Fenomen wody. Doskonałe przystosowanie wody do istnienia człowieka i życia na Ziemi. ebook

SE­RIA WY­JĄT­KOWY GA­TU­NEK

Czy lu­dzie są przy­pad­ko­wymi wy­two­rami śle­pego i obo­jęt­nego Wszech­świata? A może są be­ne­fi­cjen­tami uprzed­nio za­pla­no­wa­nego ko­smicz­nego po­rządku, dzięki któ­remu mo­gli po­wstać i się roz­wi­jać? Mi­chael Den­ton, świa­to­wej sławy au­stra­lij­ski bio­che­mik, przed­sta­wia se­rię da­nych na­uko­wych z ta­kich dzie­dzin, jak fi­zyka, che­mia czy bio­lo­gia – szcze­gólną uwagę zwra­ca­jąc na wła­ści­wo­ści wę­gla, wody i tlenu – i do­cho­dzi do nie­oczy­wi­stego dla dzi­siej­szych ba­da­czy wnio­sku, że nasz Wszech­świat zo­stał tak za­pro­jek­to­wany, by po­ja­wiło się ży­cie, a zwłasz­cza in­te­li­gentne ży­cie.

Den­ton w pew­nym sen­sie wraca do idei uprzy­wi­le­jo­wa­nej po­zy­cji czło­wieka, która od cza­sów Dar­wina nie cie­szyła się więk­szym za­in­te­re­so­wa­niem, ale ten po­wrót nie jest mo­ty­wo­wany re­li­gij­nie, lecz na­ukowo. Au­stra­lij­ski uczony jest kry­ty­kiem kre­acjo­ni­stycz­nego po­dej­ścia do świata przy­rody, zgod­nie z któ­rym czło­wiek jest istotą od­rębną od in­nych or­ga­ni­zmów. Den­ton twier­dzi, że ist­nieje nie­prze­rwana cią­głość świata or­ga­nicz­nego, a wszyst­kie żywe istoty wy­stę­pu­jące na Ziemi są for­mami na­tu­ral­nymi w naj­głęb­szym sen­sie tego słowa – po­dob­nie jak na­tu­ralne są krysz­tały soli, atomy, wo­do­spady czy ga­lak­tyki. Czło­wiek także jest istotą na­tu­ralną, nie­mniej jego nie­po­wta­rzalne ce­chy spra­wiają, że można uznać go za wy­jąt­kowy ga­tu­nek.

Po­dzię­ko­wa­nia

Świa­dec­twa przy­to­czone w tej mo­no­gra­fii po­cho­dzą z kilku źró­deł. Jest wśród nich wiele ksią­żek i ar­ty­ku­łów Phi­lipa Balla, mię­dzy in­nymi jego przej­rzy­ście na­pi­sana książka H2O: A Bio­gra­phy of Wa­ter [H2O: Bio­gra­fia wody]; rów­nie kla­rowna, wspa­niała pu­bli­ka­cja Mar­cii Bjor­ne­rud, Re­ading the Rocks [Czy­ta­nie skał]; na­stęp­nie Oce­ano­gra­phy: An In­vi­ta­tion to Ma­rine Science [Oce­ano­gra­fia: Wstęp do na­uki o mo­rzu] Toma Gar­ri­sona; praca An In­tro­duc­tion to our Dy­na­mic Pla­net [Wstęp do na­szej dy­na­micz­nej pla­nety] Nicka Ro­gersa i in­nych; Cli­mate and the Oce­ans [Kli­mat i oce­any] Geof­freya Val­lisa; Gaia: A New Look at Life on Earth [Gaja. Nowe spoj­rze­nie na ży­cie na Ziemi] Ja­mesa Lo­ve­locka; praca Re­vo­lu­tions that Made the Earth [Re­wo­lu­cje, które ukształ­to­wały Zie­mię] Tima Len­tona i An­drew Wat­sona; Ste­vena Vo­gela Com­pa­ra­tive Bio­me­cha­nics [Bio­me­cha­nika po­rów­naw­cza]; książki Knuta Schmidta-Nie­lsena: Ani­mal Phy­sio­logy [Fi­zjo­lo­gia zwie­rząt] i Sca­ling: Why is Ani­mal Size so Im­por­tant [Ska­lo­wa­nie. Dla­czego wiel­kość zwie­rząt jest tak ważna] oraz Ge­ralda Pol­lacka i in­nych Wa­ter and the Cell [Woda i ko­mórka]. Wiele aspek­tów przy­sto­so­wa­nia omó­wio­nych w tej pracy zo­stało po raz pierw­szy opi­sa­nych przez Law­rence’a Hen­der­sona w jego kla­sycz­nej pracy Fit­ness of the Envi­ron­ment [Przy­sto­so­wa­nie śro­do­wi­ska], przez Ar­thura Ne­edhama w książce Uni­qu­eness of Bio­lo­gi­cal Ma­te­rials [Uni­kal­ność ma­te­ria­łów bio­lo­gicz­nych] oraz w wielu pu­bli­ka­cjach Geo­rge’a Walda i Ha­rolda Mo­ro­witza.

