Terebess Ázsia E-Tár
« katalógus
« vissza a Terebess Online nyitólapjára

J. E. Lovelock
Gaia
A földi élet egy új nézőpontból
1. rész > 2. rész

Budapest : Göncöl, [1990]. - 207 p.
Fordította: IFJ. ÁRKOS ANTAL
A fordítást ellenőrizte: KISZEL VILMOS

Originally published in English
by Oxford University Press under the title Gaia
© J. E. Lovelock 1979,1987

http://home.tvnet.hu/~studio/ezred1.htm
http://bocs.hu/eletharm/idoer/mi-00.html

Előszó a magyar kiadáshoz

Tíz éve várja ezt a könyvet a tárgykörben jártas olvasó.

Valami döbbenetesen újat alkotott Lovelock, vagy mégsem?

Talán nem is az újdonság ereje, hanem a kérdés maga az, ami szokatlan mértékben felkorbácsolja az érdeklődést.

Ősi, archaikus gondolatot, Gaia-földanya istennő életrehívását kísérli meg a szerző, egy - a tudományos világ számára bőségesen gyümölcsöző, egységes szemléletet nyújtó - munkahipotézis keretében.

Lehet ezt támadni, lehet hinni benne, lehet vallás, lehet filozófia vagy tudomány, valójában egyikként sem abszolút, de egyikből sem kirekeszthető, megtermékenyítő erejű gondolat.

Új szemléletet hozott vissza közénk a Föld és a földi élet, kozmikus küldetésünk megítélésében és számos más területen.

Tisztelettel adjuk a magyar olvasó kezébe a kötet második, átdolgozott, angol nyelvű kiadása alapján készült fordítást, mely egyben a GÖNCÖL ZSEBKÖNYVEK első kötete.

Kiszel Vilmos

Előszó

Első alkalommal az 1975-ös írországi szabadságom idején kezdtem hozzá ehhez a könyvhöz.

Jórészét séta közben vagy a Hungry Hill kőtábláin üldögélve gondoltam ki.

Volt ott egy szikla, melyről szokatlanul kedvező kilátás nyílt a Beare Island-re és a Bantry Bay-re, melynek vége beleveszett a széles Atlanti-óceánba.

Ott ücsörögtem derűs napokon és tervezgettem ezt a könyvet.

Talán mert Írországban voltam, eszembe jutott G.B.Shaw, a híres író és könyve, az Egy értelmes nő útikalauza a szocializmusba.

Az ilyen címet manapság lekezelőnek vagy akár soviniszta hangulatúnak tartanánk, azonban a könyvek között, melyeken felnőttem, előkelő helyet foglalt el.
Anyám, aki fiatal korában a nők politikai egyenjogúságáért harcolt, nem ellenezte, sőt, majdhogynem szent szövegnek tekintette.
Úgy gondoltam, Shaw felfogása helyes és egy komoly tárgyú könyvet is úgy kell megírni, hogy azt az értelmes laikus olvasó is elolvashassa.

Az angol nyelv igazán elég rugalmas ahhoz, hogy kifejezhessük vele mindazt, amit képesek vagyunk megérteni.
Csak néhány szakszóra és -kifejezésre van szükség, ezeket pedig egyszerű szavakkal és hasonlatokkal is megmagyarázhatjuk.

Megpróbáltam a könyvet úgy megírni, hogy megértéséhez mindössze szótárra legyen szükség.

Néhány tudóstársam válaszától zavarba jöttem, akik elmarasztaltak amiatt, hogy ily módon hirdetem a tudományt.

A dolgok az utóbbi években különös változáson mentek át, és Galilei híres, az egyházi vezetéssel folytatott küzdelme óta majdnem az ellenkezőjükre fordultak.

Ma a tudományos elit tiltja az eretnekséget. Volt rá némi esélyem, hogy a Gaiát megbélyegzik a szószékről, ehelyett felkértek arra, hogy tartsak róla szentbeszédet a New York-i Szent János Pap Székesegyházban.
Egyházi előljáróim viszont elítélték a Gaiát, mint teleologikusat, a Nature és a Science folyóiratok pedig nem akartak a témával foglalkozó írásokat közölni.

Az elutasításra nem adtak kielégítő magyarázatot.

Úgy tűnt, mintha a tudományos elit - hasonlóan Galilei korának egyházi vezetéséhez - tovább már nem képes elviselni a forradalmian új és merész elképzeléseket.
Több értelme lett volna, ha a Gaiát azon az alapon utasítják el, hogy nincs benne semmi újdonság, mert már mindezt korábban is elmondták.

Az az elképzelés, hogy a Föld él, már ősidők óta létezik.

Gaia az élő dolgok összességének elnevezése, amit a görögök már kétezer évvel ezelőtt használtak.

James Hutton 1785-ben az Edinburgh-i Királyi Társaság előtt megtartott előadásából származik annak az elgondolásnak az első megfogalmazása, hogy a Föld él. Hutton arra is gondolt, hogy a Föld megfelelő tanulmányozása a fiziológia segítségével történhet, párhuzamot vonva az elemek körforgása és a Harvey által felfedezett vérkeringés között.
Ő volt a geológia atyja.

Kiváncsi vagyok, hol és mikor rontották el a dolgot.

A tudományban tíz év hosszú idő.
Vajon volt-e valami ennek a könyvnek az első kiadásában, amit tagadni vagy visszavonni kellene?
Furcsa módon igen kevés rész szorult változtatásra.

Voltak viszont hiányosságok.

Ezek legsúlyosabbika az, hogy kimaradt az orosz tudósnak, Vladimir Vernadsky-nak kijáró elismerés, aki a "bioszféra" fogalmát bevezette.
A fogalmat mindannyian használjuk, anélkül, hogy emlékeznénk kiváló szerzőjére.

A könyv első kiadása túlságosan szabadon használja az optimum és optimalizál kifejezéseket.
Gaia nem teszi optimálissá a környezetet az élet számára.

Úgy kellett volna fogalmaznom, hogy állandó szinten és az élet számára kellemes állapot közelében tartja a környezetet.
A légkör és az óceán összetételére vonatkozó egyes becsléseket az adatok naprakészsége érdekében megváltoztattam.

Az az elképzelés, hogy a Földet régebben egy gázhalmazállapotú üvegház tartotta melegen, továbbra is érvényes.
Ma már úgy vélik azonban, hogy nem az ammónia szolgált erre a célra, hanem a szén-dioxid.

Voltak apróbb hibák is a szövegben, a könyv egészében véve azonban megmaradt olyannak, amilyen volt.

A Gaia-elmélet gazdag forrása a jóslatoknak.

Az első könyvben úgy véltük, lehetséges, hogy a tektonikus mozgások biológiai eredetűek, hogy a természetben a dimetil-szulfid a kén fő szállítója és hogy a trópusi esőerdők azok a területek, ahol az emberiség pusztító hajlamai a legtöbb kárt okozhatják.

A fentiek és több más feltételezés a bizonyítékok felhalmozódásával ténnyé váltak.

Komoly kritikát a Gaia egyedül Ford Doolittle és Richard Dawkins biológusoktól kapott - nevezetesen azért, mert a természetes kiválasztódás nem képes az egész Földre kiterjedő önzetlenséghez vezetni.
Az ilyesmi szerintük megkövetelné, hogy az élő szervezetek genetikai szerkezete előrelátást és tervszerűséget tartalmazzon.
Bírálatukra kimerítően válaszoltam.
Megalkottam egy bolygó modelljét, amin fehér és fekete margarétákból, valamint a velük táplálkozó növényevőkből álló egyszerű ökoszisztéma van.

Ezen a feltételezett világon tartós és kellemes éghajlat uralkodik, miközben az azt melegen tartó csillag sugárzása széles tartományban változik.
Nem volt szükség előrelátásra vagy tervszerűségre, csupán a fajok öntudatlan növekedésére és versengésére, ami természetes kiválasztódásukhoz vezetett úgy, ahogy ezt Darwin tanította.

Amint a tudományban gyakran előfordul, erre a nagyon is építő bírálatra adott válasz új és fontos kérdéseket vetett fel az evolúcióra és az elméleti ökológiára vonatkozó nézetek érvényességét illetően is.

A fentiek azonban egyebek mellett egy második Gaia könyv témái.

Tudományos súlya nagyobb lesz, ezért inkább e könyv kiegészítésének, mintsem helyettesítőjének tekinthető.

Menjünk vissza körülbelül tíz évet és nézzük meg az első kiadás előszavát.
A folyamatosság fenntartása érdekében csupán apróbb változtatásokat eszközöltem.

A Földanya - vagy ahogyan a görögök nevezték: Gaia - fogalma a történelem során végig fennmaradt és alapjául szolgált egy olyan hitnek, ami még mindig együtt létezik a nagy vallásokkal.

A természeti környezetről és az ökológia tudományának fejlődéséről szóló bizonyítékok felhalmozódása során nemrég olyan elképzelések születtek, melyek szerint a bioszféra valószínűleg több, mint csupán a természetes környezetet alkotó talajon, tengeren és levegőn belüli élő dolgok összessége.

Ősi hit és modern tudomány egyesült érzelmileg abban a tiszteletteljes bámulatban, mellyel az űrhajósok saját szemükkel, mi pedig közvetett úton a Földet néztük, amint a Világűr mélységes feketeségéből kiemelkedve felfedte ragyogó szépségét.

Ez az érzés azonban - legyen bármilyen erős is - nem bizonyítja, hogy Földanya él.

Mint vallásos hit, tudományosan ellenőrizhetetlen, így saját összefüggéseiben további ésszerűsítésre alkalmatlan.

Az űrutazásoknak nemcsak annyit köszönhetünk, hogy a Földet új nézőpontból láthatjuk.
Információkat is szolgáltattak légköréről és felszínéről, melyek újfajta betekintést nyújtottak élő és szervetlen részeinek kölcsönhatásába.

Ebből származott az a feltevés és modell, amely szerint a Föld élő anyaga, valamint a légkör, az óceánok és a földfelszín olyan összetett, együttes szervezetnek tekinthető, mely képes bolygónkat az élet számára megfelelő állapotban tartani.

Ez a könyv személyes beszámoló arról a térben és időben megtett útról, amit végigjártunk, kutatva a Föld említett modelljét megalapozó bizonyítékok után.

A munka jó húsz évvel ezelőtt kezdődött és a csillagászattól az állattanig kiterjedt a tudomány jónéhány területére.

Az efféle utazások nagyon is életszerűek, mert a különböző tudományágakat elválasztó határvonalakat professzoraik féltékenyen őrzik, ugyanakkor eltérő, külön megtanulandó titkos nyelvet használnak minden szakterületen belül.

Az ilyesfajta megszokott körutazás túl költséges és eredménytelen lenne a megszerzett ismeretek fényében.

Ahogy azonban a nemzetek közötti kereskedelem gyakran még háború esetén is folytatódik, úgy egy vegyész számára is lehetséges, hogy olyan egymástól eltérő területeken kalandozzon, mint a meteorológia vagy a fiziológia, amennyiben van vevő az árujára.

Az utóbbi rendszerint valamilyen felszerelés vagy eljárás.

Abban a szerencsében volt részem, hogy rövid ideig A.J.P. Martinnal dolgozhattam együtt, aki kifejlesztette a gázkromatográfiát, a kémiai analízisnek ezt a fontos módszerét.

Jómagam ezidő alatt néhány olyan dologgal egészítettem ki a találmányt, amely bővítette annak felhasználhatóságát.

Ezek egyike az úgy- nevezett elektroncsapda-detektor volt.
Az eszköz igen nagy érzékenységről tett tanúbizonyságot a kémiai anyagok nyomainak kimutatása során.
Ez tette elsősorban lehetővé annak kiderítését, hogy a Föld valamennyi élőlényében - az antarktiszi pingvinektől az amerikai szoptatós anyák tejéig - peszticid maradványok vannak jelen.

Ez a felfedezés segítette elő Rachel Carson nagyhatású könyvének, a Csendes tavasznak megírását, mivel megfelelő bizonyítékokkal támasztotta alá afölötti aggodalmát, hogy a szóbanforgó, mindenütt jelenlévő mérgező vegyi anyagok kárt okozhatnak a bioszférában.
Az elektroncsapda-detektor a továbbiakban más mérgező kémiai anyagok csekély, de Figyelemreméltó mennyiségét is kimutatta ott, ahol azoknak nem lett volna szabad jelen lenniük.

A betolakodók között van a PAN (peroxi-acetilnitrát), ami a Los Angeles-i szmog egyik mérgező összetevője, a PCB (poliklór-bifenil), ami a távoli, érintetlen területeken található meg, legújabban pedig a légkörben szabadon lévő klór-fluór-karbonok és a nitrogén-monoxid.

Utóbbiakról úgy vélik, hogy elbontják a sztratoszféra ózonrétegét.

Kétségtelenül az elektroncsapda-detektor volt az az árucikkem, amely lehetővé tette számomra, hogy Gaia után kutatva végigjárhassam a különböző szakterületeket és szó szerint is körülutazhassam a Földet.

Noha kereskedelmi ügynökként játszott szerepem módot nyújtott számomra a tudományterületek közötti utazgatásra, a dolog nem ment könnyen.

Az elmúlt tizenöt év során ugyanis rengeteg zűrzavarnak lehettünk a tudományos életben tanúi, különösen ott, ahol a tudományt bevonták a hatalmi politika folyamataiba.

Amikor Rachel Carson figyelmeztetett bennünket a mérgező kémiai anyagok tömeges alkalmazásából eredő veszélyekre, érveit inkább ügyvéd, nem pedig tudós módjára adta elő.
Más szavakkal: összeválogatta az ügyét támogató bizonyítékokat.
A vegyipar, amely ettől létét látta fenyegetve, védekezésképpen az érvek ugyancsak megfelelően kiválogatott csoportjával válaszolt.
Ez módja lehet annak, hogy igazságot szolgáltasson az emberek számára a közösséget érintő kérdések tekintetében, és ebből a szempontból tudományosan talán megbocsátható lett volna, a dolog azonban a továbbiakban valószínűleg mintául szolgált.

A környezetről folyó vita tudományos érveit mostanában úgy adják elő, mint egy bírósági tárgyaláson vagy nyilvános meghallgatáson. Ugyanakkor nem hangoztatható elég gyakran, hogy ez a módszer - noha minden bizonnyal elősegíti a közügyekben való részvétel demokratikus formáit - nem a legjobb módja a tudományos igazság kiderítésének.

Úgy tartják, hogy a háborúnak legelőször az igazság esik áldozatul.

Gyengül azonban azáltal is, hogy célzatosan használják fel valamilyen törvény előtt fekvő ügy bizonyítékaként.

Környezetvédelmi kérdésekben a tudományos világ szervezett harcoló csoportokra oszlik és erős a ny-omás, hogy mindenki annak a társaságnak a bevett igazságaihoz alkalmazkodjon, ahová tartozik.

A könyv első hat fejezete nem bonyolódik társadalmi kérdésekbe - pontosabban még nem.

A három utolsó fejezetben azonban - melyek Gaiával és az emberiséggel foglalkoznak - már kivonultam arra a csatamezőre, ahol jelentős erők tevékenykednek.

Az utóbbi tíz évben a környezetvédelmi mozgalom olyan politikai erővé vált, amellyel számolni kell.

Ez jó lehet Gaia számára, én pedig az ő részeként támogatásomról biztosítottam az Ökológiai Pártot és a Föld barátait.

Ez nem akadályoz meg abban, hogy úgy véljem, ezek a szervezetek maguknak és a tudománynak egyaránt rossz szolgálatot tesznek, ha az Élet és a Föld igazságait politikai célok érdekében eltorzítják.

Nem elég, ha az embernek helyén van a szíve, világos gondolatokra is szükség van.

Sir Alan Parkes Szex, tudomány és társadalom című könyvében megjegyezte, hogy a tudomány komoly lehet anélkül is, hogy "szent és sérthetetlen" lenne.

