ANALIZA PATENTA BGA | 3. del: Kaj pomeni energijsko stanje biološkega sistema?
Zakaj rastlina ni le skupek molekul, temveč organiziran energijski tok
V prejšnjih dveh člankih smo pokazali, da se življenje ne začne s kemijo, temveč z vstopom energije v biološki sistem. Toda s tem se odpre novo vprašanje: kaj pravzaprav pomeni izraz energijsko stanje biološkega sistema? Ali govorimo zgolj o količini energije, ki jo rastlina prejme od Sonca, ali pa je pomemben tudi način, kako je ta energija organizirana in uporabljena? To vprašanje predstavlja eno ključnih izhodišč hipoteze BGA in odpira pot od splošnega razumevanja fotosinteze proti fizikalnemu modelu, na katerem temelji mednarodni patent WO2012003782A1.
Narava nikoli ne razpolaga z neomejeno energijo
Če bi bila za življenje odločilna zgolj količina energije, bi največ biomase nastajalo v puščavah.
Tam sončne energije ne primanjkuje.
Pa vendar so največji kopenski ponori ogljika gozdovi, kjer je sončnega sevanja pogosto manj kot v sušnih območjih.
Narava s tem kaže pomembno zakonitost.
Za življenje ni odločilna le količina energije, temveč način, kako jo živi sistem sprejme, razporedi in pretvori.
Enaka količina svetlobe lahko v različnih bioloških sistemih povzroči zelo različne rezultate.
Vprašanje torej ni samo koliko energije prejme rastlina, temveč v kakšnem energijskem stanju jo pričaka.
Energija sama po sebi ni organizirana
Sončna svetloba ne vsebuje navodila, kako zgraditi list.
Ne vsebuje informacije za oblikovanje korenine.
Niti ne določa, koliko sladkorja bo nastalo.
To nalogo opravi živi sistem.
Rastlina prejme energijo, vendar jo mora usmeriti skozi natančno organizirano zaporedje fizikalnih, fotokemijskih in biokemijskih procesov.
Zato dva lista, ki prejmeta enako količino svetlobe, ne bosta nujno ustvarila enake količine biomase.
Razlika ni nujno v Soncu.
Razlika je lahko v stanju sistema, ki to energijo sprejema.
Kaj pomeni energijsko stanje?
V fiziki stanje sistema ni določeno zgolj s količino energije, ki jo sistem vsebuje. Določeno je tudi z načinom, kako je energija razporejena med posameznimi deli sistema in kakšne možnosti ima sistem za nadaljnji razvoj. Dva sistema lahko vsebujeta enako skupno energijo, vendar se zaradi različne notranje organizacije razvijata povsem različno.
Pri biološkem sistemu je pojem energijskega stanja še kompleksnejši. Ne gre zgolj za energijo, shranjeno v posameznih molekulah, temveč za organizacijo celotnega sistema, ki omogoča neprekinjen pretok energije skozi številne medsebojno povezane procese – od absorpcije svetlobe in prenosa vzbujenih elektronov do sinteze ATP, nastanka redukcijske moči NADPH in vezave ogljikovega dioksida v organsko snov.
Vsak od teh korakov je odvisen od prejšnjega. Če se učinkovitost spremeni že na začetku energijskega toka, se lahko spremeni tudi končni rezultat – količina nastale biomase.
Zato energijskega stanja ne moremo razumeti kot količino energije, temveč kot organiziranost energijskega toka skozi biološki sistem.
Organizacija je pomembnejša od količine
To si lahko predstavljamo s preprostim fizikalnim primerom povezanih posod.
Skupna količina vode v sistemu ostane ves čas enaka. Toda že majhna sprememba višine ene same pregrade spremeni pretok skozi celoten sistem. Posledično se spremeni tudi porazdelitev vode v vseh povezanih posodah.
Podobno tudi pri bioloških sistemih ni vedno odločilno, koliko energije sistem vsebuje, temveč kako je energija organizirana in kako lahko teče skozi sistem. V rastlini so te ‘pregrade’ lahko na primer prepustnost membran, aktivnost encimov ali stanje fotosintetskih kompleksov. Sprememba katere koli od njih lahko spremeni celoten tok energije skozi sistem.
