Student World

Entropie je veličinou, která se dobře hodí pro popisování nádoby s plynem, v případě živých soustav nás však její použití z řady důvodů příliš neuspokojuje…

Důvody uvádí například Zdeněk Vodrážka ve své učebnici biochemie. Problém je v tom, že živé systémy se nacházejí jaksi na okraji platnosti druhého termodynamického zákona. Krystal má nižší entropii než živý organismus, je tedy jakoby uspořádanější. Entropie šimpanze a shluku prvoků je naproti tomu stejná.

V rámci biologie ovšem "tušíme", že šimpanz je uspořádanějším/komplexnějším systémem než prvok a ten zase než krystal. Problém je v tom, že "fyzikální" entropie nebo některá její analogie (Gibbsova či Helmholtzova energie) jsou veličiny statistické povahy, tj. popisují třeba geometrické uspořádání atomů v krystalu. Uspořádanost živých soustav však není dána ani tak geometrií, ale spíše funkčností, faktem, že živý organismus je vlastně obrovskou kaskádou na sebe navazujících biochemických přeměn.
Potřebovali bychom tedy mít k dispozici nějakou veličinu, která by komplexnost živých soustav mohla popsat prostřednictvím jakési "míry funkčnosti". Mělo by přitom jít o nějakou obdobu entropie, tj. veličinu snadno měřitelnou a objektivní.
Samozřejmě máme k dispozici některé nástroje, složitost živého organismu lze posoudit třeba podle nervového systému, hustoty neuronů apod., ale to není ono. Jak třeba posuzovat složitost rostlin?

Vhodná veličina, která by byla pro živé systémy obdobou entropie, dosud bohužel nalezena nebyla. Onen nestatistický charakter živých soustav je pak ještě podtržen faktem, že v rámci enzymatických reakcí často dochází k interakci pouhých několika molekul. Potom začínají ztrácet smysl všechny rovnice, ve kterých se pracuje s pojmy jako průměrná koncentrace nebo průměrná teplota.
Jak hovořit o průměrné koncentraci tam, kde existuje pouze jediná molekula? Organismus není homogenní roztok, koncentrace látek jsou všude jiné, představují ostré gradienty (jejichž existence také příliš neladí s představou entropie).
Pravidla o entropii samozřejmě platí i pro živé systémy jako celek, nicméně pro popis biologické roviny jevů bychom potřebovali něco jiného…

autor Pavel Houser