Igyekeztem ezeket a bölcs szavakat mindvégig észben tartani.

Az a feladat azonban, hogy a széles olvasóközönség számára olyan dolgokról írjak, amelyekről egyébként ugyan pontos de a kívülálló számára érthetetlen nyelven értekeznek, néha meghaladta erőmet.

Ezért azután egyes bekezdések és mondatok olvasása során úgy tűnhet, hogy az emberközpontúság és a teleológia kettős bűnébe estem.

A Gaia szót gyakran használtam annak az elméletnek rövid megjelölésére, ami szerint a bioszféra olyan önszabályozó egység, mely a kémiai és fizikai környezet kézbentartásával képes bolygónk egészségét megőrizni.
Esetenként nehéz volt túlzó körülírás nélkül elkerülni, hogy Gaiáról ne mint élőlényről beszéljünk.

Ezt csupán annyira kell komolyan venni, mint amikor egy hajót a rajta utazók nőneműnek tekintenek, mintegy annak elismeréseképpen, hogy még a fa- és fémdarabok is - amennyiben céltudatosan tervezték meg és állították össze őket - rendelkezhetnek sajátságos közös egyéniséggel, amely jóval több az alkotó- részek egyszerű összességénél.

Ilyen széles tárgykört átfogó könyvhöz sok segítségre van szükség.

Itt mondok köszönetet annak a sok tudóstársamnak, akik időt és fáradságot nem kímélve siettek segítségemre, elsősorban pedig Lynn Margulisnak, a Bostoni Egyetem professzorának, aki állandó munkatársam és vezetőm volt és aki - figyelmen kívül hagyva a tudományos jóhírét esetleg kedvezőtlenül érintő következményeket - az Egyesült Államokban a Gaia-elmélet legfőbb szószólója volt.

Hálás vagyok ezenkívül C.E.Junge mainzi és B.Bolin stockholmi professzoroknak, akik először bíztattak arra, hogy Gaiáról írjak, valamint munkatársaimnak, Dr.James Lodge-nak a coloradói Boulderből, Sidney Eptonnak a Shell Research Ltd.-től és a readingi Peter Fellgettnek, akik a kutatás folytatására bátorítottak.

Nagyjából 1980 óta kapcsolatban állok a Tengerbiológiai Egyesület Plymouth-i laboratóriumával, ahol Dr.Andrew Watson és Dr.Michael Whitfield munkatársaim, később barátaim lettek.
Köszönet illeti őket, mert hittek Gaiában, mint kutatási témában.

A legutóbbi bátorítás az ENSZ Egyetemétől ered és különösen hálás vagyok programfelelősüknek, Walter Shearernek személyes érdeklődéséért.

A tudományos munkatársak támogatásához hasonló nagy jelentőségű ösztönzést és meleg emberséget kaptam a Lindisfarne Testvériségtől és társalapítóiktól, William Thompsontól és James Mortontól.

Külön köszönet jár Evelyn Frazernek, aki átdolgozta a könyw vázlatát és a mondatok kusza összevisszaságából olvasható egészet állított össze, méghozzá olyan szakszerűen, hogy az eredmény pont azt és úgy fejezi ki, ahogyan én szerettem volna - ha képes lettem volna rá.

Végül pedig lekötelezettje vagyok Helen Lovelocknak, aki nem csak gépelt, hanem megfelelő környezetet is teremtett az írás és a gondolkodás számára.

A könyv végén fejezetszerinti elrendezésben felsoroltam a főbb adatforrásokat, az ajánlott kiegészítő olvasmányokat, néhány meghatározást, valamint az alkalmazott kifejezések és a szövegben használatos mértékrendszerek és mértékegységek magyarázatát.

TARTALOM

1. Bevezetés
2. A kezdetek
3. Gaia megismerése
4. Kibernetika
5. A jelenkori légkör
6. A tenger
7. Gaia és az ember: a környezetszennyezés kérdése
8. Élet Gaia részeként
9. Epilógus
10. Meghatározások és fogalommagyarázatok, Ajánlott irodalom

1. FEJEZET
Bevezetés

Mialatt írok, két Viking űrszonda kering testvérbolygónk, a Mars körül, leszállási utasítást várva a Földről.

Az a feladatuk, hogy élet, vagy annak korábbi nyomai után kutassanak.

Ez a könyv szintén az élet kereséséről szól, a Gaia utáni kutatómunka pedig kísérlet arra, hogy megleljük a Föld legnagyobb élőlényét.

Lehet, hogy utunk során nem találunk mást az átlátszó levegőtakaró alatt, mint a Föld felszínén virágzó életformáknak azt a majdnem végtelen változatosságát, ami a bioszférát alkotja.

Ha viszont Gaia valóban létezik, akkor mi és minden más élőlény egy hatalmas lény részei és társai vagyunk, és ez az élőlény a maga teljességében képes bolygónkat az élet számára megfelelő és kellemes lakóhelyként fenntartani.

A Gaia utáni kutatás több, mint tizenöt évvel ezelőtt kezdődött, amikor a NASA (az USA Nemzeti Légügyi és Űrkutatási Hivatala) elsőként készített tervet annak felderítésére, hogy van-e élet a Marson.

Ezért jogos és helyénvaló, hogy a könyv elején tisztelettel adózzunk a két gépesített norvég hajós fantasztikus marsi utazásának.

A hatvanas évek elején tudományos tanácsadóként gyakran felkerestem a Kaliforniai Technológiai Intézet Sugárhajtómű Laboratóriumának egyik kutatócsoportját.

A csapatot később Norman Horowitz, a legtehetségesebb űrbiológus vezette, akinek fő célja az volt, hogy módszereket és eszközöket eszeljen ki az élet felderítésére a Marson és más bolygókon.

Jóllehet saját megbízatásom mindössze annyi volt, hogy tanácsot adjak néhány viszonylag egyszerű műszertervezési kérdésben, de mint olyasvalaki, akinek gyermekkorát Jules Verne és Olaf Stapledon írásai ragyogták be, örömömre szolgált, hogy közvetlen lehetőségem nyílt a marskutatás terveinek megvitatására.

Abban az időben a kísérletek tervei többnyire arra a feltevésre épültek, hogy a marsi élet bizonyítékai nagyjából megegyeznek a földiekkel.

Így az egyik javasolt kísérletsorozat, egy voltaképpeni automatikus mikrobiológiai laboratórium felküldése, melynek feladata marsbéli talajminták gyűjtése és elemzése lett volna annak megállapítására, hogy alkalmasak-e azok baktériumok, gombák vagy más mikroorganizmusok életben tartására.
Továbbá talajkísérleteket terveztünk olyan vegyi anyagok kimutatására, melyek jelenléte életműködésre utalna, ideértve a fehérjéket és aminosavakat, különösen pedig azokat az optikailag aktív anyagokat, amelyek rendelkeznek a szerves anyagok azon képességével, hogy a polarizált fényt az óramutató járásával ellentétes irányba térítik el.

Körülbelül egy év múlva - talán, mert nem voltam a dolgok közvetlen részese - kitörő lelkesedésem, amely ezzel a lenyűgöző problémával való kapcsolatomból eredt, lassan elült és hamarosan azon kaptam magam, hogy olyan, meglehetősen földhözragadt kérdéseken töröm a fejem, mint például: hogyan bizonyosodhatunk meg arról, hogy az élet marsbéli formája - amennyiben létezik - felfedi magát a földi életformán alapuló kísérletek során?

Nem is beszélve az olyan, nehezebb kérdésekről, mint például mi az élet, és hogyan ismerjük fel?

Néhány, még mindig derülátó munkatársam a Sugárhajtómű Laboratóriumból növekvő kételyeimet cinikus kiábrándultságként értelmezte és ennek megfelelően feltette a kérdést:
rendben van, te mit tennél a helyünkben?

Akkoriban én bizonytalanul mindössze annyit válaszolhattam, hogy valamiféle entrópiacsökkenést keresnék, mivel ez általános jellegzetessége valamennyi életformának.

Érthető módon ezt a választ a legjobb esetben is a gyakorlatban használhatatlannak tekintették, a legroszszabban pedig merő ködösítésnek, mivel kevés fizikai fogalom okozott annyi zavart és félreértést, mint az entrópia.

Az entrópia majdnem rokonértelmű a rendezetlenséggel, mégis, mint az adott rendszer hőenergiájának felszabadulási sebességét jelző érték, pontosan kifejezhető matematikailag.

Diáknemzedékek életét keserítette meg, és sokak fejében közvetlenül a bomlással és a hanyatlással azonos, mivel a termodinamika Második Főtételének kifejtése (ami szerint minden energia végül egyenletesen eloszló hőenergiává alakul és többé nem használható fel munkavégzésre) magában foglalja a Világegyetem előre meghatározott, elkerülhetetlen sorvadását és pusztulását.

Noha próbálkozásomat elutasították, az az elképzelés, hogy az élet jeleként entrópiacsökkenést vagy ilyen irányú változást keressünk, gyökeret vert bennem.

Addig érlelődött, amíg néhány munkatársam, Dian Hitchcock, Sidney Epton, Peter Simmonds, különösen pedig Lynn Margulis segítségével kialakult e könyv tárgyát képező elmélet.

A Sugárhajtómű Laboratóriumban tett látogatásom után, hazatérve Wiltshire csendes vidékére, rengeteg időm volt gondolkozni és olvasni az élet jellegéről és arról, hogyan ismerhetjük fel bárhol, bármilyen köntösben. Azt vártam, hogy a tudományos irodalomban valahol rábukkanok az életnek, mint fizikai folyamatnak olyan átfogó meghatározására, amire életfelismerő kísérletek alapozhatók.

Meglepve tapasztaltam, milyen keveset írtak magának az életnek a természetéről.

Az ökológia iránti jelenlegi érdeklődés és a rendszerelemzés biológiai alkalmazása éppencsak érlelődött.
Az élettudományokat akkoriban még poros tantermi levegő lengte körül. Mázsaszám halmoztak fel adatokat az élő fajok valamennyi elképzelhető jellegzetességéről, legkülső részeiktől a legbelsőkig.

Az egész hatalmas információtömegben azonban a dolgok velejét, magát az életet majdnem teljesen figyelmen kívül hagyták. A szakirodalom még a legjobb esetben is szakértői jelentések gyűjteményének tűnt.

Mintha egy más bolygóról való tudóscsapat hazavinne egy tévékészüléket és beszámolna róla.
A vegyész leírja, hogy fából, üvegből és fémből van.
A fizikus jelenti, hogy hőt és fényt sugároz.
A gépészmérnök szerint a tartókerekek túl kicsik és rossz helyen vannak ahhoz, hogy a készülék sima felületen jól guruljon.

Senki sem beszél azonban arról, hogy mire jó az egész.

A szinte esküdt hallgatás talán abból ered, hogy a tudomány különböző részterületekre oszlik, és minden szakember azt hihette, hogy mások már elvégezték a munkát.

Néhány biológus tán azt gondolta, hogy a fizika vagy a kibernetika valamelyik matematikai tétele már megfelelően leírta az élet folyamatát, néhány fizikus pedig azt feltételezhette, hogy a molekuláris biológiáról szóló elvont tanulmányok- melyek elolvasására valamikor majd időt szakít - tényszerűen meghatározzák.

A témát illető szűklátókörűségünk legvalószínűbb oka azonban az, hogy öröklött ösztönkészletünk (előre programozott memóriánk, ahogy a számitástechnikában mondanák) már rendelkezik egy igen gyors és hatékony életfelismerő programmal.

Az élőlények felismerése - legyen szó állatokról vagy növényekről - azonnali és automatikus.
Állatvilágbeli társaink - a tapasztalatok szerint szintén rendelkeznek ezzel a képességgel.

Semmi kétség, ez az erős, hatékony, de öntudatlan folyamat eredetileg a túlélést elősegítő tényezőként alakult ki.
Bármi, ami él, lehet ehető, halálthozó, ellenséges vagy barátságos, esetleg egy lehetséges társ.
Valamennyi kérdés elsőrendű fontosságú boldogulásunk és további fennmaradásunk szempontjából. Úgy tűnik azonban, hogy az automatikus felismerő rendszerünk megbénította azt a képességünket, amivel az életet tudatosan meghatározhatnánk.
Hiszen miért is kellene meghatározni azt, ami beépített programunknak köszönhetően valamennyi megjelenési formájában nyilvánvaló és félreérthetetlen?

Talán éppen azért, mert a felismerés folyamata ugyanúgy - automatikusan és öntudatlanul - működik, mint a repülőgép robotpilótája.

Még az új kibernetikatudomány sem fogott neki a feladatnak, noha mindenféle rendszer működési módjával foglalkozik, az egyszerű szelepes víztartálytól egészen addig a bonyolult látásszabályozó folyamatig, ami az Ön szeme számára lehetővé teszi, hogy átfussa ezt az oldalt.

A mesterséges értelem kibernetikájáról már valóban sokat beszéltek és írtak, de a valódi élet leírása kibernetikai fogalmakkal nem történt meg és ritkán kerül szóba.

E században néhány fizikus megkísérelte az élet meghatározását.

Bernal, Schroedinger és Wigner Jenő egyaránt az alábbi általános következtetésre jutott:

az élet a jelenségek olyan csoportjába tartozik, ahol nyílt vagy folyamatos rendszerek képesek belső energiájukat azon az áron csökkenteni, hogy környezetükből különböző anyagokat illetve szabad energiát vesznek fel, majd ezeket alacsonyabb értékű formában oda visszajuttatják.

Ez a meghatározás nem csupán nehezen érthető, de messze túl általános is ahhoz, hogy a gyakorlatban az élet felismerésére alkalmazhassuk.
Durván úgy közelíthetjük meg, hogy az élet az egyik olyan folyamat, amit mindenütt meglelünk, ahol bőséges energiaáramlás van.

Az életet az jellemzi, hogy hajlamos az energiafelvétel során átalakulni, de hogy így tehessen, ahhoz mindig alacsonyrendű termékeket kell a környezet felé kiválasztania.

Láthatjuk, hogy ez a meghatározás egyformán jól alkalmazható a forgószélre, a lángokra vagy akár a hűtőszekrényre és sok más emberalkotta szerkezetre is.

A tűz égése során jellegzetes alakot vesz fel, fennmaradásához pedig megfelelő üzemanyagra és levegőutánpótlásra van szükség.
Azzal pedig nagyon is tisztában vagyunk, hogy a szabadtéri tűz kellemes melegéért és táncoló lángjáért elvesztegetett hővel és szennyező gázokkal kell fizetnünk.

Az entrópia a lángok formálódása közben helyileg csökken, de a tüzelő égése során a teljes entrópiaösszeg nő.

Még ha túlságosan általános és bizonytalan is az életnek ez a besorolása, legalább a helyes irányba mutat.

Megemlíti például, hogy létezik egy határ vagy átmenet az "üzemi terület" - ahol az energia vagy a nyersanyagok áramát munkára fogják, az entrópia pedig ennek következtében csökken - valamint a környezet között, ami felveszi a keletkezett hulladékot.

A meghatározás tartalmazza azt is, hogy az életjellegű folyamatok megindulásához és fennmaradásához az energiaáramnak bizonyos minimális érték fölé kell jutnia.

Reynolds, 19.századi fizikus megfigyelte, hogy a gázokban és a folyadékokban csak akkor jönnek létre örvények, ha az áramlási sebesség elér egy, a helyi viszonyoktól függő kritikus sebességet. A mértékegység nélküli Reynolds szám a folyadék és az áramlást határoló felület tulajdonságainak ismeretében egyszerűen kiszámítható.

Hasonlóképpen, az élet létrejöttéhez nem- csak kellő mennyiségű, hanem minőségű - potenciálú- energiaáramra van szükség.

Ha például a Nap felszíni hőmérséklete 5000 Celsius fok helyett 500 Celsius fok lenne, a Föld pedig ennek megfelelően közelebb helyezkedne el, tehát ugyanennyi meleget kapnánk, akkor az éghajlatban nem sok különbség lenne, de az élet sosem jött volna létre.

