/DALIBOR ŠTYS/
Víte, kdo je nejsvětoznámější přírodovědecký podvodník z Brna? Jmenuje se Gregor Mendel. Každý, kdo po něm zkusil výsledky zopakovat, zjistil, že tak čistě se dědičnost v barevnosti květů hrachu neprojevuje. Mendel provedl zjednodušený matematický (!) popis experimentu a k němu vybral výsledky, které se mu hodily. Upozornily mne na to kolegyně na univerzitě v Lundu, které s hrachem pracovaly celý život. Sám, jako chemik, jsem do té doby bral Mendelovy zákony jako ověřený fakt.
Ale začnu fyzikou, experimentem, který si každý může provést doma. Takzvaný Aragův bod. Pokud svítíme na dostatečně kruhový objekt světlem z úzké štěrbiny, při správné vzájemné pozici objektu a zdroje se uprostřed tmavé oblasti objeví světlý bod (viz zde) . To je důkazem vlnového charakteru světla, pro důkladné vysvětlení se podívejte na příslušný odkaz na Wikipedii. Samozřejmě, že budete-li takto z úzké štěrbiny sypat na stejný kruhový objekt zrnka písku, žádnou velmi vysokou úzkou hromádku uprostřed nezískáte. Jenže pro korpuskulární charakter světla také existovala řada důkazů až se nakonec dospělo k závěru, že hmotná realita je vlnově-korpuskulární což se u velmi malých částic projevuje hodně a u velmi velkých objektů téměř nikoliv. Tento matematický popis dává řadu úžasných předpovědí, které jsou základem toho báječného technického světa, s nímž si tak rádi hrajeme. Přes tyto technické úspěchy by nikdo z matematických fyziků neřekl, že její teorie je úplná. Právě naopak, do fundamentálních teorií ve fyzice se pouští stále více lidí. Jednak je díky počítačům mnohem dostupnější a za druhé se jiné obory přírodních věd zpolitizovaly a ideologizovaly a s tím se málokdo, komu jde o skutečné poznání, dokáže vyrovnat. Tak, i když by ho zajímalo třeba něco jiného, nakonec skonči v matematické fyzice. Její součástí je ekonofyzika a tou se dá i velmi slušně vydělávat.
Pokud vím, pro spory o povaze fyzikálních zákonů nikdo nikoho nezabíjel. V biologii to až tak jednoduché nebylo. Aktéři těch dějů již nejspíš zemřeli, ale i v Praze na přírodovědecké fakultě se vyhazovalo za schvalování „mendelismu“, čímž byla míněna genetika. V Sovětském svazu byli zastánci genetiky posíláni do gulagů. Přitom je pravda nejen, že se vlastnosti dědí převážně na úrovni DNA (viz zde), ale i to, že získané vlastnosti se předávají na další generace epigenetickými mechanismy (viz zde) . Od přesného matematického popisu biologických dějů jsme stále na hony daleko. Ale jak daleko?
Nejjednodušším protobiologickým experimentem je chemická samoorganizace, experiment Bělousovova-Žabotinského. Smícháním několika jednoduchých chemikálií v ploché misce dostaneme úžasný systém kruhových vln, které mají ovšem zjevně jiný charakter než vlny na vodní hladině a postupně se vyvinou v systém spirál a čar (viz zde). Zatřepáním se dá experiment vrátit na začátek, změny v pozorovaných strukturách tedy nejsou důsledkem vyčerpávání chemikálií ale samoorganizace (viz zde). Nejlepším dostupným popisem jevu je stabilizace nelineárních jevů šumem (viz zde) k čemuž jsme my přispěli tím, že jsme ukázali, že šum musí mít jiný než Gaussovský charakter. Takový šum je důsledkem procesů rychlejších než hlavní proces. Reakce Bělousovova-Žabotinského by měla být povinnou součástí všech biologických kursů už na druhém stupni základních škol, spolehlivě by vyloučila sklony ke kreacionismu. Nejlépe včetně počítačového modelu, který lze realizovat v „hračkovém“ programovém prostředí Netlogo. Hodně bychom si diskuse v přírodovědě zjednodušili.
Do našeho článku bohužel neprošel obrázek detailního mechanismu klíčové chemické reakce, vznik CO2z bromované kyseliny malonové. Je ale v předběžných verzích na Arxiv. Ukazovali jsme v něm, že to, co se v reakčním schématu shrne do jedné rovnice, ve skutečnosti znamená přeskupení mnoha vazeb, změny nábojů několika molekul a stovek molekul vody v solvatačních obalech. Jinými slovy, pro důvěryhodné modelování v chemické kinetice musíme být schopni počítat s několika stovkami molekul a to bez jakýchkoliv zjednodušení typu redukce kvantové mechaniky na dynamiku molekul. A po dobu několika sekund. To žádná současná metoda modelování neumí, přesto jsme schopni ledacos o chemických reakcích na úrovni celých nádob a reaktorů předvídat. Zjevně něco nevíme. Ty pěkné obrázky a videa jsou ilustrace, o hodně lepší než drátové modely molekul ale o to více potenciálně zavádějící.
