A iași-i Al. I. Cuza egyetemen nemrég tudományos szimpozion keretében emlékeztek meg Teofil T. Vescanról, az egyetem korán elhunyt fizikaprofesszoráról, születésének 60. és halálának 10. évfordulója alkalmával. Az emlékülésen több előadó méltatta Vescan professzor sokoldalú és igen jelentős tudományos és didaktikai tevékenységét. Az egyik előadás egy Kolozsváron, magyar nyelven megjelent, szinte teljesen ismeretlen tanulmányára hívta fel a figyelmet, amelyben a matematikai statisztika módszereivel biológiai, ökológiai és demográfiai kérdéseket vizsgált
„A tudomány nem hinni és hitre tanítani, hanem megismerni, alkalmazni akar; nem a miszticizmust és a reakciót, hanem a haladást, az emberi szabadságot és függetlenséget akarja szolgálni… Ehhez azonban feltétlenül szükséges, hogy tévtanok ne homályosítsák el józan ítélőképességünket.” – E sorokat egy fiatal marxista fizikus: Teofil T. Vescan, a kolozsvári Bolyai-, majd a iași-i Al. I. Cuza egyetem későbbi professzora vetette papírra jó három évtizeddel ezelőtt.
Valamivel lennebb így folytatta gondolatmenetét: „…A tudomány kialakulásában a technika, értelmünk és fantáziánk rendszerint együtt vesznek részt… Egység és sokaság, való és képzetes, értelmi és fantáziabeli, észbeli és később gyakorlati dialektikusan változnak és építik fel, kapcsolatban az egész külvilággal, a tudomány alapfogalmainak kialakulását és változását. Nem lehet nem látni ebben az esetben is a dialektikus materializmus érvényességét és ezáltal a történelmi materializmus helyességét is.”
Hogy a fenti tételt igazolja, Vescan a matematikai statisztika sokrétű alkalmazhatóságára hívta fel a figyelmet: a statisztika módszere, egyebek között, kielégítően magyarázhatja az élet keletkezését, és ugyancsak e módszer segítségével előrejelezhetünk olyan demográfiai és ökológiai folyamatokat, mint például egy ország lakosságának alakulása, vagy egy biocönózisba beépülő populáció önszabályozása.
Sajnos Vescan nagy jelentőségűnek ígérkező munkája, Az anyag ismerete a modern természettudományban (mely megírásakor, 1943-ban a háborús cenzúra miatt nem jelenhetett meg) vagy befejezetlen maradt, vagy pedig a kézirat nagyobbik része elkallódott. Nyomtatásban ugyanis mindössze egy töredék jelent meg belőle Kolozsváron, 1946 januárjában, a Jordáky Lajos szerkesztette Társadalomtudomány és politika első és egyetlen számában. Szerencsére a töredékben tárgyalt mindkét kérdés kerek egészet alkot, a szerző mindegyikkel egy-egy külön fejezetben foglalkozik, és a tényállás mellett tömören ismerteti a maga véleményét is. Minthogy mind a két kérdés meglehetősen bonyolult, és ugyanakkor teljesen független egymástól, célszerűnek látszott külön-külön ismertetni őket.
NIELS BOHR ÉS SCHRÖDINGER NYOMDOKAIN
A negyvenes évek elején – amikor Vescan a tanulmány megírásához látott – a fizikusokat világszerte már jóideje foglalkoztatták az élő anyag sajátos kérdései. De csak miután (a termodinamikai statisztika révén) a kísérlet behatolt a biológia területére, és ezzel az élettudomány kvantitatív diszciplína rangjára emelkedett, derült ki – írja François Jacob La logique du vivant című könyvében –, hogy semmiféle olyan szemléletnek nincs létjogosultsága, amely „radikális válaszvonalat akar húzni az élőlények és a dolgok, az élők kémiája és a laboratóriumi kémia közé…” Az élőlényeket és a szervetlen anyagot egyazon elemek alkotják, és az energia megmaradásának elve egyaránt érvényes az élők világában és a holt anyagokéban.
Niéls Bohr 1933-ban közzétett Light and Life című tanulmánya a biológiában jelölte meg a még feltáratlan fizikai törvények forrását. A kvantumfizika megalapítója szerint az élővilág beható ismeretének nem az élő és a holt anyag közti különbségek szabnak gátat, hanem kutatóeszközeink és elemző módszereink korlátai.
Nincs kizárva – jósolta Bohr –, hogy olyan alapvető törvényszerűségek feltárására kerülhet sor a biológiában is, amilyen a kvantum volt a fizikában, amely jóllehet „a klasszikus mechanika szempontjából irracionális, de az elemi részecskékkel együtt a magfizika alapját alkotja”.