Chciał­bym po­dzię­ko­wać Jo­na­tha­nowi Ko­pe­lowi, Ty­le­rowi Hamp­to­nowi i Ia­nowi Geo­rge’owi John­sto­nowi za kry­tyczne uwagi do wstęp­nych szki­ców książki oraz za pod­su­nię­cie mi wielu waż­nych wy­ja­śnień i ulep­szeń. Dzię­kuję także pra­cow­ni­kom Di­sco­very In­sti­tute, szcze­gól­nie Joh­nowi We­stowi, Jo­na­tha­nowi Wit­towi, Gu­il­lermo Gon­za­le­zowi, Jo­na­tha­nowi Wel­l­sowi i Ra­chel Adams, za kry­tyczne uwagi i re­dak­cję tek­stu. Bez ich po­świę­ce­nia i wy­siłku ta książka mo­głaby ni­gdy nie uj­rzeć świa­tła dzien­nego.

Wo­do­spad Bri­da­lveil

Lato w Parku Na­ro­do­wym Yose­mite. Sto­jąc przed wo­do­spa­dem Bri­da­lveil, czu­jemy na twa­rzy de­li­katną wil­gotną mgiełkę, która za­ła­muje pro­mie­nie słońca w tę­czę. Do­lina olśniewa pięk­nem i osza­ła­mia sym­fo­nią wra­żeń. Dźwięk spa­da­ją­cej wody mie­sza się ze słodką wo­nią drzew igla­stych i uno­szą­cymi się w po­wie­trzu za­pa­chami lata. Pro­mie­nie słońca piesz­czą skórę, piękno oto­cze­nia ra­duje oczy. Strome, wy­rzeź­bione lo­dem klify opa­dają w zie­loną do­linę. Za­mie­ramy ocza­ro­wani, po­grą­żamy się w mil­czą­cej za­du­mie nad cu­downą har­mo­nią sceny, która roz­po­ściera się przed nami.

Uczu­cie za­dzi­wie­nia, któ­rego do­świad­czamy, od­wie­dza­jąc Park Na­ro­dowy Yose­mite i sto­jąc za­uro­czeni wo­do­spa­dem Bri­da­lveil, to za­le­d­wie frag­ment więk­szej opo­wie­ści. Po­dzi­wiana scena ukrywa istotną oso­bli­wość, w rów­nym stop­niu cu­downą, jak nie­zwy­kły wi­dok świa­tła za­ła­ma­nego w ka­ska­dach spa­da­ją­cej wody. Choć znacz­nie mniej znaną, to wła­śnie dzięki niej mo­żemy stać przed wo­do­spa­dem Bri­da­lveil i po­dzi­wiać jego piękno. To cud, który jed­no­czy nas w nie­wy­obra­żalny spo­sób z wo­do­spa­dem.

Ka­skady wody we wszyst­kich wo­do­spa­dach na Ziemi wy­wo­łują stałą ero­zję skał. Nie­prze­rwane od mi­liar­dów lat dzia­ła­nie wody nie­ustan­nie spły­wa­ją­cej ty­sią­cami wo­do­spa­dów od­grywa nie­zwy­kle do­nio­słą rolę – wy­płu­kuje mi­ne­rały ze skał. Dzięki temu pro­ce­sowi woda do­star­cza nie­zbęd­nych pier­wiast­ków wszyst­kim stwo­rze­niom. Bez jej pracy, która od­bywa się na na­szych oczach, gdy spada pięk­nymi ka­ska­dami na dno do­liny, nie by­łoby waż­nych pier­wiast­ków i sub­stan­cji od­żyw­czych ko­niecz­nych do ży­cia na Ziemi. Świat stałby się ja­ło­wym pust­ko­wiem i nikt nie mógłby po­dzi­wiać piękna Yose­mite.