Pro biologii je významné, že základní organizační jednotka v reakci Bělousov-Žabotinského má 1014 molekul, 0,07×0,07 mm (7×10-5m). Někde na tomto rozměru končí klasická roztoková chemie. Enzymové struktury jsou uspořádané na atomové úrovni, v rozměrech několika Å, což je jednotka 10-10m. Savčí buňky mají velikost v řádu 100μm (10-4m) a obsahují organely, například mitochondria, o velikosti v řádech jednotek μm (10-6m).Tuto exkurzi do rozměrů uvádím proto, abych ukázal, jak daleko jsme od pochopení dějů na molekulární úrovni. Úspěšný model reakce Bělousova-Žabotinského, stejně jako například úspěšné modely v ekonometrii, ukazují, že svět je hierarchicky uspořádán, řídí se nelineární dynamikou a nižší (rychlejší) úrovně se v chování těch vyšších (pomalejších) projevuje jako specifický šum. Šum z mnoha „možných průběhů“ vybere ten jeden, ostatní se nerealizují. Ten proces, který vede k nejdelší existenci, nakonec převládne, protože ostatní nemají prostor pro realizaci. Genetická dědičnost je jeden z procesů, epigenetická dědičnost další, ale teprve souhra s rychlejšími ději, buněčným dělením, metabolismem, hormonální regulací, dělá organismy stabilními. Tímto přístupem v matematické fyzice se zabývá maximálně několik desítek pracovišť v celém světě.
Tolik úvodem. Následuje klíčová otázka, když vymažu ze záznamu dva peaky, které považuji za bezvýznamné a znepokojovaly by čtenáře, jsem nebo nejsem vědec na něhož se bude vzpomínat jako na Gregora Mendela? Kontrolní experiment byl proveden, znamená to, že chemicky jev proběhl. Šťavelan je přítomen, nejjednodušší je tedy přistoupit na verzi, že se účastní reakce. Jenže co s těmi 244 citacemi v článcích, které na zpochybněný článek navazují? To nikdo neprovedl kontrolní experiment? Zjevně nikoliv. Ty články nenavazují na experiment, ony navazují na nano-hypotézu, která je v článku vyslovena.
Mám osobní zkušenost s mým vlastním nejcitovanějším článkem. Pojednává o struktuře malého peptidu v roztoku, navíc předvídatelné, a vyslovuje závěry o regulaci v celé fotosyntetické membráně plné proteinů a především lipidů ve formě dvojvrstvy. Zjevně experiment nemá s hypotézou nic společného, přesto se článek již 22 let stále cituje. Autor hypotézy, profesor John F. Allen, nedávno sepsal souborný článek o svém celoživotním bádání v němž cituje mnohé, nikoliv však náš společný článek v němž dokazuji, že se nejedná o jeden, ale minimálně tři regulační procesy. Ten článek nikdo nečte. Znamená to, že se celá komunita honí za duchy a zločinci se jim smějí do obličeje v kavárně na hlavním molu v Brightonu. Svou vzpurností – článek vyšel až dva roky po mém odjezdu a přes mé protesty o jeho vyznění – jsem se připravil o potenciální zmendelovatění.
Proto je třeba vymýšlet pohádky o enkapsulaci, abychom neshodili hypotézu, kterou potvrzují a v níž mne utvrzuje těch 244 x (počet spoluautorů) lidí, kteří v oboru pracují. Tak skutečně funguje přírodovědná gnoseologie, proto pořád platí tvrzení Maxe Plancka, že vědecké pravdy umírají až se svými autory. Mimochodem, také se ty poznávací procesy samotné dají nejspíše popsat jako nelineární jevy se šumem, něco na způsob hejnového chování. A to už jsme v oblasti společenských věd.
Co s tím teď, ve 21. století, po desítkách let po něž se hypotézy nevyvracejí ale potvrzují počtem citací? Můžeme možná navrhnout, aby byl před publikací každý hlavní autor při čtení článku podroben skenování na zobrazovací magnetické rezonanci. Tam by se snad odlišilo, jestli ho vede kritická touha po pravdě nebo víra ve svou hypotézu. Sám bych byl zvědav, jak bych dopadl. Také by bylo zajímavé zkoumat, kolik čtenářů při čtení o Barabášovi zapojuje stejné mozkové závity jako při čtení o andělech.