Az életnek olyan energiára van szüksége, amely elég erős a kémiai kötések szétbontásához.
A meleg ehhez önmagában nem elég.

Előrelépést jelenthetne, ha képesek volnánk egy adott bolygó energiaviszonyaihoz a Reynolds számhoz hasonló, mértékegység nélküli számot rendelni. Ekkor azok a bolygók, melyek - ideértve a Földet - a szabadenergia áramát a kritikus értéket meghaladó mértékben élvezik, vélhetően életet hordoznak, míg a rangsor alján elhelyezkedők - pl. a hideg külső bolygók - valószínűleg nem.

Az entrópiacsökkenésen alapuló egyetemes életfelismerő eljárás terve ebben az időben nem sok jóval kecsegtetett.

Azonban - feltételezve, hogy az élet bármelyik bolygón olyan áramlásra képes közeghez (óceánhoz, légkörhöz vagy, mindkettőhöz) kötődik, ami képes a nyersanyagok és a hulladék szállítására - eszembe jutott, hogy az élő rendszeren belüli helyi entrópiacsökkenéssel kapcsolatos tevékenységek némelyike talán kihat a szállítószalagul szolgáló térségekre is, megváltoztatva azok összetételét.

Ily módon egy életet hordozó bolygó légköre felismerhetően különbözik egy halott bolygóétól.

A Marsnak nincs óceánja. Ha felszínén létrejött az élet, akkor használatba kellett vennie a légkört, különben megreked.

A Mars ennélfogva megfelelő helyszínnek látszott a légkör vegyelemzésén alapuló életfelismerő eljárás számára.

A legtöbb életfelismerő módszer csak adott célterületen belül hatékony.

A kis kiterjedésű térségekben folytatott kutatás még a Földön sem kecsegtetne túl sok sikerrel, ha a leszállás például az Antarktisz jégtakaróján, a Szaharában vagy egy kiszáradt sóstó közepén történne.

Mialatt ezen gondolkoztam, Dian Hitchcock meglátogatta a Sugárhajtómű Laboratóriumot. Feladata az volt, hogy összehasonlítsa és kiértékelje a marsi élet felderítésével kapcsolatban felvetett rengeteg javaslat gondolatmenetét és információtartalmát.

A légkörelemzés útján való életfelderítés elmélete megtetszett neki és együtt fogtunk az ötlet továbbfejlesztéséhez.

Bolygónkat modellként használva megvizsgáltuk, hogy milyen mértékben képesek a földi légkör összetételére vonatkozó egyszerű ismeretek - összekapcsolva olyan könnyen hozzáférhető adatokkal, mint a napsugárzás mértéke, vagy a szárazföldek és tengerek együttes megléte - az élet bizonyítékául szolgálni.

Eredményeink meggyőztek minket arról, hogy a teljesen valószínűtlen földi légkör egyetlen lehetséges magyarázata az a nap mint nap ismétlődő felszínről eredő hatás, amit maga az élet idéz elő.

Az entrópia jelentős csökkenése (vagy ahogyan a vegyész mondaná, a légköri gázok közötti egyensúlyhiány tartós fennmaradása) önmagában is az élettevékenység egyértelmű bizonyítéka.

Vegyük például a metán és az oxigén együttes jelenlétét légkörünkben.

Napfény hatására a két gáz szén-dioxidot és vízgőzt képezve egyesül. A reakció sebessége akkora, hogy a légkörben jelenlévő metánmennyiség folyamatos fenntartásához évente legalább egymilliárd tonna metángázt kellene a levegőbe juttatni. Ráadásul szükség van valamilyen eszközre a metánoxidáció során felhasznált oxigén visszanyerésére, ez pedig legalább kétszer annyi oxigén előállítását követeli meg.

Az a mennyiség, amire a Föld különleges légköri keverékének fenntartásához a két gázból szükség van, legalább száz nagyságrenddel nagyobb, mint ami élettelen alapon valószínű lenne.

Ez az egyetlen, viszonylag egyszerű kísérlet meggyőző bizonyítékot szolgáltat a földi élet mellett, ami infravörös csillagászati távcsővel a Mars távolságából is megszerezhető.

Ugyanez áll a többi légköri gázra is, különösen pedig a reaktív gázok együttesére, melyek közösen alkotják a légkört.

A nitrogén-monoxid és az ammónia jelenléte éppoly váratlan, mint a metáné az oxidáló légkörben.
Még a gázalakban lévő nitrogén is kilóg a sorból, mert a Föld óriási semleges óceánjai mellett azt várnánk, hogy oldott nitrátion stabil formájában megtalálható a tengerekben.

Felfedezéseink és következtetéseink persze igencsak ellentmondtak a hatvanas évek hagyományos geokémiai gondolkodásának.

Néhányukat - Rubeyt, Hutchinsont, Batest és Nicolet-t - kivéve a legtöbb geokémikus a légkört a bolygókigőzölgések végtermékének tekintette és úgy tartotta, hogy jelenlegi formáját a későbbi élettelen folyamatok során nyerte el.

Az oxigénről például úgy gondolták, hogy kizárólag a vízgőz bomlásából és a hidrogén oxigéntöbbletet eredményező világűrbe távozásából ered.

Az élet csupán kölcsönveszi a gázokat a légkörből, majd változatlan formában visszajuttatja azokat.

A mi felfogásunk ezzel szemben olyan légkört tételezett fel, ami magának a bioszférának a dinamikus kiterjesztése.

Nem könnyen leltünk olyan folyóiratra, mely kész lett volna ilyen újszerű elmélet megjelentetésére, de néhány visszautasítás után Carl Sagan személyében találtunk egy szerkesztőt, aki hajlandó volt azt folyóiratában, az Icarusban leközölni.

Mindazonáltal - akárcsak életfelismerési eljárásként is - a légkörelemzés túlságosan is sikeres volt.

Már akkor is eleget tudtunk a Mars légköréről ahhoz, hogy úgy véljük, jórészt szén-dioxidból áll és semmi jelét nem mutatja a földi légkör izgalmas jellegzetességeinek. Az emögött lévő tartalom, vagyis hogy a Mars valószínűleg élettelen, rossz hírt jelentett az űrkutatáson belüli támogatóinknak.

Ami még kedvezőtlenebbé tette a helyzetet: 1965 szeptemberében az Egyesült Államok Kongresszusa az első marskutatási program - akkor Voyagernek hívták - törléséről határozott.

A következő év során nem sok babér termett azoknak az ötleteknek, amelyek az élet idegen bolygókon való felkutatásával foglalkoztak.

Az űrkutatás mindig készséges fejőstehénként szolgált azok számára, akiknek valamilyen jó ügy érdekében pénzre volt szükségük, mégis jóval kevesebbe került, mint sok kátyúba jutott, földhözragadt technológiai csőd.

Sajnos, az űrkutatás védelmezőit szemmel láthatóan mindig is lenyűgözték a műszaki apróságok, és messze eltúlozták a teflonsütő vagy a tökéletes golyóscsapágy jelentőségét.
Számomra az űrkutatás eredményeként ölünkbe hulló morzsák nem jelentenek új technológiát.

A dolog igazi jelentősége abban áll, hogy az emberiség történetében először kaptunk lehetőséget arra, hogy az űrből vessünk pillantást Földünkre.

Az, hogy azúrkék bolygónkat teljes szépségében kívülről vehettük szemügyre, egész sor új kérdést és választ eredményezett.

Hasonlóképpen a marsi életről való elmélkedés is új álláspontot alakított ki bennünk a földi élettel kapcsolatban és új elképzelésekhez vezetett - de legalábbis felújított egy nagyon régit a Föld és bioszférája közötti viszonyt illetően.

Óriási szerencsére - legalábbis, ami engem illet - az űrkutatás mélypontja egybeesett a Shell Research Ltd-hez (Shell Kutatóintézet) való meghívásommal.

Azt a feladatot kaptam, hogy tekintsem át a szerves tüzelőanyagok növekvő mértékű elégetéséből származó légszennyezés bolygóméretű következményeit.

Ez 1988-ban történt, három évvel azelőtt, hogy megalakult a Föld Barátai mozgalom és a hasonló csoportok eljuttatták a köztudatba a szennyezés kérdését.

A művészekhez hasonlóan a független tudósoknak is szükségük van pénzügyi támogatókra, de ez ritkán jelenti kisajátításukat. A gondolat szabadsága elsődleges. Ezt aligha kellene hangoztatni, de manapság sok, egyébként értelmes egyénnel is elhitették, hogy egy multinacionális cég által támogatott mindenfajta kutatómunka eredendően gyanús.
Mások éppily meggyőződéssel vallják, hogy egy kommunista ország intézményéből származó hasonló munka ki volt téve a marxista elmélet kényszerének, így értéke csökken.

A társadalom, amelyben élek és dolgozom, különösképpen pedig a számos nyugati tudományos szakemberrel való szoros kapcsolatom elkerülhetetlenül befolyást gyakorolt a könyvben kifejtett elgondolásokra és véleményekre.
Amennyire tudom, ez az enyhe nyomás volt az összes, ami ért.

Az az ötlet, hogy a légkör a bioszféra lehetséges kiterjesztése, természetesen abból az összefüggésből ered, ami a bolygóméretű levegőszennyezés kérdéseivel kapcsolatos tevékenységem és a légkörelemzés útján való életfelismeréssel foglalkozó megelőző munkásságom között fennáll.

Számomra úgy tűnt, hogy bármiféle kísérlet a légszennyezés következményeinek megértésére hiányos és valószínűleg hiábavaló, ha figyelmen kívül hagyjuk a bioszféra alkalmazkodását és válaszait. Mérgek hatása az emberre nagymértékben változhat aszerint, hogy milyen mértékben képes az illető azokat lebontani vagy kiválasztani.

Amennyiben olyan légkört terhelünk a szerves tüzelőanyagok elégetésének termékeivel, melyet a bioszféra szabályoz, az eredmény jelentősen eltérhet attól, mint amit passzív, szervetlen légkör esetén kapnánk.
Alkalmazkodó változások mehetnek végbe, melyek a zavarokat például szén-dioxid felhalmozásával csökkenthetik. A beavatkozások esetleg olyan kiegyenlítő irányú folyamatokat válthatnak ki például az éghajlat területén, ami kedvező lehet a bioszféra egészére nézve, de előnytelen az emberi faj számára.

Az új szellemi környezetben el tudtam a Marsot felejteni és képes voltam a Földre és légkörének természetére összpontosítani.

Ez a jóval egyszerűbb megközelítés eredményezte annak az elméletnek a létrejöttét, ami szerint a Föld teljes élővilága, a bálnáktól a vírusokig, a tölgyfáktól a moszatokig olyan közös élő egységként fogható fel, amely képes a Föld légkörét az általános szükségleteihez igazítani, lehetőségei és hatalma ugyanakkor messze meghaladja az alkotórészekét.

Hosszú az út egy elfogadható életfelismerő eljárástól addig az elméletig, hogy a Föld légkörét a felszíni élet, azaz a bioszféra tartja fenn és szabályozza aktívan.

A könyv nagy része a nézetet alátámasztó újabb bizonyítékokkal foglalkozik.

Az alábbiakban röviden s összefoglalom, mik voltak 1987-ben a fenti elméleti lépés megtételének okai:

A Földön az élet mintegy 3 és fél milliárd évvel ezelőtt jelent meg.

A kövületek sora akkortól mostanáig azt mutatja, hogy a Föld éghajlata ez idő alatt igen kevéssé változott. Ugyanezen időszak során azonban a Nap kisugárzása, a földfelszín tulajdonságai és a légkör összetétele majdnem biztosan nagymértékben megváltozott.

A légkör kémiai összetétele nem felel meg az állandósult állapotú kémiai egyensúly elvárásainak.
Metán, nitrogén-monoxid vagy akár nitrogén jelenléte jelenlegi oxidáló légkörünkben olymértékben szegi meg a kémia szabályait, hogy az eltérés több tíz nagyságrendben mérhető.
Az ilyen mértékű egyensúlyhiány arra utal, hogy a légkör nem csupán eredménye az élővilágnak, hanem - sokkal valószínűbb módon - annak céltudatos alkotása.
Nem él, de a macska bundájához, a madártollhoz vagy a darázsfészekhez hasonlóan az élő rendszer olyan kiterjesztése, aminek feladata a kiválasztott környezet fenntartása.

Ennek megfelelően azt tapasztaljuk, hogy az olyan légköri gázok, mint az oxigén vagy az ammónia mennyisége azon az optimális értéken marad, amitől a legkisebb eltérés is végzetes következményekkel járhat az élet számára.

Úgy tűnik, hogy a Föld éghajlata és kémiája története során végig optimális volt az élet számára.

Az, hogy a dolog véletlenül alakult így éppoly valószínűtlen, mint karcolás nélkül megúszni a vezetést csúcsforgalomban, bekötött szemmel.

Mostanra megszületett az a bolygóméretű - jóllehet feltételezett - lény, melynek tulajdonságaira nem lehetett részeiből következtetni.

Névre volt szüksége.

Szerencsére William Golding író ugyanabban a faluban élt, ahol jómagam.
Habozás nélkül azt ajánlotta, hogy a teremtményt Gaiának hívjuk a Föld görög istennője után, aki Ge néven is ismeretes, mely tőből a geológia és geográfia tudományai származtatták nevüket.
Dacára annak, hogy nem sok figyelmet fordítottam az ókoriakra, a választás helyessége nyilvánvaló volt.
Igazi négybetűs szót kaptunk, megelőzve olyan barbár betűszavak létrejöttét, mint például Egyetemes Biokibernetikus Rendszer, Irányvonal-Homeosztázis.

Emellett úgy éreztem, hogy az ókori görögök idejében a fogalom a mindennapi élet megszokott részét alkotta, mégha ezt nem is mondták így ki.

A tudósok rendszerint városi életmódra ítéltetnek, ugyanakkor úgy találtam, hogy a természet közelségében élő vidéki emberek gyakran csodálkoznak azon, hogy miért kell bárkinek is külön előterjeszteni egy annyira nyilvánvaló dolgot, mint a Gaia-elmélet.

Számukra ez tény és mindig is az volt.

A Gaia-elméletet először 1969-ben, a New Jersey-i Princetonban hoztam nyilvánosságra egy tudományos összejövetelen, amit a földi élet eredetéről tartottunk.

Talán gyengén adtam elő, mindenesetre nem fogott meg senkit, kivéve Lars Gunnar Sillent, az azóta sajnálatosan elhunyt svéd vegyészt és Lynn Margulist a Bostoni Egyetemről, aki a különféle hozzászólásokat sajtó alá rendezte.

Egy éwvel később Bostonban ismét találkoztunk és megkezdtük azt az igen gyümölcsöző együttműködést, ami - hála az élettudományokban való elmélyült tudásának és áttekintőképességének - messze tovább jutott annál, hogy csupán kiegészítéseket fűzzön Gaia szelleméhez és ami mind a mai napig sikeresen folytatódik.

Azóta meghatároztuk Gaiát, mint olyan összetett egységet, amely magában foglalja a Föld bioszféráját, légkörét, óceánjait és talaját, olyan kibernetikai rendszert képezve, mely optimális fizikai és kémiai környezetet keres a bolygó élővilága számára.

Viszonylag állandó feltételek fenntartása aktív szabályozás útján kényelmesen leírható a "homeosztázis" fogalmával.

Gaia megmaradt feltevésnek, de - más hasznos feltételezésekhez hasonlóan - már bebizonyította elméleti értékét, ha nem éppen létét olyan kérdések és válaszok felvetésével, melyek önmagukban is hasznos feladatokat jelentettek.

Ha például a légkör többek között a bioszféra nyersanyagközvetítő eszköze, akkor ésszerű a minden biológiai rendszer számára létfontosságú elemeket, például jódot vagy ként szállító vegyületek jelenlétének feltételezése.