Pod­czas gdy roz­my­ślamy o pięk­nie wo­do­spadu, w na­szych or­ga­ni­zmach za­cho­dzi zu­peł­nie inna nie­wi­dzialna ma­gia. Ona rów­nież za­leży od nie­zwy­kłego przy­sto­so­wa­nia wody, umoż­li­wia­jąc, w dużo bar­dziej bez­po­śred­nim i bli­skim sen­sie, na­sze po­strze­ga­nie tej sceny. Ta sama cu­downa sub­stan­cja, która po­wo­duje ero­zję skał i za­opa­truje ży­cie w ważne ele­menty od­żyw­cze i mi­ne­rały, czyni jed­no­cze­śnie coś zu­peł­nie in­nego! Dzięki in­nemu ze­spo­łowi wy­jąt­ko­wych cech che­micz­nych i fi­zycz­nych, cał­kiem od­mien­nych od tych, które ob­ser­wu­jemy w wo­do­spa­dzie, woda staje się dla nas i wszyst­kich in­nych zło­żo­nych form ży­cia na Ziemi ide­al­nym środ­kiem trans­portu dla układu krą­że­nia. Z każ­dym ude­rze­niem serca woda prze­nosi do na­szych tka­nek tlen i wiele tych sa­mych ele­men­tów od­żyw­czych, które ka­skady wo­do­spadu wy­płu­kały ze skał. Woda trans­por­tuje rów­nież pro­dukty uboczne pro­cesu od­dy­cha­nia – dwu­tle­nek wę­gla – do płuc, inne pro­dukty uboczne do ne­rek, a nad­miar cie­pła do skóry, skąd or­ga­nizm je wy­dala.

Na­sze ży­wotne uza­leż­nie­nie od mas wody opa­da­ją­cych pięk­nymi ka­ska­dami i do­star­cza­ją­cych ży­cio­daj­nych mi­ne­ra­łów wy­płu­ka­nych ze skał oraz rów­nie istotne uza­leż­nie­nie od wody krą­żą­cej na­czy­niami krwio­no­śnymi i prze­no­szą­cej wiele tych sa­mych sub­stan­cji do róż­nych czę­ści or­ga­ni­zmu sta­wia nas przed ob­ja­wie­niem tak nie­zwy­kłym, jak żadne inne w ja­kiej­kol­wiek dzie­dzi­nie na­uki. Jedna sub­stan­cja – woda – w wy­jąt­kowy spo­sób może słu­żyć dwóm nie­wy­obra­żal­nie róż­nym ce­lom ży­cio­wym: ero­zji skał i krą­że­niu krwi. Oby­dwa są ab­so­lut­nie ko­nieczne do na­szego ist­nie­nia. Żadna inna sub­stan­cja wy­stę­pu­jąca w przy­ro­dzie nie po­siada na­wet ma­łego ułamka nie­zbęd­nych wła­ści­wo­ści po­trzeb­nych do wy­ko­na­nia tych dwóch za­dań.

Już sam fakt speł­nia­nia tych dwóch bar­dzo róż­nych, klu­czo­wych dla ży­cia czyn­no­ści wy­star­czyłby do uzna­nia wody za cud. Z ko­lej­nych roz­dzia­łów do­wiemy się jed­nak, że wy­jąt­kowe przy­sto­so­wa­nie wody do ży­cia na Ziemi obej­muje znacz­nie więk­szy zbiór ele­men­tów słu­żą­cych sze­ro­kiej ga­mie róż­no­rod­nych ce­lów ży­cio­wych. Wśród nich wy­mie­nić można for­mo­wa­nie się sa­mej Ziemi, po­wsta­wa­nie oce­anów i ła­go­dze­nie kli­matu, umoż­li­wia­nie cy­klu hy­dro­lo­gicz­nego, ru­chu płyt tek­to­nicz­nych, two­rze­nia kon­ty­nen­tów i fo­to­syn­tezy. Wy­jąt­kowe wła­ści­wo­ści wody są po­trzebne do po­wsta­nia gleby, do chło­dze­nia ludz­kiego ciała, do zwi­ja­nia bia­łek i wy­twa­rza­nia błon ko­mór­ko­wych. Woda umoż­li­wia zja­wi­ska i pro­cesy za­cho­dzące w ol­brzy­miej skali prze­strzen­nej i cza­so­wej – od ty­sięcy ki­lo­me­trów i mi­lio­nów lat po na­no­me­try i mi­li­se­kundy.

Ce­lem tej książki jest opo­wie­dze­nie nie­zna­nej hi­sto­rii o wiel­kiej sieci nie­zwy­kłych i zróż­ni­co­wa­nych wła­ści­wo­ści wody – wła­ści­wo­ści, które są nie­odzowne dla ży­cia lą­do­wego. Ko­lejne roz­działy po­każą, że ta wie­lość wła­ści­wo­ści ujaw­nia trans­cen­dentną, bio­cen­tryczną jed­ność w kon­struk­cji przy­rody. Wy­ja­wią, że ży­cie na Ziemi – i ist­nie­nie czło­wieka – nie jest je­dy­nie szczę­śli­wym ko­smicz­nym zbie­giem oko­licz­no­ści. Dzięki swo­jej ma­gii woda jest uni­wer­sal­nym hym­nem ży­cia, zaś dzięki swo­jemu nie­zwy­kłemu przy­sto­so­wa­niu do ludz­kiej fi­zjo­lo­gii jest szcze­gól­nym hym­nem czło­wieka. Wła­sno­ści wody wska­zują, że istoty o na­szej kon­struk­cji bio­lo­gicz­nej zaj­mują cen­tralne miej­sce w po­rządku przy­rody oraz że pro­jekt ży­cia był obecny we wła­ści­wo­ściach ma­te­rii od chwili jej po­wsta­nia. Mo­gli­śmy zo­stać usu­nięci z prze­strzen­nego cen­trum Wszech­świata, ale nie z jego „cen­trum te­le­olo­gicz­nego”. Wła­sno­ści wody jed­no­znacz­nie i zde­cy­do­wa­nie oba­lają za­sadę ko­per­ni­kań­ską[1].