Hasonló következtetésekre jutott Schrödinger What is Life? című, Londonban, 1944-ben megjelent könyvében. Semmi okunk nincs arra – szögezte le az Ausztriából Angliába menekült fizikus –, hogy valamiféle misztikus erőt tételezzünk fel, amely megmagyarázza az élőlények eredetét, tulajdonságait, magatartását. A fontos annak kiderítése, hogy az anyag elemzése terén eddig szerzett ismereteink kielégítőek-e, avagy más, ez idáig még feltáratlan törvények után kell kutatnunk.
A kvantumfizika nagyjainak és sok más fizikusnak az élő szervezetek sajátos problémáit boncolgató írásai – mint általában ismeretes – igen termékenyen hatottak a biológiai kutatásokra, és nagymértékben hozzájárultak a molekuláris biológia alapjainak lerakásához. Egy példa erre a sok közül: a 24 éves James D. Watsont és a 36 éves Francis Cricket (utóbbi maga is fizikus) Schrödinger említett könyve ihlette arra a Nobel-díjjal jutalmazott kutatásra, amelynek során megalkották a DNS (dezoxiribonukleinsav) kettős hélixének modelljét, és ezzel feltárták az alapvető tulajdonságok átöröklődésének titkát.
Sajnos Vescan merész, újszerű és hazai viszonyok között föltétlenül újat mondó tanulmányáról nem állíthatjuk sem azt, hogy különösen termékenyítően hatott volna a kutatómunkára, de még csak azt sem, hogy nagyobb visszhangra talált az olvasóközönség szélesebb rétegeiben. Ennek egyrészt talán az lehetett az oka, hogy a kolozsvári Bolyai Egyetem Társadalomtudományi és társadalompolitikai intézetének folyóirata csak igen kevés kézben fordult meg, másrészt mind a hazai biológiai kutatások, mind pedig a közvélemény formálása szempontjából kissé talán túl korán jött a Vescan-féle tanulmány.
Hiba volna ugyanis megfeledkezni arról, hogy a jelenleg bennünk élő kép (az élő szervezetek lényegéről) az elmúlt nem egészen másfél évtizedben alakult ki. Ma már elég sokan tudják (de talán még mindig nem elegen!), hogy minden élő szervezet alapvető tulajdonságait – a legegyszerűbb bakteriofág vírustól az emberig – a molekuláris szinten tárolt örökletes információkészlet, a genetikai kód határozza meg. E kód bázishármasai vagy „hárombetűs szavai” szekvenciáinak feltárásában a matematikai statisztika módszerének döntő szerepe van.
Minderről azonban úgyszólván fogalmunk sem volt harminc évvel ezelőtt. Ezért fogadta a Vescan-tanulmányt meg nem értés és érdektelenség. De ne vágjunk a dolgok elébe. Ismerjük meg előbb magát az üzenetet.
JÓINDULATÚ VAGY ÁLNOK TERMÉSZET?
A múlt tapasztalatai alapján a jövőt megjósoló „hit” – szakkifejezéssel: indukció – aligha azonos az abszolút igazsággal. Ennek ellenére a tudományos kutatás nem nélkülözheti az indukció módszerét – vagyis az egyesből, a részlegesből az egyetemesre való következtetést – már csak azért sem, mert az a hit, melyet sokszoros tapasztalat erősít meg, voltaképpen azonos az ismerettel. Ennek az azonosságnak az okát a természetben találjuk meg. Számtalan természeti folyamat ismétlődik szabályos rendben, és ezeknek sorrendjét vagy törvényszerűségeit az indukció rendszerint fel tudja tárni.
„Ravasz az úristen, de nem álnok!” – szögezte le tréfás komolysággal Einstein, és ezen azt értette, hogy a természet lényegében „matematikai”, vagyis törvényszerűségei minden bonyolultságuk ellenére megérthetők. Amennyiben ugyanis álnok volna, vagyis nem „engedelmeskednék” matematikai szabályoknak, akkor a különböző folyamatok logikátlanul, anarchikusan, önmaguknak ellentmondva mennének végbe, és nem lehetne őket sem meghatározni, sem kiszámítani.