Biztatásként értelmeztük, amikor bizonyítékot találtunk arra, hogy mindkét elem a tengerből - ahol bőségben vannak - a levegőn át jut el a szárazföldre, ahol hiány van belőlük.
A hordozó vegyületek, a metil-jodid és a dimetil-szulfid a tengeri élővilág közvetlen termékei.

Mivel a tudományos kíváncsiság csillapíthatatlan, ezeknek az érdekes vegyületeknek a légköri jelenlétét előbb-utóbb kétségtelenül felfedezték és megvitatták volna a Gaia-elmélet ösztönzése nélkül is. Mi viszont az elmélet eredményeképpen tevőlegesen kerestük őket, jelenlétük pedig egybevágott azzal.

Ha Gaia létezik, akkor kapcsolata az emberrel, mint egy összetett élő rendszer domináns állatfajával, valamint a köztük fennálló hatalmi egyensúly esetleges eltolódása nyilvánvaló jelentőségű.

Ezeket későbbi fejezetekben tárgyalom, de a könyv elsősorban gondolatébresztő és szórakoztató céllal íródott.

A Gaia-elmélet azoknak való, akik szeretnek sétálni vagy egyszerűen csak megállni és elmerengeni a Földről és a rajta lévő életről, elgondolkozni jelenlétünk következményeiről.

Az elmélet ugyanakkor választási lehetőséget kínál azzal a borúlátó nézettel szemben, ami a természetet leigázandó és meghódítandó primitív erőnek tekinti.

Választást nyújt ahhoz az éppily kiábrándító képhez képest is, amely bolygónkat vezető és cél nélkül a Nap körül körbe-körbe járó agyalágyult űrhajóként festi le.

2. FEJEZET
A kezdetek

A tudományos szóhasználatban az eon egymilliárd évet jelent.

A kőzetek adataiból és radioaktivitásuk méréséből megállapítható, hogy a Föld 4 és fél milliárd évvel, azaz 4 és fél eonnal ezelőtt kezdte meg égitestként önálló létét.

Az élet mindeddig legrégebbi nyomai olyan üledékes kőzetekben találhatók meg, melyek több, mint három és fél eonnal ezelőtt keletkeztek. Azonban - ahogyan H.G.Wells megállapította - a kőzetmaradványok csupán annyira tükrözik a múltbéli élet teljességét, amennyire egy bank könyvelése a környéken lakók életét.

Ősi élőlények milliós sokasága és azok számos összetettebb, de még mindig puhatestű leszármazottja élhetett, virágozhatott és tűnhetett el anélkül, hogy bármit is hátrahagytak volna a jövő számára, vagy - továbbfűzve a hasonlatot - bármilyen emléknyomot - csontvázról ne is szóljunk - megőriztek volna a geológiaszertár számára.

Így hát nem meglepő, hogy keveset tudunk arról, hogyan alakult ki az élet bolygónkon és még kevesebbet az evolúció korai irányáról.

De ha figyelembe vesszük, amit a Föld és a bölcsőjéül szolgáló Világegyetem születéséről tudunk, lehet egy-két viszonylag ésszerű elképzelésünk arról a környezetről, melyben az élet - és potenciálisan Gaia - létrejött és megtette a kezdeti lépéseket kölcsönös túlélésük érdekében.

Galaxisunk eseményeit megfigyelve tudjuk, hogy a Világegyetem összetétele hasonlít a lakosságéhoz, melyben a gyermektől a százévesig mindenféle korú egyed megtalálható.

Régi csillagok kihunynak, mint öreg harcosok, mások a dicsőség mutatós fellobbanásával látványosan múlnak ki, közben frissen izzó bolygók és rajzó holdak formálódnak.

Ha spektroszkóppal megvizsgáljuk a csillagközi port és gázködöt, melyből új napok és bolygók jönnek létre, azt találjuk, hogy valamennyien bőségben tartalmazzák az élet építőelemeit alkotó egyszerű és összetettebb molekulákat.

Úgy tűnik, hogy a Világegyetem valósággal telítve van az élet alapvető vegyületeivel.

Majd minden héten érkezik hír a csillagászat frontjáról, hogy valamilyen újabb összetett szerves anyagot fedeztek fel a távoli űrben. Kis túlzással azt mondhatjuk, hogy Galaxisunk az élethez szükséges alkotórészek óriási raktára volna.

Ha el tudunk képzelni egy olyan bolygót, ami nem áll semmi másból, mint órák alkotórészeiből, jogosan feltételezhetjük, hogy az idők folyamán - nagyjából egymilliárd év alatt - a gravitációs erők és a szél állandó mozgása képes lenne legalább egy működő órát összeállítani.

A földi élet valószínűleg hasonló módon keletkezett.

Az egyes molekuláris alkotórészek közötti véletlen találkozások óriási száma és változatossága végül minden bizonynyal a részek olyan szerencsés összekapcsolódását eredményezte, hogy a kapott együttes képes volt életszerű feladatot ellátni, például napfényt begyűjteni és energiáját más olyan műveletek végzésére felhasználni, melyeket egyébként a fizika törvényei megtiltanának és lehetetlenné tennének. (Prométheuszról és a tűz ellopásáról szóló görög mondák és az Ádámról, Éváról és a tiltott gyümölcsről példálódzó bibliai elbeszélés jóval mélyebben gyökeredzhet ősi történelmünkben, mint képzeljük.)

Később, ahogyan egyre több ilyen kezdetleges összekapcsolódott forma jelent meg, néhányuk sikeresen ismét egymásra talált.

Kapcsolatukból új tulajdonságokkal és lehetőségekkel rendelkező egységek kerültek ki. Ezek ismét egyesültek, miközben a gyümölcsöző összekapcsolódások eredménye az alkotórészek mindinkább teljesítőképesebb szövevénye lett, míg végül a létrejövő bonyolult egység már magának az életnek a tulajdonságaival rendelkezett.

Megjelent az első olyan mikroorganizmus, ami képes volt napfényt és környezetének molekuláit felhasználva saját másodpéldányát megteremteni.

Elhanyagolható volt annak az esélye, hogy ezek az egymást követő találkozások elvezetnek az első élőlényhez. Másrészt viszont a Föld ősi anyagát alkotó molekulák véletlen találkozásainak száma minden bizonnyal igen nagy volt.

Az élet létrejöttének valószínűsége ezek szerint majdnem nulla volt, viszont korlátlan számú lehetőség nyílt az ismétlésre.

És egyszercsak megtörtént...

Mindenesetre valószínűbb, hogy így történt, nem pedig titokzatos megtermékenyítés, kivülről érkező spórák vagy valamilyen más külső beavatkozás útján.

Minket elsősorban nem az élet eredete, hanem a létrejövő bioszféra és az ősi földi környezet kapcsolata érdekel.

Milyenek voltak a földi állapotok közvetlenül az élet kezdetét megelőzően, mintegy három és fél eonnal ezelőtt? Miért volt képes bolygónk az életet kihordani és táplálni, miközben legközelebbi testvérei, a Mars és a Vénusz, nyilvánvalóan kudarcot vallottak? Milyen veszélyekkel és majdnem-katasztrófákkal került szembe a cseperedő bioszféra és hogyan segítette elő Gaia jelenléte a fennmaradást?

Ahhoz, hogy megtalálhassuk a lehetséges válaszokat ezekre az érdekes kérdésekre, először vissza kell térnünk magának a Földnek mintegy négy és fél eonnal ezelőtti keletkezési körülményeihez.

Majdnem biztos, hogy Naprendszerünk létrejöttének tér- és időbeli szomszédságában szupernova keletkezett.

A szupernova egy nagyméretű csillag felrobbanása. A csillagászok feltételezése szerint egy csillag a következőképpen juthat erre a sorsra:

égése, vagyis hidrogén- majd héliumatomjainak fúziója során az égés hulladéka nehéz- elemek például vas és szilícium formájában középen összegyűlik.

Amikor a kiégett elemekből álló, hőt és gázokat többé már nem termelő magnak a tömege jóval meghaladja Napunkét, a csillagot saját súlyának ellenállhatatlan ereje másodpercek alatt néhány ezer köbkilométernyi térfogatú, de csillagnyi súlyú testté roppantja össze.

Ennek a különös égitestnek, a neutroncsillagnak létrejötte kozmikus katasztrófát jelent.

Noha az ilyen és hasonló Gfolyamatok részletei még mindig nem világosak, annyi nyilvánvaló, hogy a nagy csillag haláltusájakor egy hatalmas nukleáris robbanás minden kelléke rendelkezésre áll.

A szupernovarobbanás során keletkező írtózatos mennyiségű hő-, fény- és kemény radioaktív sugárzás csúcsértéke eléri a csillagrendszer valamennyi más csillagának együttes kisugárzását.

Egy robbanás hatásfoka ritkán százszázalékos.

Mikor a csillag szupernovaként végzi, a nukleáris robbanóanyag - ami urán és plutónium mellett nagymennyiségű vasat és egyéb kiégett elemet tartalmaz - eloszlik az űrben és éppen úgy szétszóródik, akár egy hidrogénbomba-kísérlet porfelhője.

Bolygónkat illetően az a legeslegfurcsább, hogy nagyrészt valamilyen csillagméretű hidrogénbomba hulladékának göröngyeiből áll.

Még ma, eonok elteltével is épp elég instabil robbanóanyag maradt a Föld kérgében ahhoz, hogy kicsinyített formában megismételhessük az eredeti eseményt.

A kettős- vagy ikercsillagok meglehetősen gyakori képződmények csillagrendszerünkben.

Meglehet, hogy valamikor Napunknak, ennek a csendes és jól viselkedő égitestnek is volt egy nagyméretű társa, amely azonban hamar felélte hidrogénkészletét és szupernovaként végezte.

Az is lehetséges, hogy valamilyen közeli szupernova- robbanás törmeléke összekeveredett a Nap és a bolygók alapanyagát képező csillagközi porral és gázokkal.

Bárhogyan is van, Naprendszerünk kialakulása szorosan kapcsolódik egy szupernovarobbanáshoz.
Nincs más elfogadható magyarázat a Földön található nagymennyiségű bomló atom jelenlétére.

A legegyszerűbb, idejétmúlt Geiger számláló is azt mutatja, hogy egy óriási nukleáris robbanás hulladékán állunk.

Testünkben nem kevesebb, mint hárommillió, az akkori események során instabillá vált atom bomlik el percenként, miközben felszabadítja az egykori hatalmas tűzből elraktározott energiának apró töredékét.

A Föld jelenlegi uránkészlete mindössze 0,72%-ban tartalmaz veszélyes Urán 235 izotópot. Ebből az adatból könnyen kiszámítható, hogy nagyjából négy eonnal ezelőtt a Föld kérgében lévő uránkészlet 15%-a volt urán 235.

Hiszik vagy sem, nukleáris erőművek léteztek jóval az ember előtt is.

Nemrég fedeztek fel egy fosszilis nukleáris reaktort az afrikai Gabonban.

Már két eon óta üzemel.

Akkoriban az Urán 235 aránya már csak néhány százalék volt.

Így azután meglehetősen biztosak lehetünk abban, hogy négy eonnal ezelőtt az urán geokémiai koncentrációja természetes nukleáris robbanások látványos bemutatójához vezetett.

A technika jelenleg divatos pocskondiázása mellett könnyen megfeledkezünk arról, hogy a maghasadás természetes folyamat.

Ha egy annyira bonyolult dolog, mint az élet, létrejöhet véletlenül, akkor nem kell csodálkoznunk azon, hogy egy viszonylag egyszerű szerkezet - a hasadóreaktor - ugyanígy tesz.

Ezek szerint az élet létrejöttekor jóval hevesebb radioaktív sugárzásnak volt kitéve annál, mint ami egyes mai környezetvédőknek gondot okoz.

Ráadásul a levegőben nem volt sem szabad oxigén sem ózon, így a Föld felszíne minden bizonnyal a Nap erőteljes, szűretlen ultraibolya sugárzásának volt kitéve.

A nukleáris és ultraibolya sugárzás veszélyei manapság jobban szem előtt vannak, és néhányan attól félnek, hogy ezek a sugárzások minden földi életet elpusztíthatnak.

Mégis, energiájuk heves árama magának az életnek a bölcsőjét árasztotta el.

A dologban nincs ellentmondás.

A jelenlegi veszélyek valóságosak, de hajlamosak vagyunk azokat eltúlozni.

A sugárzás része a természetes környezetnek és mindig is az volt.

Az élet első megjelenése idején a nukleáris sugárzás romboló, kötéseket szétválasztó hatása még jól is jöhetett, mivel a hibás kapcsolatok lebontásával és az eredeti alapvető kémiai alkotórészek visszanyerésével meggyorsíthatta a kísérletezés fontos folyamatát. Ami pedig a leglényegesebb, ösztönözhette új, véletlen Gkombinációk létrejöttét, amíg az optimális forma ki nem alakult.

Urey tanítása szerint a Föld ősi légköre a Nap megnyugvását követő korai időszakban valószínűleg megszökött.

Bolygónk egy darabig olyan lehetett, mint a Hold mostanság. Később a Föld saját súlyának nyomása és erősen radioaktív tartalmának felszabaduló energiája addig melegítette a belső részt, amíg gázok és vízgőz léptek ki, létrehozva ezzel a légkört és az óceánokat.
Nem tudjuk, hogy meddig tartott ennek a másodlagos atmoszférának a kialakulása, eredeti összetételéről sincs bizonyítékunk.
Feltételezzük azonban, hogy az élet megjelenése idején a belső részekből származó gázok hidrogénben gazdagabbak voltak azoknál, melyek jelenleg távoznak a tűzhányókból.

Az élő anyag alkotórészeit képező szerves vegyületek keletkezése és fennmaradása egyaránt feltételezi nagymennyiségű hidrogén jelenlétét a környezetben.

Amikor számba vesszük az élethez szükséges vegyületek alkotóelemeit, először rendszerint szénre, nitrogénre, oxigénre és foszforra gondolunk, majd pedig a nyomelemekre, többek között vasra, cinkre és kalciumra.
A hidrogént, ezt a mindenütt jelenlévő anyagot, amiből a Világegyetem nagyrésze felépül és ami jelen van minden élő szervezetben, magától értetődőnek vesszük.
Fontossága és változatos előfordulása azonban felülmúl mindent.
Lényeges alkotórészét képezi az élet más kulcselemeiből álló vegyületeknek.

A Nap üzemanyagaként elsőrendű forrása annak a bőségesen áramló ingyenes energiának, ami lehetővé teszi az életfolyamatok elindítását és fenntartását.

A víz, ez a másik létszükségleti anyag - ami olyannyira hétköznapi, hogy hajlamosak vagyunk megfeledkezni róla - atomi arányokban kétharmadában szintén hidrogénből áll.

Egy bolygón a szabad hidrogén mennyisége állítja be a redukciós-oxidációs, azaz a redoxipotenciált.
Ez a környezet redukáló illetve oxidálóképességét méri. (Oxidáló környezetben az elemek oxigént vesznek fel, a vas például rozsdásodik. Redukáló, hidrogénben gazdag atmoszférában az oxigénvegyületek le akarják adni oxigéntartalmukat, a rozsda ismét vassá alakul.)
A pozitív töltésű hidrogénatomok mennyisége szabja meg a sav-bázis viszonyt is, amit a vegyészek péhának hívnak.
A redoxipotenciál és a péhá érték az a két döntő környezeti tényező, amelyek meghatározzák valamelyik bolygó alkalmasságát vagy alkalmatlanságát az élet hordozására.

A Marson leszálló amerikai Viking űrszonda és a Vénuszra leereszkedő orosz Venyera egyaránt azt jelentette, hogy nem észlel életet.

A Vénusz mostanra már majdnem az összes hidrogénjét elveszítette, következésképpen reménytelenül kihalt.

