Student World

Energie se jen zčásti přemění na využitelnou práci, zbytek je „odpadní“ teplo. Zbývala otázka, jak moc se bakterie blíží limitu maximální možné efektivitě přeměny energie. J. Anglie došel k závěru, že buňky produkují asi 6krát více odpadního tepla, než musí, což interpretuje jako vysokou účinnost.

Jde ovšem pouze o model, jehož metodika je navíc poměrně komplikovaná. Maximální účinnost byla odhadnuta na základě inverzní přeměny. To znamená, že růst entropie při replikaci se odhaduje na základě opačného procesu, samovolného splynutí dvou buněk do jedné, což je jev krajně nepravděpodobný. A autor modelu si to pak ještě zjednodušil, když uvažoval, že v průběhu replikace vznikají nové peptidové vazby a soustředil se výlučně na ně. Opačný jev znamená rozbití peptidových vazeb, což je zase velmi nepravděpodobné.

Pokles entropie při tvorbě peptidových vazeb musí odpovídat minimálnímu uvolněnému teplu (tj. nulová změna entropie). Pak se dá reálný průběh procesu porovnat s teoretickým limitem.

1/6 maximální teoretické účinnosti přeměny energie není zdánlivě nic moc. Buňka bakterie se ale nejen replikuje, musí toho dělat mnohem víc, aby byla živá – např. udržovat osmotické gradienty. Energie reálně využitelná k rozmnožování bude proto rozhodně menší. Anglie se ovšem domnívá, že termodynamika ani tak neklade rychlejší replikaci v principu překážky, zde úzké hrdlo není – takže u nějakých modifikovaných/syntetických organismů se můžeme zaměřit na zvýšení této efektivity.

Další Anglieho interpretace pak tvrdí, že protože vazby v RNA jsou slabší než v DNA, RNA organismy by mohly růst rychleji/efektivněji využívat dostupné zdroje. Autor to interpretuje jako podporu pro možnost, že na počátku života existoval RNA svět, těžko říct proč vlastně (možná mohl snáze vzniknout?).

Výsledky byly publikovány v Journal of Chemical Physics.

Zdroj: Phys.org

Poznámky:

– Uspořádanost organismů není samozřejmě v žádném rozporu s růstem entropie, život zvyšuje entropii ve svém okolí (nehledě k tomu, že samotná uspořádanost živého organismu je spíše funkční než čistě statistické povahy – podle termodynamiky je krystal uspořádanější/má menší entropii než buňka).
– Působí to celé skutečně poněkud na vodě. Příslušný argument pro RNA svět není (subjektivně) také moc přesvědčivý. Účinnost energetických přeměn by se v evoluci měla přírodním výběrem spíše zvyšovat, ovšem mezi RNA a DNA životem jsou asi podstatnější rozdíly – větší stabilita DNA, chemická/katalytická aktivita RNA atd.

autor Pavel Houser