Vescan a természetnek ebből a „matematikai” lényegéből indult ki. A matematikai statisztika módszere – írta – „egy bizonyos kollektivista szellem következménye, egy újabb szintézis a tudományos kutatások fejlődésében… A statisztika által az indukció elveszti primitív kauzalitási tulajdonságait.” Statisztikán Vescan – mint ezt maga hangsúlyozza – természetesen nem a tulajdonságok hosszú sorának értelmetlen (és többnyire megvalósíthatatlan) felsorolását értette, hanem a véletlennek sokszorosan ellenőrzött és igazolt matematikai törvényszerűségekbe való foglalását.
A SZERVES ANYAG EREDETE
„Ebben a felfogásban – olvashatjuk Az anyag ismerete… első fejezetétében – a fajok eredetének a kérdése a szerves anyag eredetének problémájával kezdődik, a legegyszerűbb életformákéval, amelyekből a komplikáltabbak kifejlődhetnek. A megoldás a modern fizika atomizmusával való analógiában rejlik.”
Felmerül a kérdés – folytatja a szerző –, honnan erednek az élő anyag sajátos tulajdonságai: a növekedés, táplálkozás, mozgás, önlemásolás (reprodukció), és miért nem tudunk manapság is olyan esetekről, amikor a szervetlen anyag élő anyaggá változik? A választ a matematikai statisztika szolgáltatja: még a legegyszerűbb életforma is rendkívül nagyszámú molekulának meghatározott formában megszervezett állapotát, e molekulák koegzisztenciáját és egy individualitásban való egyesülését tételezi fel. Ugyanakkor minden élő egység azzal a különleges tulajdonsággal is fel van vértezve, hogy sajátos állapotát át tudja adni analóg formáknak.
Tegyük fel – írja Vesecan –, hogy egy nap a tudomány ismerni fogja mindazokat a tényezőket és feltételeket, amelyek egy ilyen mikrokozmikus egység létezéséhez szükségesek. Gyakorlatilag ez esetben is nagyon nehéz – úgyszólván lehetetlen – lesz az egyes alkatrészeket egésszé egyesíteni olyképpen, hogy a szerves anyag tulajdonságaival rendelkezzenek. Ehhez ugyanis a részecskék nagy számán kívül az elhelyezési lehetőségek még sokkalta nagyobb változatosságával is számot kellene vetnünk, mert ezek a részecskék nyilvánvalóan csak, egyetlen különleges helyzetben öltik magukra az élő anyag tulajdonságait, míg az anyagnak minden más elrendeződése élettelen állapotokat hoz létre. Matematikai szempontból egy ilyen egyetlen megfelelő helyzet létrehozásának valószínűsége nagyon kicsi.
Földtörténeti vagy kozmológiai szinten azonban természetesen létrejöhetett ilyen csoportosulás, mert a természetnek elegendő idő állt rendelkezésére: évmilliárdok.
KOMBINATORIKA ÉS KÍSÉRLET
Hogyan? – kérdezhetné itt a meglepett olvasó. – Vescan ne számolt volna a kibernetika közeli megjelenésével és – jelképesen szólva – azzal a mutációval, amelyet a nagy elektronikus számítógépek egymást követő nemzedékei visznek majd végbe a statisztikailag nagyon kicsiről (vagy nagyon nagyról) vallott felfogásunkban? Hiszen a tudás – lényegében – előrelátás…
A meglepett olvasó kérdése jogos, ám a valóságban a komputerek mit sem változtathattak a Vescan által ismertetett igazságon. Bizonyítja ezt az alábbi – Garzon Tamás nyomán elvégzett – számítás: mint ismeretes, az élő sejtek szerkezeti anyagának kialakításában, kevés kivételtől eltekintve, hat elem vesz részt: hidrogén, szén, nitrogén, oxigén, foszfor és kén. Minthogy ezek mindegyike más-más vegyértékű és kémiai jellegű, társulásaikból hallatlanul sokféle molekuláris építmény képződhet. Így például egyedül az ismert szerves vegyületek száma (amelyekben a szén kötelezően résztvesz) mintegy 2 millió. Ezekből azonban az élő sejtek összetételében alig 80-100 vegyület fordul elő. Hasonlóképpen a sok ezer fajta fehérje mindössze 20 aminosav kombinációiból épül fel stb.
A kérdés mármost az, hogy húsz aminosavból hányféle módon állhat össze egy aránylag kicsi – mindössze száz aminosavból álló – polipeptid-lánc?