A Marson még mindig van víz, vagyis vegyileg kötött hidrogén, de felszíne annyira oxidált, hogy meg van fosztva azoktól a szerves molekuláktól, melyekből az élet felépülhet.
Mindkét bolygó mostanra nemcsak, hogy halottá vált, de soha nem is hordozhat már életet.

Noha nagyon kevés közvetlen adatunk van a Föld kémiájáról az élet kialakulásának idejéből, annyit mindenképpen tudunk, hogy a jelenlegivel ellentétben nem volt oxidáló jellegű.
A szükséges vegyületek kialakulhattak és elegendő ideig fennmaradhattak ahhoz, hogy az élet létrejöhessen.

Valószínűnek tűnik, hogy eonokkal ezelőtt a Földön, a Vénuszon és a Marson hasonló viszonyok uralkodtak.
A felszín gazdag volt szén-dioxidban és vízben, ezenkívül nyomokban redukáló gázokat is tartalmazott: hidrogént, metánt és ammóniát.

Ahogy azonban a vas rozsdásodik vagy a gumi öregszik, úgy válik idővel még egy bolygó is hervadttá és kopárrá, ha az élethez nélkülözhetetlen hidrogén a Világűrbe szökik.

A fentiek alapján a Földnek az élet keletkezésekor valószínűleg enyhén redukáló légköre és erősen redukáló óceánja volt.

Az óceán a színvashoz vagy a szulfidion formájában jelenlévő kénhez hasonló redukáló anyagok óriási tárháza volt, több mint egy eonon át távoltartva az oxigént az atmoszférától.
Az ősi légkör életfontosságú gáza a szén-dioxid volt. A tudósok most úgy gondolják, hogy mint a légkör domináns gáza, egy, a bolygónkat melegen tartó takarót képezett abban az időben, amikor a Nap a jelenleginél gyengébben sugárzott.

A Föld éghajlatának története egyike a legmeggyőzőbb érveknek Gaia létezése mellett.
Az üledékes kőzetmaradványokból tudjuk, hogy az elmúlt három és fél eon során az éghajlat még egy rövid ideig sem volt teljesen alkalmatlan az élet számára.
Az élet vonalának töretlenségéből kiindulva azt is tudjuk, hogy az óceán se be nem fagyott, se fel nem forrt.
Valóban, az idők során a kőzetekben megkötött oxigénatomok különféle elrendeződésére vonatkozó adatok azt támasztják alá, hogy az éghajlat nagyjából mindig a jelenlegihez hasonló volt.
Kivételek ezalól az eljegesedések, valamint az élet kialakulásának időszaka, amikor viszont kissé melegebb volt.
A hideg, jegesedési szakaszok, a jégkorszakok - ahogy gyakran eltúlozva emlegetik őket - csak a 45 fokos északi és déli szélességeken túli területeket érintették.
Gyakran nem veszünk tudomást arról a tényről, hogy a Föld felszínének 70%-a ezen szélességek alatt terül el. s az úgynevezett jégkorszakok csak a fennmaradt 30%-ot benépesítő növény- és állatvilág életét befolyásolták, de ez a terület - mint ahogyan jelenleg is - az eljegesedések közötti időszakban is részben be volt fagyva.

Első pillantásra úgy tűnhet, nincs semmi különösen szokatlan abban, hogy az éghajlat az utóbbi három és fél eon során állandó volt.

A Föld már kétségkívül régóta beállt a nagy és állandó hősugárzó, a Nap körüli pályájára, úgyhogy miért is számítanánk másra?

A dolog azonban mégis szokatlan a következők miatt:
Napunk, mint tipikus csillag, ismert és elfogadott minta szerint alakult ki.
Ennek alapján a földi élet fennállásának három és fél eonja alatt a Nap energiakibocsátása minden valószínűség szerint legalább 30%-kal nőtt. A Napból származó hő harmincszázalékos csökkenése jóval fagypont alatti középhőmérsékletet eredményezne a Földön. Ha a Föld éghajlatát kizárólag a Nap kisugárzása határozná meg, bolygónk az élet létezésének első másfél eonja során fagyott állapotban lett volna.
A kőzetmaradványokból és magának az életnek fennmaradásából tudjuk, hogy nem uralkodtak ilyen szélsőséges körülmények.

Ha a Föld csupán szilárd, lakatlan objektum lenne, akkor felszíni hőmérséklete a napsugárzás változásait követné. Semmilyen szigetelőruha nem véd meg egy kőszobrot a végtelenségig a tél hidegétől vagy a nyári hőségtől három és fél eonon keresztül. A felszín hőmérséklete valami módon mégis állandó és az élet számára megfelelő volt, mint ahogyan testhőmérsékletünk is azonos értéken marad télen-nyáron, sarkvidéken vagy a trópusokon.

Azt gondolhatnánk, hogy a kezdeti időszak heves radioaktív sugárzása elég volt a bolygó melegen tartásához.

A radioaktív bomlás megjósolható természetén alapuló számítások azonban azt jelzik, hogy noha ezek az energiák a belső részt izzásban tartják, a felszín hőmérsékletére kevés hatással vannak.

A bolygókutatók rendelkeznek néhány magyarázattal az éghajlat állandóságát illetően.

Carl Sagan és munkatársa, Dr. Mullen például nemrég azt feltételezte, hogy az ősidőkben, amikor a Nap még halványabb volt, a légköri ammónia jelenléte segített megőrizni a Föld által felfogott hőt.
Egyes gázok, mint a szén-dioxid vagy az ammónia, elnyelik a Föld felszínéről kiinduló infravörös sugárzást és késleltetik annak kilépését a Világűrbe.

Ma az az általános vélemény, hogy ammónia nem lehetett jelen elegendő koncentrációban. Sokkal valószínűbb, hogy szén-dioxid szolgált a Földet melegen tartó üvegházi takaróként.
Ez a meleg ruha gáznemű megfelelője. A ruházattal szemben megvan az a további előnye, hogy átereszti a Nap beérkező látható és infravörös-közeli sugárzását, melyek a Föld által felvett hő majdnem teljes egészét szállítják.

Más tudósok, főleg Meadows professzor és Ann Henderson-Sellers a Leicester-i Egyetemről azt feltételezték, hogy az ősidőkben a Föld felszíne sötétebb volt és így a mainál nagyobb részt nyelt el a napsugárzásból.

Az űrbe visszasugárzott napfényhányad mérőszámát a bolygó albedójának vagy világosságának nevezik.
Ha a felszín tökéletesen fehér, akkor az összes napfényt visszasugározza az űrbe és erősen lehül. Ha egészen fekete, minden napfényt elnyel és felmelegszik.
Az albedo változása láthatólag kiegyenlíti a fakóbb Nap kisebb hősugárzását.

Jelenleg a Föld felszíne nagyjából közepes fehérségű, félig felhők takarják.
A felszín a bejövő napfény mintegy 45%-át veri vissza.

A felszín - dacára a Nap gyengébb sugárzásának - meleg és az embrionális élet számára kellemes volt.

A szokatlan téli melegre mindössze két magyarázat van forgalomban:

a szén-dioxid és ammónia "üvegház-gázok" jelenléte, valamint a földi szárazföldek eltérő eloszlásából adódó alacsonyabb albedo.

Mindkét magyarázat csak bizonyos fokig igaz.

Ahol érvényességüket vesztik, ott pillantjuk meg először Gaiát, legalábbis ott válik szükségessé létének feltételezése.

Az élet először valószínűleg a tengerben, a sekély vizekben, torkolatokban, folyózátonyoknál és nedves területeken alakult ki.

Ezekről a legrégebben lakható területekről terjedt szét, hogy ellepje a bolygót.
Miután létrejött az első bioszféra, elkerülhetetlenül megváltozott a földi környezet kémiája.

Az ősi élet alapjául szolgáló nagyszámú szerves vegyület olymódon látta el a cseperedő teremtményt a növekedéséhez szükséges élelemmel, ahogyan a tyúktojás tápanyagai teszik. Azonban a csibétől eltérően az élet számára a "tojáson" kívül csak korlátozott mennyiségben állt rendelkezésre táplálék. Ahogyan a létfontosságú kulcsvegyületek megritkultak, a csecsemő minden bizonnyal a következő válaszút elé került:
vagy éhenhal, vagy megtanulja a napsugárzás erejét felhasználva alkotórészeit a környezet alapanyagaiból felépíteni.

Hasonló választás kényszere gyakran felmerült és ez megnövelte a terjeszkedő bioszféra változatosságát, önállóságát és tartósságát. Valószínűleg ekkor jöttek először létre ragadozók és zsákmányállatok, ekkor alakult ki az első tápláléklánc.
Az élő szervezetek természetes pusztulása és bomlása minden bizonnyal bőségesen ellátta kulcsanyagokkal a közösséget, néhány faj azonban kényelmesebbnek találhatta, hogy az élők elfogyasztásával vegye magához a nélkülözhetetlen összetevőket.

A Gaia-elmélet eljutott arra a fokra, hogy numerikus modellek és számítógép segítségével kimutatható: a ragadozók és zsákmányállatok különféle láncai állandóbb és erősebb környezeti rendszert képeznek, mint valamilyen elkülönült, önmagában zárt faj, vagy fajok erősen korlátozott mértékben kevert kis csoportja.
Ha ez a megállapítás igaz, akkor valószínűnek tűnik, hogy a bioszféra változatossága létrejötte után gyorsan nőtt.

Ezen szüntelen élettevékenység lényeges következménye a légköri ammónia, szén-dioxid és metán keresztüláramoltatása volt a bioszférán.

Amikor az egyéb tápforrások kimerülőben voltak, ezek a gázok biztosították a nélkülözhetetlen szenet, nitrogént és hidrogént. Ennek eredményeképpen a légkörben csökkent a fenti gázok mennyisége: a szén és a nitrogén kötött formában, szerves törmelékként lerakódott a tengerfenékre, esetleg magnézium- és kalcium-karbonátként beépült az ősi élőlényekbe.

Az ammónia bomlása során felszabaduló hidrogén egy része más elemekhez kapcsolódott, elsősorban oxigénhez, ily módon vizet képezve. Másik része hidrogéngáz formájában kiszökött a Világűrbe. Az ammóniából származó nitrogén jelenlegi, majdnem semleges formájában molekuláris kötésű nitrogéngázként a légkörben maradt.

Ezek a folyamatok a mi időnkkel mérve lassúnak tűnhetnek, de néhány tizednyi eon elteltével - ahogyan a szén-dioxid fokozatosan fogyott - a légkör jelentősen átalakult.
Ha a bolygót a gyengébb napsugárzás ellenére ezen gázok védőhatása melegen tartotta, ezt minden bizonnyal a felszíni hőmérséklet csökkenésének kellett követnie.

Sagan és Mullen szerint az éghajlati status quot a bioszféra tartotta fenn, megtanulva az általa táplálékként elfogyasztott ammónia előállítását és újrafelhasználását.

Ha ez így van, akkor Gaiára itt volt szükség először.

Az éghajlat természeténél fogva ingadozó. Ma már - hála Mihalanovich jugoszláv meteorológusnak - meglehetősen biztosak vagyunk benne, hogy a múlt jegesedési időszakai a Föld Nap körüli pályájának egész csekély változásai következtében jöttek létre. Az egyik félgömb által felfogott hőmennyiség mindössze 2%-os csökkenése elegendő a jégkorszak létrejöttéhez.

Látjuk már tehát annak a félelmetes következményeit, hogy a felnövekvő bioszféra a légkört fogyasztotta, mivel abban a kritikus időszakban a Nap sugárzása nem csupán kettő, hanem harminc százalékkal volt a mainál kisebb.

Nézzük meg, mi történt volna akár csak egy kis zavar, például kétszázalékos további lehűlés esetén, ami ma jégkorszakot okozna.

A szén-dioxidtakaró táplálékként való felhasználása csökkentette volna a bolygó hőmérsékletét. A fagyponthoz közeledve a terjedő hó- és jégfelületek gyorsan növelték volna a Föld albedoját, vagyis az űrbe visszavert napsugárzás arányát. 25%-kal kisebb fényességű Nap esetén elkerülhetetlen lett volna bolygószerte a hőmérséklet gyors esése. A Föld fagyos, fehér, stabil és halott gömbbé vált volna.

Másrészről viszont, ha a felnövekvő Gaia a légköri takaró felélését más üvegház-gáz - pl. metán - termelésével túl gyorsan akarta volna kiegyenlíteni, akkor még gyengébb Nap mellett is gyors felmelegedés és ellenkező irányú ördögi kör jött volna létre.
Növekvő melegedés mellett egyre több üvegház-gáz keletkezett volna és egyre kevesebb hő jutott volna az űrbe. A további hőmérséklet- növekedés során vízgőz került volna a légkörbe, ami a leghatásosabb üvegház-gáz. A bolygó végső állapota a Vénusz mai helyzetéhez hasonlítana, noha kevésbé lenne forró.
A hőmérséklet megközelítené a 100 Celsius fokot, ami jóval az élet által elviselhető felett van. Megint csak stabil, de halott bolygót kapnánk.

Lehetséges, hogy a felhőképződés természetes negatív visszacsatolású folyamata vagy más, még ismeretlen jelenség fenn tudott volna tartani valamilyen, az élet számára legalább elviselhető állapotot, de ha ezek a biztonsági eszközök nem álltak rendelkezésre, akkor a bioszféra kénytelen volt kísérletezés útján megtanulni környezetének szabályozását.

Ezt először széles tartományban végezte, majd a szabályozás finomításával az élet számára nagyjából az optimális állapotot tartotta fenn.

Többről volt szó, mint csupán elegendő szén-dioxidot termelni az elfogyasztott helyett.
A termelés megfelelő szintentartása érdekében szükségessé vált a hőmérsékletet és a légköri szén-dioxidmennyiséget érzékelő eszközök kifejlesztése is.
A bioszféra megteremtette ezt az aktív - noha kezdetleges - szabályozórendszert és ez lehetett az első jele annak, hogy Gaia a részek összességéből létrejött.

Amennyiben készek vagyunk úgy tekinteni a bioszférára, mint ami - hasonlóan a legtöbb élőlényhez - képes környezetét szükségleteinek megfelelően átalakítani, akkor ezek a korai kritikus éghajlati problémák sokféle módon megoldódhattak.

A legtöbb élőlény képes színét álcázás, figyelmeztetés vagy figyelemfelkeltés céljából megváltoztatni.
Ahogyan fogyott a szén-dioxid és a kontinensek az albedot növelő kedvezőtlen helyzetbe sodródtak, a bioszféra magát és a Földet csupán elsötétüléssel is melegen tarthatta.

Awramik és Golubic, a Bostoni Egyetem munkatársai megfigyelték, hogy sós mocsarakban, ahol az albedo egyébként magas, világos színű mikroorganizmusok szőnyegei az évszakok fordultával sötétebbé váltak.
Lehetséges, hogy ezek a fekete rétegek - melyek valamilyen ősi életforma leszármazottai - egy régi melegtartalékolási módszer élő emlékei?

Másrészt viszont, ha a túlmelegedés okozott volna gondot, abban az esetben valamilyen tengeri bioszféra szabályozhatta volna a párolgást, szigetelő tulajdonságú monomolekuláris réteget képezve a vizek felszínén.

Amennyiben ily módon megakadályozható lett volna az óceánok melegebb területein a párolgás, akkor megelőzhető lett volna a légköri vízgőz túlzott felhalmozódása és az infravörös sugárzás elnyelődése következtében kialakuló hirtelen felmelegedés.

Az előzőekben olyan eszközöket ismertettünk, melyekkel a bioszféra aktív módon tarthatta fenn a számára kellemes környezetet.

Egyszerűbb rendszerek - például egy méhkas vagy az ember - vizsgálata kimutatta, hogy a hőmérsékletszabályozás minden bizonnyal több különféle módszer együttes alkalmazásával működik, nem pedig egyfélével.
A nagyon távoli időszakok történetét soha nem fogjuk megismerni. Valószínűségi alapon talán csupán, kiindulva abból a majdnem bizonyosra vehető tényből, hogy az élet folyamatosan fennmaradt és nagyjából állandó éghajlatnak volt kitéve.

