť ako katalyzátory pre určité špecifické biochemické funkcie. Na tomto základe mohli byť molekuly RNA v skorom, predbiotickom, svete „autokatalytické“ – mohli sa samy replikovať ešte skôr, ako existovali proteínové katalyzátory (nazývané enzýmami).
Laboratórne pokusy ukázali, že replikujúce sa autokatalytické molekuly RNA podstupujú spontánne premeny a že nakoniec prevážia v danom prostredí varianty molekúl RNA, ktoré majú najväčšiu autokatalytockú aktivitu. Niektorí vedci sú prívržencami hypotézy, že kedysi existoval skorý, včasný „svet RNA“ a testujú modely, ktoré vedú od RNA k syntéze jednoduchej DNA a proteinových molekúl. Balíky takýchto molekúl mohli byť prípadne obalené do membrán a tak vznikli „protobunky“ – skoré verzie veľmi jednoduchých buniek.
Tým, čo študujú pôvod života, už nejde o to, či život mohol vzniknúť chemickým procesom za účasti aj nebiologických komponentov. Aktuálnou sa stala otázka, na ktorej z početných možných ciest vznikla prvá bunka.
Budeme raz schopní identifikovať cestu chemickej evolúcie, ktorá viedla k iniciácii života na Zemi? Vedci navrhujú pokusy a špekulujú o tom, ako mohla skorá Zem poskytnúť pohostinné miesto pre segregáciu celkov molekúl, ktoré možno považovať za prvé živé systémy. Medzi najnovšie úvahy patrí možnosť, že prvé živé bunky vznikli na Marse a potom sa preniesli na Zem prostredníctvom početných meteoritov, o ktorých sa vie, že k nám z Marsa prichádzajú.
Je samozrejmé, že aj keby sa v laboratóriu podarilo vyrobiť živú bunku, nebol by to dôkaz, že príroda sledovala tú istú cestu pred miliardami rokov. Ale to je úloha vedy: poskytnúť prijateľné vysvetlenie pre prírodné javy. Štúdium začiatkov života je veľmi aktívna výskumná oblasť, v ktorej sa dosahuje významný pokrok, hoci medzi vedcami prevláda presvedčenie, že ani jedna zo súčasných hypotéz nebola dosiaľ presvedčivo dokázaná. Dejiny vedy však ukazujú, že na pohľad neriešiteľné problémy (tak ako tento) sa raz stanú prístupné, keď to umožní pokrok v teórii, inštrumentácii alebo objav nových faktov.
Kreacionistický názor na pôvod vesmíru, Zeme a života
Mnohí religiózni ľudia, vrátane mnohých vedcov, majú za to, že to boh stvoril vesmír a aspoň nasmeroval početné procesy, riadiace fyzickú a biologickú evolúciu; že tieto procesy viedli k stvoreniu galaxií, našej slnečnej sústavy a života na zemi. Táto viera, niekedy nazývaná „teistickou evolúciou“, nie je v rozpore s vedeckým vysvetlením evolúcie. Zrkadlí sa v nej pozoruhodný a povzbudivý charakter fyzikálneho vesmíru, ako nám ho javí kozmológia, paleontológia, molekulárna biológia a početné iné vedecké disciplíny.
Zástancovia „vedy o stvorení“ majú množstvo názorov. Niektorí tvrdia, že Zem a vesmír sú pomerne mladé, možno majú len takých šesť až desať tisíc rokov. Takíto jednotlivci často tvrdia, že súčasný fyzikálny tvar Zeme sa dá vysvetliť „katastrofizmom“, do ktorého zapadá celosvetová povodeň a stvorenie všetkých živých vecí (vrátane človeka) zázrakom a v podstate v tej podobe, v akej ich teraz nachádzame.
Iní zástancovia „vedy o stvorení“ sú ochotní pripustiť, že Zem, planéty a hviezdy môžu existovať milióny rokov. Tvrdia však, že rozličné typy organizmov, najmä však ľudia, mohli vzniknúť len na zákrok nadprirodzenej intervencie, lebo vykazujú znaky „inteligentného návrhu – dizajnu“.
V tejto knižke sa obidva tieto názory o „mladej Zemi“ a „starej Zemi“ budú nazývať „kreacionizmom“ alebo „špeciálnym stvorením“.