Roz­dział 1

Koło wodne

Czyż sub­stan­cją wszyst­kich wa­rzyw nie jest jeno zmo­dy­fi­ko­wana woda? A co za tym idzie także wszyst­kich zwie­rząt, które albo ży­wią się ro­śli­nami, albo po­lują na sie­bie na­wza­jem? Czyż jej ogromna ilość nie jest usta­wicz­nie od­pa­ro­wy­wana przez Słońce, na­peł­nia­jąc at­mos­ferę parą i ob­ło­kami, kar­miąc ro­ślin­ność Ziemi bal­sa­miczną rosą... W pierw­szej chwili wy­daje się nie­wia­ry­godne, że krew tak szybko krąży w na­szym ciele, że obiega je w ciągu kilku mi­nut; są­dzę, że by­li­by­śmy jesz­cze bar­dziej zdu­mieni, gdy­by­śmy usły­szeli, jak szybko krąży w wiel­kim obiegu wody, ni­czym ży­wotna krew Ziemi, która stwa­rza i od­ży­wia wszyst­kie rze­czy[2].

– Ri­chard Ben­tley

Cho­ciaż woda jest jedną z naj­bar­dziej zna­nych sub­stan­cji, jej nie­zwy­kła na­tura nie prze­staje zdu­mie­wać. W po­staci cie­kłej gro­ma­dzi się na po­wierzchni Ziemi, po­czy­na­jąc od ogrom­nych oce­anów, przez je­ziora, aż po drobne ka­łuże. Woda może się po­ru­szać, opa­da­jąc gwał­tow­nym nur­tem wiel­kiej ka­ta­rakty lub pły­nąć spo­koj­nie jako w pełni ukształ­to­wana, wi­jąca się po rów­ni­nie rzeka. Na po­wierzchni du­żych zbior­ni­ków wod­nych wiatr pod­nosi wiel­kie i małe fale, od po­tęż­nych grzy­wa­czy na Ha­wa­jach po zmarszczki w ogro­do­wej sa­dzawce. Drobne kro­ple wody two­rzą ma­trycę ob­ło­ków. Nieco więk­sze kro­ple spa­dają z chmur przez at­mos­ferę na zie­mię jako deszcz.

W po­staci sta­łej woda opada w for­mie śniegu, ry­su­jąc zimą lo­dowe wzory na szy­bach, two­rząc wiel­kie po­ła­cie lodu w re­jo­nach po­lar­nych i lo­dowce w gór­skich do­li­nach. Na więk­szej wy­so­ko­ści woda wy­twa­rza inne kra­jo­brazy – lo­dowe czapy na obrze­żach po­lar­nych kon­ty­nen­tów. Góry lo­dowe uno­szą się na nie­spo­koj­nych wo­dach lo­do­wa­tego mo­rza, wodna mgiełka, wzbi­jana z wierz­choł­ków fal przez wiatr, w tem­pe­ra­tu­rach ujem­nych bły­ska­wicz­nie za­ma­rza w drobne grudki lodu, wbi­ja­jące się jak odłamki w po­bli­skie lo­dowce szel­fowe.

Dźwięki, które wy­daje woda, są rów­nież bar­dzo zróż­ni­co­wane. Sły­szymy ryt­miczne ude­rza­nie fal, ogłu­sza­jący ryk wiel­kiego wo­do­spadu, szem­ra­nie gór­skiego po­toku, de­li­katny szum let­niego desz­czu, stu­ko­ta­nie gradu na sta­lo­wym da­chu, zgrzy­tliwe dud­nie­nie i prze­ni­kliwy huk prze­su­wa­ją­cego się lo­dowca oraz ło­skot la­winy[3].

Żadna inna sub­stan­cja nie za­pew­nia, na­wet w przy­bli­że­niu, ta­kiej dra­ma­tur­gii, przy­ozda­bia­jąc Zie­mię zdu­mie­wa­ją­cym ka­lej­do­sko­pem nie­zwy­kłych i pięk­nych form.

Przy­pisy