A bioszféra első aktív környezetátalakító feladata valószínűleg az éghajlattal és a hidegebb Nappal állt kapcsolatban.
Vannak azonban más fontos környezeti sajátosságok is, amiket az élet fennmaradása érdekében finom egyensúlyban kellett tartani.

Egyes létfontosságú elemekre nagy mennyiségben, másokra nyomokban volt szükség, bizonyos időszakokban pedig valamennyiüket gyorsan át kellett csoportosítani.
Gondoskodni kellett a mérgező hulladékról és a szemétről, sőt, lehetséges újrafelhasználásáról is. A savasság értékére is figyelni kellett, mindenütt semleges vagy enyhén lúgos környezet fenntartására volt szükség. A tengereknek sósaknak kellett maradniuk, de nem túl sósaknak és még folytathatnánk a sort.

Ezek voltak a főbb szempontok, de vannak mások is.

Amint láttuk, az első élő rendszer már létrejöttekor képes volt abból előnyt meríteni, hogy közvetlen környezetében bőségesen álltak rendelkezésére a kulcsösszetevők.
Ezt követően pedig az izmosodó bioszféra megtanulta ezeket az összetevőket a levegő, a tenger és a földkéreg alapvető nyersanyagaiból előállítani.
Az élet elterjedésével és változatosságának növekedésével létfontosságú feladattá vált a különleges mechanizmusokhoz és működésekhez szükséges nyomelemek biztosítása is.

Minden sejtes felépítésű élőlény kémiai folyamatgyorsítók - katalizátorok- egész sorát alkalmazza. Ezeket enzimeknek nevezzük.
Sokuk bizonyos elemek egész kicsiny mennyiségét igényli a hatásos működéshez.
Az egyik enzim például - a karbonanhidráz - segíti elő a sejt és környezete közötti szén-dioxid forgalmat.
Ez az enzim kialakulásához azonban cinket igényel. Más enzimeknek magnéziumra, vasra vagy vanádiumra van szükségük. Sok egyéb nyomelem - kobalt, szelén, réz, jód, kálium - életfontosságú jelenlegi bioszféránk aktivitása szempontjából.

Nem kétséges, hogy a múltban is hasonló igényeket kellett kielégíteni.

Ezeket a nyomelemeket kezdetben a megszokott módon gyűjtötték össze, merítve a környező tartalékokból.
Később az élőlények elszaporodásával a ritkább elemekért folytatott versengés csökkentette a készleteket és korlátozta a további terjeszkedést.
Ha - amint az valószínű - a Föld sekély vizei álltak az ősi élettel kapcsolatban, akkor ezeknek a kulcselemeknek egyike-másika kikerült az aktív használatból, amikor a halott sejtek és vázak a tengerfenék iszapjába és sarába hullottak le. Lerakódásuk után más üledékek betakarták és elásták a törmeléket, így létfontosságú nyomelemek vesztek el a bioszféra számára mindaddig, amíg a földkéreg időről-időre ismétlődő megemelkedése fel nem szakította a temetkezési helyeket.

A geológiatörténet nagykiterjedésű üledékes kőzetágyai tanúsítják ennek az elhalási folyamatnak a méreteit.

Az élet kétségtelenül a maga módján - szakadatlan evolúciós kísérletezés során - birkózott meg a magateremtette problémával.

Olyan fajok jöttek létre, melyek hulladékeltakarítóként abból éltek, hogy az értékes kulcselemeket kivonták az elpusztult tetemekből, mielőtt azok elsüllyedtek volna.

Más rendszerek bonyolult kémiai és fizikai hálózatokat hoztak létre, melyekkel összegyűjtötték a tenger ritka anyagait. Ezek később a nagyobb termelékenység érdekében összefogtak és együttműködést alakítottak ki.
Az összetettebb, közös tevékenységre képes hálózat teljesítőképessége és ereje felülmúlta a résztulajdonságok összességét, ezért az bizonyos fokig Gaia egyik megjelenési formájaként is felfogható.

Az ipari forradalom óta társadalmunk a létszükségleti anyagok hiánya és a helyi környezetszennyezés miatt komoly vegyi eredetű gondokkal került szembe.

Az ősi bioszféra valószínűleg hasonló problémákkal küzdött.

Az első találékony sejtes rendszer, miután először a maga, később a közösség javára elsajátította a cink környezetből való kinyerésének módját, valószínűleg tudtán kívül begyűjtötte a hasonló, de mérgező higanyt is. Az ilyen természetű tévedések minden bizonnyal a világ első környezetszennyezési baleseteihez vezettek.

Ahogyan általában, úgy ez a sajátos gond is a természetes kiválasztódás útján oldódott meg.
Ma már ismerünk olyan mikroorganizmusrendszereket, melyek képesek a higanyt és más mérgező elemeket azok illékony metilszármazékaivá átalakítani.

Minden bizonnyal ezek a szervezetek a mérgező hulladékok feldolgozásának legősibb eljárását alkalmazzák.

A környezetszennyezés - ellentétben azzal, amit gyakran hangoztatnak - nem az erkölcsi romlottság eredménye, hanem az életműködések elkerülhetetlen következménye.

A termodinamika második főtétele világosan kimondja, hogy az élő szervezet alacsony entrópiájú, bonyolult dinamikus rendszere csak úgy működhet, ha a környezet felé alacsony szintű termékeket és energiát választ ki.
A bírálat csak akkor állja meg a helyét, ha képtelenek vagyunk a kérdés megválaszolására világos, kielégítő és előnyös megoldást találni.
A fű, a bogarak vagy akár a gazdálkodó számára a tehéntrágya nem szennyezés, hanem értékes ajándék.
Egy ésszerű világban sem szűnne meg az ipari hulladék, hanem újra felhasználnák.
A jogi tilalom negatív, korlátokat szabó válasza éppoly ostobaságnak tűnik, mint a tehenek trágyakibocsátása ellen jogszabályt alkotni.

Sokkal komolyabb fenyegetést jelenthettek az ősi bioszféra egészségére nézve a bolygókörnyezet növekvő zavarai.

A metán szén-dioxiddá és a szulfidok szulfátokká alakulása az egyensúlyt a nagyobb savasság felé tolhatta volna el.
Ezt az élet nem bírta volna ki.

Nem tudjuk, hogyan oldódott meg ez a kérdés, de az viszont biztos, hogy - már amennyire méréseinkkel vissza tudunk nyúlni a múltba - a Föld mindig is a jelenlegi, kémiailag semleges állapotának közelében volt.
A Mars és a Vénusz igen savas összetételű, túlságosan is savas az élet bolygónkon létrejött formája számára.

Jelenleg az egész világra kiterjedő bioszféra évente 1000 megatonna ammóniát termel. Ez nagyjából megegyezik azzal a mennyiséggel, amire a kén- és nitrogénvegyületek természetes oxidációjából keletkező kén- és nitrogéntartalmú savak semlegesítéséhez szükség van.
Lehet, hogy az egybeesés csak véletlen, de lehet újabb szem is a Gaia létezését alátámasztó közvetett bizonyítékok láncában.

Az óceán sótartalmának pontos szabályozása éppoly létfontosságú, mint a kémiai semlegesség követelménye.

Ez azonban - mint a 8. fejezetben látni fogjuk - még bonyolultabb és különösebb ügy.

A felnövekvő bioszféra valami módon mégis szakértőjévé vált ennek a kiélezett szabályozási helyzetnek, mint ahogyan sok másiknak is.

Arra kell következtetnünk, hogy ha Gaia létezik, akkor beavatkozásának szükségessége éppoly sürgető volt az élet kezdetén, mint később bármikor.

Elkoptatott közhely az élet ősi szakaszáról, hogy az evolúció a fellelhető energia alacsony szintje miatt korlátozott volt és csak az oxigén légköri megjelenése után gyorsult fel, majd nyert teret az élet ma is létező változatos bőségében.
Ezzel szemben közvetlen bizonyítékunk van arra, hogy létezett egy összetett és sokoldalú, az összes lényeges ökológiai ciklust tartalmazó életközösség, még mielőtt a vázas felépítésű állatok a paleozoikus kor első szakaszában, a Kambriumban megjelentek volna.
Az igaz, hogy a hozzánk hasonló nagytestű mozgó teremtmények és egyes más állatok számára a szerves anyag belső égése és az oxigén kényelmes erőforrást jelentenek.
Annak azonban nincs biokémiai alapja, hogy miért kellene energiában szűkölködni redukáló, hidrogénből és hidrogéntartalmú molekulákból álló környezetben.

Nézzük meg, hogyan mehetett végbe a fordított energiajátszma.

A legősibb élőlények közül néhányan kövületnyomokat hagytak hátra, az ún. stromatolitokat. Ezek a lemezes felépítésű bio-üledékes vázak gyakran toboz vagy karfiol alakúak. Anyaguk mészkő vagy kovaföld. Ma úgy tekintik őket, mint mikrobatevékenység eredményeit. Néhányukat ősi, három eonnál öregebb, kovaszerű kőzetekben találták meg.
Általános formájuk azt sejteti, hogy a napfényt a mai kék moszatokhoz hasonlóan kémiai energiává átalakító, fotoszintetizáló élőlények termékei lehettek.
Egészében véve meglehetősen biztosra vehetjük, hogy az ősi élet egyes válfajai fotoszintézist végeztek, elsőrendű energiaforrásként a Nap sugárzását felhasználva, mivel más, elegendően erős, állandó és nagymennyiségű energia nem állt rendelkezésre.
A korszak heves radioaktivitása biztosíthatta volna a kellő erősségű energiát, de mennyisége csupán alamizsna volt a napsugárzáshoz képest.

Mint láttuk, az első fotoszintetizálók környezete valószínűleg hidrogénben és hidrogéntartalmú molekulákban gazdag redukáló környezet volt.
Az ott élő teremtmények képesek voltak különféle szükségleteik érdekében ugyanakkora kémiai potenciálgradienst létrehozni, mint a mai zöld növények.
Az a különbség, hogy jelenleg az oxigén a sejten kívül van, a táplálék és a hidrogénben gazdag anyag pedig belül, miközben feltételezhető, hogy eonokkal ezelőtt az egész fordítva volt.

Az ősidők egyes fajainak tápanyagai oxidáló anyagok lehettek. Nem feltétlenül szabad oxigén - ahogyan a ma élő sejtek sem tiszta hidrogénnel táplálkoznak -, hanem olyan anyagok, mint például a poliacetilénes zsírsavak, melyek hidrogénnel reakcióra lépve nagymennyiségű energiát szabadítanak fel.
Egyes talajbéli mikroorganizmusok termelnek még ehhez hasonló különös vegyületeket, amelyek megfelelnek az emberi sejtekben energiát raktározó zsíroknak.

Lehet, hogy ennek a fejetetejére állított biokémiának nincs valós alapja.

A lényeg az, hogy a napfény energiáját raktározott kémiai energiává átalakítani képes szervezetek még redukáló légkörben is bőséges kapacitással és szabad energiával rendelkeztek a legtöbb biokémiai folyamat véghezviteléhez.

A földtörténeti adatok azt mutatják, hogy hatalmas mennyiségű vastartalmú kéregkőzet oxidálódott az élet ősi színterén.
Ez bizonyíték lehet arra, hogy az eredeti bioszféra hidrogént termelt és fenntartotta ennek a gáznak és vegyületeinek - ammónia - megfelelő légköri mennyiségét. Utóbbi végül a hidrogén Világűrbe szökéséhez vezetett.
Ycas helyesen jegyezte meg a Nature höz írott levelében, hogy a hidrogén fokozott távozását a Földről biológiai beavatkozás magyarázhatja.

Nagyjából két eonnal ezelőtt a kéreg összes redukáló anyaga gyorsabban oxidálódott, mint ahogyan geológiailag megnyugodott.

Az aerob fotoszintetizáló lények tevékenysége végül a légköri oxigén felhalmozódásához vezetett.

Valószínűleg ez volt a földi élet egész történetének legkockázatosabb időszaka.

Oxigéngáz az anaerob világ légkörében - ez lehetett a legnagyobb levegőszennyezés, amit a bolygó valaha is átélt.

Képzeljük csak el egy olyan tengeri moszat hatását jelenkori bioszféránkra, ami a tengert sikeresen benépesítve az óceán bőséges kloridion-tartalmából napfény segítségével klórt állítana elő.
A klórtartalmú légkör pusztító befolyása a mai életre aligha lehetne rosszabb, mint az oxigéné volt az anaerob életre mintegy két eonnal ezelőtt.

Ez a fontos korszak jelentette a redukáló gázok - metán, ammónia - üvegházhatásának végét.

A szabad oxigén gyorsan reakcióba lépett velük és korlátozta felhalmozódásukat.
A metán jelenlegi mennyisége kicsivel egymilliomod térfogatrész felett van, ez túl kevés a bolygó melegen tartásához.

Mikor az oxigén két eonnal ezelőtt a légkörbe jutott, a bioszféra egy sérült tengeralattjáró személyzetéhez hasonlított, ahol egyrészt minden kézre szükség van a sérült és megrongált rendszerek kijavításához, ugyanakkor a levegőben a mérgező gázok növekvő aránya fenyeget.
A találékonyság azonban diadalmaskodott, a veszélyt leküzdötték.

Nem az emberi módon, helyreállítva a régi rendet, hanem a rugalmas gaiai módszerrel, alkalmazkodás és változás útján segítő baráttá formálva a gyilkos betolakodót.

Az oxigén legelső légköri megjelenése majdnem végzetes katasztrófát jelentett az ősi élet számára.

Túl nagy kérés lett volna, hogy vak véletlen útján kerülhessük el a megfagyás, felforrás, éhezés, savasság, komoly anyagcserezavarok vagy mérgezés miatti pusztulást.
De ha az ősi bioszféra már több volt, mint a fajok egyszerű gyűjteménye, és el tudta sajátítani az egész bolygóra kiterjedő szabályozás képességét, akkor könnyebb megértenünk, hogyan éltük túl azokat a veszélyes időket.

3. FEJEZET
Gaia megismerése

Képzeljük magunk elé a tisztára söpört, napsütötte tengerpartot, miután elvonult a dagály.

Az aranylón fénylő homok egyenletes, sima felszínt képez, melyen minden elszórt szemcse meglelte a helyét. Nem történik semmi.

A tengerpart a valóságban ritkán egészen sima, egyenletes és érintetlen, vagy legalábbis nem sokáig. A csillogó homokfelületet a meg-megújuló szél és a dagály folyamatosan újraformálja. Az események köre azonban behatárolható.

A szemünk elé táruló világban változást mindössze a szélfútta dűnék újabb alakja vagy az apály-dagály homokot át- meg átfodrozó hullámzása jelent.

Tételezzük fel, hogy a máskülönben érintetlen homokos tengerparton apró szépséghiba éktelenkedik.
Egy különálló homokhalom, melyről tüzetesebb vizsgálat után rögvest kiderül, hogy élő teremtmény műve. A gyanú árnyéka sem merülhet fel: homokvárat látunk.
Egymásra tornyozott csonkakúpokból álló szerkezete azonnal felfedi az építés - homokozóvödör -technikáját. A várárok, a felhúzható híd, a rácsos kapu már halványuló bekarcolt vázlata, ahogy a szél kiszárítja és alapállapotukba juttatja vissza a homokszemcséket, szintén jellegzetesek.

Úgyszólván programozva vagyunk a homokvár emberi építményként való azonnali felismerésére.

Ha azonban több bizonyíték kellene annak alátámasztására, hogy a homokdomb nem természetes képződmény, azt mondanánk, hogy nem illik bele a környezetbe.
A part többi része sima szőnyeg, a homokvár viszont még morzsolódik, emellett még egy gyermek homokerődje is túl bonyolult tervezésű és szerkezetű építmény és túlságosan is nyilvánvalóan célt szolgál, hogysem természeti erők véletlen képződménye lehetne.