Niet nijakých spoľahlivých vedeckých údajov alebo kalkulácií, ktoré by odôvodnili vieru, že Zem bola stvorená len pred pár tisíc rokmi. V tejto knihe sme už v krátkosti zhrnuli existujúce množstvo dôkazov pre vysoký vek vesmíru, našej galaxie, slnečnej sústavy a Zeme, pochádzajúce z astronómie, astrofyziky, jadrovej fyziky, geológie, geochémie a geofyziky. Nezávislé vedecké metódy konzistentne udávajú pre Zem a slnečnú sústavu vek asi 5 miliárd rokov; vek našej Mliečnej cesty a vesmíru je dva až trikrát väčší. Tento záver robí pôvod života vcelku pochopiteľným, dáva koherenciu početným odvetviam vedy a umožňuje zásadný záver na podklade ohromného množstva vedomostí o pôvode a správaní sa fyzikálneho sveta.
Niet nijakých dôkazov o tom, že by všetky geologické záznamy s ich riadnym postupom skamenelín boli výsledkom jedinej celosvetovej potopy, ku ktorej došlo len pred pár tisíc rokmi, ktorá trvala len málo dlhšie ako rok a pokryla aj najvyššie hory niekoľkometrovou vrstvou vody . Naopak, intertidálne a terestrické usadeniny svedčia, že nikdy v minulosti nebol celý povrch planéty naraz pod vodou. Okrem toho celosvetová povodeň, ktorá by bola dosť veľká na vytvorenie sedimentárnych skál, aké vidíme dnes a ktoré majú spolu hrúbku aj niekoľko kilometrov, by vyžadovala oveľa väčšie množstvá vody, ako kedy na a v Zemi existovali, a to najmenej od vzniku pevnej zemskej kôry pred asi 4 miliardami rokov. Viera, že všetky zemské sedimenty s ich skamenelinami, boli uložené v riadnom poriadku v priebehu jedného roka, sa protiví všetkým geologickým pozorovaniam a fyzikálnym zákonom, týkajúcim sa sedimentačnej rýchlosti a možného množstva suspendovanej pevnej hmoty.
Geológovia zostavili podrobnú históriu sedimentových usadenín, ktoré viažu osobitné skalné útvary v zemskej kôre k osobitným prostrediam a procesom. Keby naftárski geológovia mohli nájsť viac nafty a plynu vysvetľovaním obrazu sedimentovaných skál ako výsledku jedinej potopy, iste by mu dávali prednosť, ale oni to nerobia. Namiesto toho títo praktickí robotníci súhlasia s akademickými geológmi o povahe prostredia usadenín a ich geologickom veku. Naftárski geológovia boli pioniermi vedomostí o skamenelinách, ktoré sa vytvorili v priebehu miliónov rokov v takých prostrediach ako zákruty riek, delty, zálivy s pieskovými bariérami alebo koralové rífy.
Príklad naftovej geológie poukazuje na jednu zo síl vedy. Používajúc vedomosti o prírode na predpovedanie dôsledkov toho, čo urobíme, umožňuje veda rozriešiť problémy a za použitia vhodnej technológie vytvoriť priaznivé podmienky. Podrobné vedomosti, potrebné na pretrvanie našej civilizácie, sa dajú získať len vedeckým bádaním.
Argumenty kreacionistov nepochádzajú z faktov, ktoré možno pozorovať v prírode. Špeciálne stvorenie alebo nadprirodzená intervencia sa nedajú podrobiť zmysluplnému pokusu, ktorý vyžaduje predpoveď pravdepodobného výsledku a potom jeho preverenie pozorovaním a pokusmi. V skutočnosti sú tvrdenia o „špeciálnom stvorení“ opakom vedeckého postupu. Podávané vysvetlenie sa považuje za nezvratné a dôkaz sa hľadá len na podporu osobitného záveru, a to za akúkoľvek cenu.
Americká akadémia vied (kolektív)
The National Academy of Sciences – je uznávaná spoločnosť významných odborníkov, zapojených do vedeckého a technického výskumu, oddaných podpore pokroku vedy a techniky a ich využitiu pre všeobecné blaho.
Preložil Rastislav Škoda. Pôvodne uverejnené: Zošity humanistov, príloha k č. 53, január 2006.