A káosz a rend szolgálatában

Az egyszerű élet

Az élőlények hasonlóak és egyszerűek

Az élőlények változatossága

Az élőlények változatossága: Woese rendszere

Az élőlények egyszerűsége: közös pontok ( teljesség igénye nélkül!)

• DNS

• Anyagcsereutak

• Genetikai kód

• Biokatalizátorok: ált. fehérjék

• Alapvető strukturális hasonlóságok: sejtes szerveződés, a sejt három alrendszere (határoló, anyagcsere, programozó)

• Stb.

Az élőlények egyszerűsége: közös pontok

Anyagcsere alrendszer

Örökítőanyag(programvezérlő alrendszer)

ProgramozSzintetizál

Határoló alrendszer

Fluid automata

Az anyagcsere alrendszer

Programvezérlő alrendszer

A határoló alrendszer

Az élő anyag jellemzői

Az élőlényekre is érvényesek a fizika törvényei. Ebből a szempontból nem vagyunk különlegesek:

V0

g t

V0

Szlotty.

Az élő anyag jellemzői

A termodinamika (hőtan) 2. főtétele: a világegyetemben a rendezetlenség minden folyamat során nő.

A rendezetlenség mértéke az ENTRÓPIA.

Jele: S

[S]=J/K

Az entrópia

• Egy szobában a tárgyakat össze-vissza hajigáljuk. Rendet rakhatunk így?

(Minden tárgynak egy helye van és nagyon sok „nem-helye”.)

Az entrópia

Rendet rakunk: S csökken?

A szobában levő tárgyak tekintetében igen.

A világegyetem egészét tekintve nem (2. főtétel!).

Rendrakás munkaigényes

A munka növeli az entrópiát

Hőtermelés (a részecskék kaotikus mozgása)

Szellőztetés

Így a világegyetem össz-entrópiája nőtt, de a világegyetem „engem érdeklő” részének entrópiája csökkent.

Entrópia és ozmózis

• Felhalmozódás egy szűk térrészben: valószínűtlenebb, tehát kisebb entrópiájú, mint a szétszórt állapot

• Diffúzió a 2. főtétel következménye

• Az ozmózis a diffúzió speciális esete!

Entrópia és ozmózis

A BA

B

h

Az „entrópia-paradoxon”

Példák diffúzióra és ozmózisra: ATP szintézis

Enzimreakciók

Membránpotenciál

Gondolkodás, érzelmek

STB…

A diffúzió és az ozmózis az életfolyamatokhoz, azaz a sejt rendezett állapotának fenntartásához nélkülözhetetlen!

Diffúzió Biokémiai folyamatok

Rendezettség fenntartása

Második főtétel

Az élő rendszerek az entrópiát megszelídítették

Az élő rendszerek komplexek

Az evolúció motorjai: a mutáció és a szelekció

• Mutációval új változatok jönnek létre

• A szelekció miatt a nagyobb rátermettségű

terjed el

Hamm.

pl. örökletes izomsorvadás

Az evolúció és a komplexitás

{Nagy komplexitás > maximális entrópia is nagy-a rendszer „hajlamosabb” nagyobb entrópiájú állapotba

sodródni }

A szelekció gyakran a komplexitás növekedésének kedvez

Ehhez mutációkra van szükség

Miért jönnek létre mutációk?

Másolási hibák

• A tulajdonságokat a DNS (és a környezet) határozza meg

• A DNS-ben 4 féle bázis kódolja az információt: A, T, G, C

• Ezek sorrendje határozza meg a fehérjék elsődleges szerkezetét

• A DNS sejtosztódáskor, így az ivarsejtjeink képződésekor is lemásolódik, megkettőződik

Másolási hibák

Másolási hibák

• Több a hibás másolat, mint a nem hibás

(magyar ABC 44 betűből áll, ezek közül adott pozícióban 1 a helyes, a többi hibás)

DNS: 4 „betű”

10 bp hosszúságú DNS: 10 „betű”

Minden pozícióban 4 lehet: 410=1.048.576 lehetőség

Ezek közül 1 hibátlan, 1.048.575 hibás!

Másolási hibák

Egyetlen sejtünkben 9.000.000.000 bp-nyi DNS van!

43.000.000.000 -1 hibás kópia, 1 hibátlan

A legpontosabb másolórendszer is hibázik!

A 2. főtétel következménye, hogy létrejönnek mutációk

Másolási hibák

A mutációk többsége „káros”, ritkán „hasznosak”

pl. albínók

Szaporodás és szexuális folyamatok

2. főtételÖröklődő változatosság

Szelekció

Mutációk

Evolúció

A szelekció nem véletlenszerű és így az evolúció sem az!

Ld.: Boeing 747-es, egy értelmes szöveg véletlen begépelése és egyéb butaságok

+ szél =

HAMIS

Egy példa a komplexitás növekedésére

Nilsson és Pelger: néhány 100.000 év

Az egyes átmeneti formák ma is megtalálhatók egyes állatcsoportoknál

Egyszerűsíthetetlen összetettség: HAMIS

1. Az átmeneti, egyszerűbb alakok léteznek

2. Szürkehályog!

Az „entrópia-paradoxon” 2.

Mutációk Evolúció

Komplexitás növekedhet

Második főtétel

A komplexitás növekedése nem sérti a fizika törvényeit.

Az élő rendszerek az entrópiát megszelídítették