Még a homok és homokvárak egyszerű világában is jól elkülöníthető négy állapot:

a jellegtelen semlegesség mozdulatlan állapota, a teljes egyensúlyi nyugalom (ami a Földön valójában soha nem létezett, mióta a Nap süt és energiát sugározva mozgásban tartja a levegőt, a tengert és így a homokszemeket is);

a fodrozott homokú tengerpart szélkavarta dűnéinek struktúrált, de még mindig élettelen, ún. "állandósult állapota";

a part, amint homokvár alakjában az élet jelét mutatja

és végül a negyedik, amikor az élet a homokvár építőjének formájában maga is jelen van a színen.

Az élettelen állandósult állapot és az élet jelenléte között elhelyezkedő harmadik rendezettségi fok fontos szerepet kap Gaia utáni kutatásunkban.

Az élő teremtmények építményei - noha élettelenek - gazdag információt nyújtanak építőik szükségleteiről és szándékairól.
Gaia létének nyomai éppoly ideiglenesek, mint a homokvár.
Ha a többi élőlény nem lenne állandóan jelen, javítgatva és újraformálva azt, ahogyan a gyerekek is új várakat építenek a parton, akkor Gaia nyomai hamarosan eltűnnének.

Hogyan tudjuk hát Gaia művét azonosítani és a természeti erők véletlen képződményeitől megkülönböztetni? Hogyan ismerjük fel magának Gaiának a jelenlétét?

Szerencsére nem állunk a felismerés minden eszköze vagy iránytűje nélkül.
Rendelkezünk néhány nyommal.

A múlt század végén Boltzmann elegánsan úgy határozta meg újra az entrópiát, mint a molekulaeloszlás valószínűségének mértékét.

Ez első pillantásra homályosnak tűnhet, de egyenesen elvezet ahhoz, amit keresünk.
Magába foglalja azt a tényt, hogy ha valahol nagyon valószínűtlen molekulaeloszlást találunk, az feltehetően maga az élet vagy annak egyik terméke.

Ha bolygóméretekben találunk ilyen eloszlást, esetleg Gaiát pillantottuk meg, a Föld legnagyobb élő teremtményét.

De milyen egy valószínűtlen molekulaeloszlás? - kérdezhetjük.

Sok lehetséges válasz van, közöttük olyanok, melyek meglehetősen keveset segítenek: valószínűtlen molekulák rendezett eloszlása (mint Ön, az olvasó) vagy közönséges molekulák valószínűtlen eloszlása (mint pl. a levegő).

Általánosabb érvényű és inkább kutatásunk javára szolgál az alábbi válasz: olyan eloszlás, ami kellőképpen különbözik a háttérállapottól ahhoz, hogy önálló egységnek tekinthessük.

A másik általános meghatározás szerint a valószínűtlen molekulaeloszlás olyan, aminek létrehozása az egyensúlyban lévő környezetből igényelne energiát. (Mint ahogy homokvárunk is felismerhetően különbözik egysíkú hátterétől és különbözőségének vagy valószínűtlenségének mértéke megegyezik az entrópiacsökkenéssel, illetve azzal a céltudatos élettevékenységgel, amit megtestesít.)

Láthatjuk már, hogy Gaia felismerése azon múlik, vajon találunk-e olyan szélsőséges valószínűtlenségeket a molekulák bolygóméretű eloszlásában, melyek kétségkívül egyaránt különböznek az állandósult állapottól és az elméleti egyensúlyi helyzettől is.

Segíteni fogja kutatásunkat, ha először tiszta képet alkotunk arról, hogyan nézne ki a Föld teljes egyensúlyban és élettelen állandósult állapotában.

Tudnunk kell azt is, hogy mit értünk kémiai egyensúly alatt.

A nem-egyensúlyi állapot olyan, amiből - legalábbis elvben - lehetséges energiát nyerni, mint például amikor homokszemcsék áramlanak egy magasan fekvő pontról egy alacsonyan fekvőig.
Egyensúlyban minden azonos szinten helyezkedik el, nincs több energia.
homokszemek világában valamennyi alkotórészecske gyakorlatilag ugyanolyan vagy nagyon hasonló anyagból van.
A való világban száznál több kémiai elem létezik és ezek az egymáshoz kapcsolódás sokféle módjával rendelkeznek. Néhányuk - szén, hidrogén, oxigén, nitrogén, foszfor és kén - képes majdnem végtelen számú változatban egyesülni és összekapcsolódni.

Többé-kevésbé ismerjük viszont a levegőben, a tengerben és a felszín kőzeteiben az elemekrészarányát. Ismerjük az elemek vegyülésekor és vegyületeik összekapcsolódásakor felszabaduló energia mennyiségét is.

Így, ha feltételezzük valamilyen véletlen zavarforrás tartós meglétét (a homokvilág szeszélyes szele) akkor ki tudjuk számítani a kémiai vegyületek eloszlását a legalacsonyabb energiájú állapotban, vagyis ott, ahol kémiai reakciók útján további energia már nem nyerhető.

Ha a fenti számítást - természetesen számítógép segítségével - elvégezzük, akkor kiderül hogy kémiai egyensúlyban a világ az 1. táblázatban ábrázolt képet mutatja.

(kimaradt táblázat)

Sillen, neves svéd vegyész számította ki először, mi lenne az eredménye annak, ha a Föld anyagait termodinamikai egyensúlyba hoznánk.
Azóta sokan követték és lényegében megerősítették eredményeit.

Ennél a feladatnál a képzelet a számítógép segítségével szabadon szárnyalhat. A gép hűséges és engedelmes szolgaként elvégzi a rengeteg fárasztó számítást.

Földi méretekben el kell fogadnunk néhány végletesen elméleti megszorítást ahhoz, hogy az egyensúlyi állapotot elérhessük.
Képzeljük el, hogy a Földet egy óriási edénybe helyezzük, az edényt tökéletesen lezárjuk majd - mint valamilyen kozmikus méretű lombikban - 15 C fokon tartjuk.
Ezután az egész bolygót addig keverjük, míg valamennyi lehetséges kémiai reakció végbemegy. A felszabaduló energiát elvonjuk, így a hőmérséklet állandó marad.
Végül olyan világot kapunk, amit egyenletesen fodrok és hullámok nélküli óceán borít. A fölötte elhelyezkedő légkör szén-dioxidban gazdag, oxigén és nitrogén viszont nincs benne. A tenger nagyon sós, a fenék talaja kovaföldből, szilikátokból és agyagásványokból áll.
Kémiai egyensúlyban lévő világunk formájánál és pontos vegyi összetételénél fontosabb az, hogy ilyen világban semmiféle energiaforrás nem létezik.
Nem esik eső, nem fúj a szél, nincs apály-dagály, sem energiatermelő vegyi folyamatok.

Nagyon fontos annak a megértése, hogy egy ilyen világ - noha meleg, nedves és el van látva az élet összes kellékével - soha nem hordozhat életet.

Az élet fennmaradásához a Nap folyamatos energiaáramlására van szükség.

Ez a képzeletbeli egyensúlyi világ az alábbi lényeges pontokban különbözik a lehetséges, valóságos, de élettelen Földtől:

a valóságos Föld tengelye körül forog, ugyanakkor kering a Nap körül, kitéve ezáltal a sugárzó energia erőteljes áramának, ami - némi radioaktív sugárzást is tartalmazva - képes a légkör külső rétegeiben lévő molekulákat szétbontani.

Belseje forró, amiről a Földet is létrehozó nukleáris robbanás kataklizmájának törmelékéből származó radioaktív elemek bomlása gondoskodik.

Lenne felhő, eső és valószínűleg szárazföld is. A Nap jelenlegi kisugárzását alapul véve sarki jégtakaró nem valószínű, mivel az állandósult állapotú élettelen világ szén-dioxidban a valóságos mai világunknál gazdagabb lenne, következésképpen lassabban adná le a hőt.

A valóságos, de élettelen világban a légkör külső részein megjelenhetne a víz elbomlásából származó kevés oxigén, a könnyű hidrogénatomok pedig a világűrbe távoznának.

Az még bizonytalan és vitatott kérdés, hogy pontosan mennyi lenne az oxigén. Ez attól függ, milyen sebességgel jutnának redukáló anyagok a Föld belsejéből a kéregbe és attól is, mennyi hidrogén kerülne vissza a világűrből.

Abban viszont biztosak lehetünk, hogy oxigén csak nyomokban lenne jelen, ahogyan jelenleg ez a Marson van.

Ebben a világban lenne hajtóerő, a vízikerekek és szélmalmok működnének, de ritkán akadna kémiai energia.
Semmi tűzgyújtáshoz hasonló dolgot nem lehetne véghezvinni: Mégha fel is halmozódna oxigén a légkörben, akkor sem volna üzemanyag, ami égjen.
Ha lenne is, legkevesebb 12% oxigénre van szükség a légkörben a tűzgyújtáshoz. Ez pedig sokkal több, mint az élettelen világban nyomokban található mennyiség.

Noha az élettelen, állandósult állapotú világ különbözik az egyensúlyban lévőtől, az eltérés közöttük kisebb, mint bármelyikük és a mai, lakott világunk között.

A levegő, a tenger és a szárazföld vegyi összetételében jelentkező jókora különbségek későbbi fejezetek témái.

Itt most az érdekel minket, hogy a Földön mindenütt található kémiai energia, és a legtöbb helyen lehet tüzet gyújtani.

Valójában mindössze 4%-os légköri oxigénszint-növekedésre lenne szükség ahhoz, hogy a világot tűzvész fenyegesse.
25%-os oxigéntartalomnál még a nedves növényzet is folyamatosan égne, miután meggyulladt. A villám okozta erdőtűz mindaddig fennmaradna, amíg lenne éghető anyag.
A gazdagabb oxigéntartalmuk miatt üdítő levegőjű világokról szóló tudományos-fantasztikus történetek valóban a képzelet szüleményei. A hősök űrhajójának leszállása elpusztítaná a bolygót.

A tűz és a kémiai szabadenergia meglétének boncolgatása nem üres szócséplés vagy piromániás hajlam.

Oka az, hogy a felismerhetőség - kémiai megfogalmazásban a szabadenergia - például a tűz gyújtásából nyerhető energia- erősségével mérhető.
Egyedül e mérték alapján is világunk még élettelen részein is felismerhetően különbözik az egyensúlyi és az állandósult állapotú világoktól.

A homokvárak egy nap eltűnnének a Földről, ha nem lennének gyerekek, akik felépítik őket.
Ha az élet elpusztulna, akkor a tüzeket meggyújtó szabad energia is majdnem olyan gyorsan eltűnne, párhuzamosan az oxigén légkörből való elfogyásával.

Ez nagyjából egymillió éves időszak alatt menne végbe, ami semmi egy bolygó életében.
Érvelésünk sarkalatos pontja tehát a következő:

ahogyan majdnem biztosra vehetjük, hogy a homokvárat nem a szél vagy a hullámok élettelen folyamatai hozták létre, úgy igaz ez a földfelszín és a légkör azon kémiai változásaira is, melyek lehetővé teszik a tűzgyújtást.

Rendben van, mondhatnák, Ön meggyőző példával támasztja alá azt az elképzelést, miszerint világunk sok élettelen jellegzetessége - például a tűzgyújtás lehetősége - az élet jelenlétének közvetlen következménye.
De mennyiben segít ez nekünk Gaia megtalálásában?

Azt felelem, hogy ahol ezek az egyensúlytól való jelentős eltérések kiterjednek az egész bolygóra - mint például az oxigén és metán jelenléte a levegőben vagy fáké a Földön - ott valami olyasmit pillantottunk meg bolygóméretekben, ami képes igen valószínűtlen molekulaeloszlást fenntartani és állandósítani.

Azok az élettelen világok, melyek modelljeit a jelenlegi világunkkal való összehasonlítás kedvéért alkottam meg nincsenek túl pontosan meghatározva, és a geológusok az elemek és vegyületek eloszlását megkérdőjelezik.
Természetesen lehet arról vitatkozni, hogy mennyi nitrogént tartalmaz valamelyik élettelen világ. Különösen érdekes lenne többet tudni a Marsról és nitrogéntartalmáról, valamint arról, vajon ez a gáz nitrátok és más nitrogénvegyületek alakjában a felszínen található-e kötött formában, esetleg - ahogyan Michael AlcElroy, a Harvard Egyetem professzora feltételezte - a Világűrbe szökött.

A Mars kiválóan megfelelhetne az élettelen állandósult állapotú világ prototípusának.

A fenti bizonytalanságok miatt vizsgáljuk meg az élettelen, állandósult állapotú világ kialakulásának két további módját, majd hasonlítsuk azokat össze a már tárgyalt modellel.

Fogadjuk el, hogy a Mars és a Vénusz valóban élettelen és helyezzünk el közöttük egy feltételezett, élettelen bolygót.

E bolygó kémiai és fizikai tulajdonságainak viszonyát szomszédaihoz talán úgy képzelhetjük el legjobban, mint egy Finnország és Líbia között félúton elhelyezkedő országét.
A 2. táblázat a Mars, a jelenlegi Föld, a Vénusz és az elméleti, élettelen Föld légköri összetételét mutatja.

(kimaradt táblázat)

A másik módszer annak a feltételezése, hogy valóra válik a bolygónk küszöbönálló végzetét jövendölő jóslatok valamelyike és a földi élet egészen az utolsó mélyen eltemetett anaerob baktériumspóráig maradéktalanul elpusztul.

Mindeddig az elképzelt világvégék egyikének sem volt még halvány esélye sem ilyen mértékű pusztítás véghezvitelére.

Tételezzük azonban fel, hogy a dolog mégis sikerül.
Ahhoz azonban, hogy a kémiai kép változását végig nyomonkövethessük, miközben a Föld egészséges, élő bolygóból halott világgá válik, találnunk kell egy folyamatot, ami az életet a fizikai környezet megváltoztatása nélkül távolítja el a színről.

Sok környezetvédő balsejtelmei ellenére majdnem megoldhatatlan feladat megfelelő gyilkost találni.

Vegyük például az aeroszolok állítólagos fenyegetését az ózonrétegre, aminek megsemmisülése lehetővé tenné, hogy a Nap gyilkos ultraibolya sugárzása az egész földi életet elpusztítsa.

Az ózonréteg teljes vagy részleges eltűnésének ismerjük a kellemetlen következményeit.
Az embert is beleértve sok faj kerülne nehéz helyzetbe, néhányuk pedig elpusztulna.
A zöld növények - a táplálék és oxigén elsődleges forrásai - károsodhatnak.
A kékmoszatok néhány faja viszont, melyek - mint nemrég kimutatták - az ősidők és a mai tengerpartok elsődleges energiaátalakítói, képesek erősen ellenállni a rövidhullámú ultraibolya sugárzásnak.

Az élet bolygónkon nagyon szívós, erős és alkalmazkodóképes egység, aminek mi csak töredékét alkotjuk.

Legfontosabb részei valószínűleg a kontinentális talapzatok fenekén és a szárazföldi talajban élnek.
A nagyméretű növények és állatok viszonylag jelentéktelenek.
Ezek azokhoz az elegáns üzletemberekhez vagy csillogó manökenekhez hasonlítanak, akik bemutatják egy cég termékeit.
Talán vonzóak, de nem elsőrendű fontosságúak.

A talaj és tengerfenék mikrobaéletének szívós és megbízható munkásai az ultraibolya sugárzás bármilyen elképzelhető szintje ellen védve vannak - egyszerűen környezetük átlátszatlansága miatt.

A nukleáris sugárzás halált okoz. Ha egy közeli csillag szupernovává válna és felrobbanna, vajon nem sterilizálná-e a Földet a kozmikus sugarak áradata? Vagy mi történne akkor, ha a Földön felhalmozott nukleáris fegyverek valamilyen világháborúban szinte egyidőben robbannának fel?
Minket és a nagyobbtestű állatokat ez megintcsak komolyan érintene, de kétséges, hogy az egysejtű élet egyáltalán tudomást szerezne az eseményről.