A kombinatorikai számítások szerint 10260 féle módon. Mit jelent az 1-es után 260 zérus? Azt, hogy ha a Földön az elmúlt 3 milliárd esztendő minden egyes másodpercében létrejött volna a polipeptidláncnak akár egy, akár egymilliárd újabb változata, e változatok végösszege sem haladná meg a 1017, illetve 1026 nagyságrendet, ami a 10260-hoz viszonyítva gyakorlatilag nullával egyenlő. Mindebből az következik, hogy az élet kialakulásához még az évmilliárdok sem lettek volna elegendők, ha az anyag nem ,,engedelmeskednék” valamiféle matematikai válogatási szempontnak, amelynek jegyében a véletlent a szükségszerűség megnyilvánulási formájának tekinthetjük.
Vescan 1943-ban legfeljebb sejthette, hogy kell léteznie egy ilyen válogatási szempontnak. Ma Stanley Miller fiatal kaliforniai kutató 1953-ban elvégzett kísérletének jóvoltából már tudjuk, hogy létezik. Ez a huszonöt éves fiatalember ugyanis szimulált kozmikus viharok, villámlások és sugárzások hatásának tette ki azokat az alapvegyületeket (egyszerű szénhidrogének, ammónia, víz, ciánhidrogén stb.), amelyek föltételezhetően már az élet kialakulása előtt létrejöttek. Az eredmény felülmúlt minden várakozást: néhány nap múlva a lombikban legalább tízéle aminosavat sikerült azonosítani, és a kísérlet megismétlése során a fehérjék összetételében résztvevő húsz aminosav közül tizenkilenc megjelent. De keletkeztek ugyanakkor cukrok, zsírsavak, sőt nukleotidok is.
Vescan a maga idejében nem is remélhette, hogy a kísérlet rövid időn belül ilyen csattanós érvvel igazolja majd a matematikai statisztika számításainak létjogosultságát, ő mindössze csak arra gondolhatott, hogy a biogenézis pillanatában a Földön nem létezett más, mint tűző nap, forró vizű óceán, viharos gázkisülések és oxigénmentes légkör. Ám a matematikai statisztika szerint mindez elég volt az élet keletkezéséhez, ha rendelkezésére állt egy szabad paraméter: az idő.
MEGZABOLÁZOTT VÉLETLEN
Mihelyt a véletlen következtében – alighanem megszámlálhatatlan balsikeres kísérlet után – a szervetlen anyagból kialakult az élő alakzat, nyomban előtérbe került ez utóbbinak az a tulajdonsága, hogy megőrzi és fenntartja magát ebben a különleges „vitális” formában, amely megkülönbözteti az anyag minden egyéb formájától és állapotától. Magát a kialakulási folyamatot és megjelenési formát tekinthetjük ezek szerint az új, élő alakzat alapvető jellemzőjének, minthogy ettől kezve az élőt már nem annyira az határozza meg, amiből áll, hanem az, amit tesz.
Vescan szavaival: „…ez a kialakulási folyamat azt jelenti, hogy egy adott pillanatban az anyag elkülönül saját magától… A szervetlen anyag »par hasard« úgy cselekszik, mintha ellentmondana saját magának, eddigi tulajdonságainak. Tehát egy véletlen csoportosulás az, amely ezeket az új tulajdonságokat létrehozza, és ez a tulajdonság az, amely konzerválja ezt a véletlen csoportosulást. Az ok és okozat között tehát itt egy kölcsönhatás következik be, ami – az arisztotelészi logika szempontjából tekintve a dolgokat – nem volna várható. Az a tény, hogy egy adott pillanatban ez a csoportosulás, véletlenül ugyan, de mégiscsak bekövetkezett, az oka annak, hogy ez az új anyagi csoportosulás megőrződik, mert a megőrződés egyike azon sajátosságoknak, amelyeket ez a véletlen csoportosulás létrehozott.”
Mindez értelmileg megegyezik azzal a meghatározással, amit erről a kérdésről Jacques Monod ad, világsikert aratott Le hasard et la nécéssité című művében: „… El kell tehát fogadni, hogy lényegében a proteinek véletlenül keletkezett szekvenciái ismétlődnek ezerszer és milliószor minden szervezetben, minden sejtben, minden nemzedékben, egy rendkívül pontos mechanizmusnak köszönhetően, amely biztosítja a struktúrák változatlanságát… Ilyképpen az elfogott, konzervált, a változatlanság mechanizmusa által reprodukált véletlen rendre, törvényre, szükségszerűségre kényszerül…”
Lehet, hogy a szakemberek úgy ítélik majd: a Vescan-féle üzenet nem sok újat mond a mának. Ez esetben is tartoztunk emlékének azzal, hogy felhívjuk a figyelmet a kortársai által méltatlanul és az értetlenség közönyével fogadott tanulmányára.
Megjelent A Hét V. évfolyama 7. számában, 1974. február 15-én.