Ta razlika med količino in organizacijo predstavlja eno temeljnih izhodišč hipoteze BGA.
Narava neprestano uravnava energijske tokove
Rastlina ni pasiven sprejemnik sončne energije.
Ob spremembi intenzitete svetlobe prilagaja odprtost listnih rež.
Preureja fotosintetske komplekse.
Aktivira zaščitne mehanizme pred presežkom energije.
Preusmerja tok elektronov.
Vzdržuje ravnovesje med zajemom energije in njeno porabo.
Življenje je zato mogoče razumeti kot neprekinjeno uravnavanje energijskih tokov, ne kot preprosto zbiranje energije.
Ta pogled je pomemben tudi zato, ker kaže, da je energijsko stanje dinamična lastnost sistema.
Ni statično.
Spreminja se iz trenutka v trenutek.
Delovna hipoteza
Če narava sama neprestano uravnava energijske tokove, se pojavi legitimno raziskovalno vprašanje.
V številnih naravnih sistemih razmerje med vzrokom in posledico ni linearno. Majhna sprememba začetnih pogojev lahko povzroči nesorazmerno veliko spremembo končnega rezultata. Takšno obnašanje poznamo v meteorologiji, kemijskih reakcijah, ekologiji in številnih bioloških procesih.
Če tudi fotosinteza vsebuje podobno občutljive stopnje, postane legitimno raziskovalno vprašanje, ali je mogoče z majhno spremembo začetnega energijskega toka vplivati na celotno učinkovitost pretvorbe sončne energije v biomaso.
To vprašanje še ni odgovor.
Predstavlja raziskovalno hipotezo.
Njena pravilnost bo morala biti preverjena z eksperimentalnimi rezultati.
Prav iz tega vprašanja pa izhaja nadaljnji razvoj tehnologije BGA.
Zakaj je to pomembno za razumevanje patenta?
Na tej stopnji postane razumljivo, zakaj mednarodni patent WO2012003782A1 ne začne z opisom hranil ali gnojil.
Njegovo izhodišče je širše.
Če je rast rezultat organiziranega energijskega toka, potem postane smiselno raziskovati načine, kako vplivati na pogoje, v katerih ta tok poteka.
Šele iz tega razmišljanja se razvije tehnološki del patenta.
Tehnologija torej ni izhodišče.
Je posledica raziskovalnega vprašanja.
Ključne ugotovitve
- Količina sončne energije sama po sebi ne določa količine nastale biomase.
- Pomembna je organizacija energijskega toka v biološkem sistemu.
- Energijsko stanje ni količina energije, temveč dinamična lastnost organiziranega sistema.
- Rastline same neprestano uravnavajo energijske tokove kot del normalnega delovanja.
- Hipoteza BGA raziskuje možnost, da bi bilo mogoče ta proces dodatno optimizirati.
V naslednjem članku
Do zdaj smo govorili o energiji kot fizikalnem pojavu.
V naslednjem članku bomo naredili odločilen korak.
Kako se energija spremeni v informacijo?
Biomasa sama po sebi ni energija. Predstavlja sled energije, ki je skozi čas uspešno prešla skozi živi sistem in se organizirala v novo življenje. Razumevanje te poti – od sončne svetlobe do biološke mase – je osrednje izhodišče razmišljanja, iz katerega se je razvila hipoteza BGA.
To vprašanje je po mojem mnenju eno najglobljih v celotnem patentu. Dr. Zhang večkrat omenja kodiranje energijskih informacij. Če želimo razumeti, zakaj patent ščiti predvsem napravo in ne recepture, moramo najprej razumeti, kaj pomeni, da je mogoče energijske pogoje organizirati oziroma “kodirati”. Kodiranje v tem kontekstu ne pomeni zapisovanja podatkov, temveč ustvarjanje pogojev, v katerih energija teče na bolj organiziran način – podobno kot struga usmerja tok vode.
To bo prvi neposredni vstop v jedro njegove tehnološke misli.