Rengeteg ökológiai vizsgálatot folytattak a Bikini korallzátonyon annak felderítésére, hogy az ott folytatott robbantási kísérletekből eredő erős radioaktív sugárzás kedvezőtlenül befolyásolta-e a korallsziget életét.
Kiderült - dacára a tenger és a szárazföld folyamatos radioaktivitásának - hogy a sugárzásnak kevés hatása volt a térség ökológiájára.
Kivételt képeztek azok a területek, ahol a robbantások a felső talajréteget is elpusztították és csak csupasz sziklát hagytak.

1975 vége felé az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiája egy nyolc, tekintélyes tagból álló bizottság jelentését adta ki. A bizottság munkáját a nukleáris robbantások és utóhatásuk szakértői közül kiválasztott negyvennyolc más tudós segítette.

A jelentés szerint a földi nukleáris fegyverkészlet felének - mintegy 10000 megatonnának - felhasználása egy nukleáris háborúban rövid távon csekély, harminc éven belül pedig elhanyagolható hatással lenne az emberi és ember által létrehozott ökoszisztéma legnagyobb részére.
Természetesen mind az agresszor, mind az áldozat katasztrófális helyi pusztítást szenvedne el, de a harcoktól távoli területeken, különösen pedig a bioszféra szempontjából kiemelten fontos tengeri és tengerparti ökoszisztémákban kevés zavar keletkezne.

Mindmáig úgy tűnik, hogy a jelentés érdemben mindössze egyetlen tudományos szempontból bírálható, nevezetesen azon állítása miatt, ami szerint a legjelentősebb bolygóméretű hatás az ózonréteg részleges pusztulása lenne a nitrogén-oxidok miatt, melyek a nukleáris robbanásokból felszabaduló hő hatására keletkeznének.
A jelenlegi vélekedések szerint ez az állítás hibás, mivel a sztratoszféra ózonrétegét a nitrogén-oxidok kevéssé befolyásolják.

A jelentés elkészültekor persze szokatlan méretű és aránytalan aggodalom uralkodott Amerikában a sztratoszféra ózonrétege miatt. A végén ez akár előrelátásnak is bizonyulhat, abban az időben azonban nem volt más - és ma is így áll a dolog - mint csupán gyatra bizonyítékokon alapuló feltételezés.
A hetvenes években még mindig úgy tűnik, hogy a kiterjedt nukleáris háború - noha nem lenne kevésbé borzalmas a résztvevők és szövetségeseik számára - nem válna a sokszor ábrázolt globális pusztulássá és minden bizonnyal kevéssé érintené Gaiát.

A jelentést politikai okokból bírálták - teszik ezt ma is. Felelőtlennek ítélték, mint olyasmit, ami akár bevetésre is bátoríthatja a bombapárti katonai vezetőket.

Látjuk, hogy az élet elpusztítása anélkül, hogy bolygónkat fizikailag megváltoztatnánk, majdnem lehetetlen.
Kísérletünk számára csak tudományos-fantasztikus lehetőségek maradnak.
Állítsuk össze tehát azt a forgatókönyvet, melyben a földi élet egészen az utolsó mélyretemetett spóráig elpusztul.

Dr. Nagyon Kíváncsit, a neves tudóst hatékony és sikeres mezőgazdasági kutatási szervezet alkalmazza.
Nagyon megrázták egy vizsgálóbizottság jelentésének megdöbbentő képei a fejlődő országok éhező gyerekeiről.
Elhatározta, hogy tehetségét és tudományos jártasságát a világ élelmiszertermelése növelésének szenteli, különös tekintettel azokra a fejletlen területekre, ahol a jelentés képei is készültek.
Munkaterve azon az elképzelésen alapul, hogy ezeknek az országoknak az élelmiszertermelését többek között a trágyázás hiánya hátráltatja. Tudja, hogy az ipari államok körülményesnek tartják a használható mennyiségű egyszerű műtrágya (nitrátok, foszfátok) gyártását és helyszínre szállítását.
Tudja azt is, hogy a műtrágyák kizárólagos használatának hátrányai is vannak. Ehelyett azt tervezi, hogy génmanipuláció segítségével nitrogénmegkötő baktériumok igen hatékony törzsét fejleszti ki. Ezzel az eszközzel a légköri nitrogén közvetlenül a talajba juttatható, bonyolult vegyipari technológia és a talaj természetes kémiai egyensúlyának felborítása nélkül.
Dr. Kíváncsi sokéves türelmes kísérletezést folytatott számos sokat ígérő törzzsel, melyek a laboratóriumi földdarabkákon csodát műveltek, de kudarcot vallottak mihelyt átkerültek a trópusi kísérleti helyszínekre.
Mindaddig kitartott azonban, míg egy nap véletlenül meg nem hallotta egy odalátogató agrárszakembertől, hogy Spanyolországban foszfátszegény talajban is jól fejlődő kukoricatörzset tenyésztettek ki.
Dr. Kíváncsi nyomon volt.
Úgy vélte, ilyen talajban a kukorica valószínűleg nem lenne képes segítség nélkül növekedni. Vajon lehetséges, hogy egy olyan baktériummal működik együtt, ami- hasonlóan a lucerna gyökerén élő, a levegő nitrogénjét megkötő fajhoz - a kukorica számára összegyűjti a talaj foszfátjait?
Dr. Kíváncsi a következő szabadságát Spanyolországban töltötte, annak a mezőgazdasági központnak a közelében, ahol az említett kukoricafajtával dolgoztak.
Spanyol kollégáival előzetesen egyeztette látogatását és napirendre tűzték a kérdés megvitatását. Találkoztak, megbeszéléseket folytattak és mintákat cseréltek.
Dr. Kíváncsi művelésbe vette a kukoricát és kitenyésztett belőle egy mozgásra képes mikroorganizmust, ami sokkal hatékonyabban tudta kivonni a foszfátokat a talajrészecskékből, mint bármi más, általa valaha is ismert szervezet.
Az ő képességeivel rendelkező embernek nem esett nehezére, hogy megnövelje az új baktérium alkalmazkodóképességét úgy, hogy az más terményekkel is együtt élhessen - elsősorban a trópusi területek legfontosabb élelemforrásával, a rizzsel.
A Phosphomonas kíváncsicus-szal kezelt gabonafélékkel az angliai területeken folytatott első kísérletek meglepően sikeresek voltak.
Valamennyi kísérletbe bevont termény hozama lényegesen nőtt. Ráadásul egyik helyen sem bukkantak semmilyen ártalmas vagy kedvezőtlen hatásra.
Az Észak-Queensland-i mezőgazdasági állomáson eljött a trópusi kipróbálás napja.
A P. kiváncsicus tenyészetet higított formában, mindenféle ünnepélyesség nélkül a kísérleti rizsföldre permetezték.
Itt azonban a baktérium nemet mondott a gabonával tervezett esküvőre, és izgalmasabb, házasságon kívüli kapcsolatot létesített a rizsföld vízfelületén élő szívós és önellátó kékmoszattal.
Vidáman növekedtek együtt, húszpercenként megduplázódva a meleg trópusi környezetben, miután a levegő és a víz minden szükségeset biztosított számukra. Az apró ragadozó szervezetek normális esetben korlátozták volna a fejlődést, de ez most nem történt meg. A környezetből való foszforelvonás azt minden másra alkalmatlanná tette.
A szóbanforgó rizsföld és a körülötte lévő összes többi terület órákon belül kövér kacsák szivárványszínekben rikító, zöldes hab borította úsztatójához hasonlított.
Feltűnt, hogy valami nagyon rosszul megy és a tudósok hamarosan felfedezték a P. kíváncsicus és az alga kapcsolatát.
A veszélyt ritka gyorsasággal megsejtve intézkedtek, hogy szórják be a rizsvetés egész területét és az elvezető csatornákat gyomirtóval, a burjánzás elpusztítására.
Aznap Dr. Kíváncsi és ausztrál kollégái későn és aggodalmaktól gyötörve kerültek ágyba.
A hajnal a legrosszabb balsejtelmeiket igazolta.
Az új növényözön élő patinaként borította be egy kis patak felszínét, egymérföldnyire a rizsföldektől és csak néhány mérföldnyire a tengertől.
Ismét bevetettek minden gyomirtószert azokon a helyeken, ahol csak az új élő szervezet előfordulhatott. A queenslandi állomás igazgatója kétségbeesetten, de hiábavalóan próbálta a kormányt meggyőzni, hogy azonnal ürítsék ki a területet és hidrogénbomba bevetésével sterilizálják, mielőtt a növekedés ellenőrizhetetlenné válna.

Két nap múlva az algaburjánzás kezdett kiterjedni a part menti vizekre és addigra már túl késő volt. Egy héten belül a Carpentaria-öböl felett hat mérföld magasságban repülő utasok tisztán láthatták a zöld szennyeződést.
Hat hónapon belül az óceán nagyobbik felét és a szárazföld jórészét beborította a zöld nyálka, telhetetlenül zabálva a halott fákat és az alattuk pusztuló állati életet.

Ekkorra Gaia halálosan megroppant. Ahogy túlságosan is gyakran halunk meg hibás sejtjeink ellenőrizetlen növekedése és elburjánzása miatt, úgy lépett a rákos alga-baktérium az egészséges, élő bolygót alkotó sejtek bonyolult változatainak helyébe.
A létfontosságú közös feladatokat végző teremtmények majdnem végtelen sorát egyhangú, falánk hab váltotta fel, ami nem ismert mást, csak a kielégíthetetlen zabálást és burjánzást.

Az űrből szemlélve a Föld zölddel pettyezett halványkékké vált. Mivel Gaia haldoklott, összeomlott a felszín és légkör összetételét az élet számára optimumon tartó kibernetikus szabályozás is.
Az ammónia biológiai előállítása már régen megszűnt. A bomló anyagok - beleértve az alga hatalmas mennyiségeit is - kénvegyületeket termeltek melyek a légkörben kénsavvá oxidálódtak.
A szárazföldre hulló eső egyre savasabb lett, tartósan lakhatatlanná téve azt a bitorló számára.
A létfontosságú elemek hiánya fokozatosan kezdte kifejteni hatását, az algaburjánzás fokozatosan gyengült, majd csupán néhány félreeső területre korlátozódott, ahol még volt egy darabig tápanyag.

Nézzük hát, hogyan haladna a megroppant Föld lassan de elkerülhetetlenül sivár állandósult állapota felé.

Az idő nagyságrendje persze millió éves vagy akár nagyobb is lehet.
A viharok, a Nap és a kozmikus sugárzás tovább bombáznák védtelen világunkat és megbontanák a stabilabb kémiai kötéseket, lehetővé téve számukra, hogy az egyensúlyi állapothoz közelebb álló formákat képezzenek.
A létrejövő reakciók legfontosabbika az volna, amelyik az oxigén és az elpusztult szerves anyag között lépne fel.
A szerves anyag fele oxidálódna, a maradékot eltemetné a sár és a homok. Ez a folyamat az oxigénmennyiség töredékét használná csak fel.
Lassúbb, de hatásosabb lenne az oxigén kapcsolódása a vulkánok redukált gázaihoz és a levegő nitrogénjéhez.
Mialatt a Földet salétromsavas és kénsavas esők mosnák, az élet által mészkő és kréta formájában megkötött szén-dioxid visszakerülne a légkörbe.

Amint az előző fejezetben elmondtuk, a szén-dioxid úgynevezett "üvegház-gáz".
Ha kis mennyiségben van jelen, növekménye arányos a levegő hőmérsékletére gyakorolt hatásával, azaz - ahogyan a matematikusok mondják - az összefüggés lineáris. Ahogy azonban a levegő szén-dioxid koncentrációja eléri vagy meghaladja az egy százalékot, új, nemlineáris hatás lép be és a hőmérséklet gyorsan emelkedik. A szén-dioxidot megkötő bioszféra hiányában az arány valószínűleg meghaladná az egy százalékot. A Föld gyorsan a víz forráspontja közelébe melegedne.
A növekvő hőmérséklet meggyorsítaná a kémiai reakciókat és siettetné a kémiai egyensúly felé történő mozgást.
Időközben a sterilizáló forró víz eltüntetné a pusztító alga összes nyomát.

Jelenlegi világunkban a vízgőz a rendkívül alacsony hőmérséklet miatt a felszintől mintegy kétmérföldes magasságban olymértékben csapódik ki a levegőből, hogy mindössze egymilliomod résznyi marad. Ennek a csekély felfelé haladó töredéknek - ami később bomlása során oxigént termel - lassú mozgása miatt nincs jelentősége.
A forró tengerek vad időjárása azonban valószínűleg akkora viharfelhőket képezne, melyek egészen az atmoszféra felső rétegébe nyúlnának, növelve annak nedvességét és hőmérsékletét.
Ez azután a víz további gyors bomlását, a keletkezett hidrogén világűrbe távozását és az oxigén gyorsabb termelődését segítené elő. Még több oxigén létrejötte gyakorlatilag eltávolítaná a nitrogént a légkörből. Az atmoszféra végül szén-dioxidból, vízgőzből és némi oxigénből állna, valamint a ritka argongázból és rokonaiból, melyek nem játszanak kémiai szerepet.
A Földet állandóan ragyogó fehér felhő boritaná - egy második Vénusz, csak nem olyan forró.

A teljes egyensúly beállása más úton is végbemehet.

Ha az alga telhetetlen növekedése során nagyrészt elfogyasztaná a légköri szén-dioxidot, akkor a Föld a visszafordíthatatlan lehűlés útjára léphet.
A szén-dioxid felesleg túlmelegedéshez vezethet, légköri hiánya viszont gyors lehűlést idézhet elő.
A bolygó legnagyobb részét hó és jég borítaná, megfagyasztva az utolsó, túl rámenős életformát.
Oxigén és nitrogén vegyülése továbbra is végbemenne, csak lassabban.
Végeredményként többé-kevésbé fagyott bolygót kapnánk, alacsony nyomású, ritka szén-dioxid és argon légkörrel, valamint oxigén és nitrogén nyomaival.
Más szavakkal: mint a Mars, csak nem olyan hideg.

Nem tudhatjuk biztosan, melyik változat valósulna meg. Ami biztos, Gaia intelligens hálózatának bonyolult vezérlő- és szabályozórendszere teljes elpusztítása után nincs visszaút.

Az élettelen Föld nem lenne többé minden szabályt megszegő, színpompás különc, hanem állandósult állapotában józanul beállna a sorba halott fivére és nővére, a Mars és a Vénusz közé.

Emlékeztetném Önöket arra, hogy az előző történet a képzelet szüleménye.
Tudományos modellként elfogadható, de csak akkor, ha a feltételezett baktérium stabilan fennmaradhat és korlátozás, ellenállás nélkül fejtheti ki agresszióját.

Mikroorganizmusok génmanipulációja azóta folyik az emberiség javára, mióta sajt és bor előállítására háziasították őket.
Mint a területen gyakorlott bármelyik szakember megerősítheti - és ezt valóban minden gazdálkodó tudja - a háziasítás nem tesz alkalmassá vad körülmények elviselésére.
A közvéleményben a déenes-re is kiterjedő génmanipulációkkal kapcsolatban igen erős az aggodalom, így épp ideje volt, hogy nem kisebb szaktekintély, mint John Postgate erősítse meg: ez a kis tudományos-fantasztikus történet valóban csak a képzelet szüleménye.

A valóságos életben rengeteg tilalom kerül a genetikai kódba, az élő sejtek közös nyelvébe.
Szükség van bonyolult biztonsági rendszerre annak érdekében, hogy a ritka, törvényen kívüli fajok ne válhassanak hirtelen bűnözőszindikátussá.

Az élet története során az életképes genetikai kombinációk mikroorganizmusok számtalan nemzedékén keresztül kerültek kipróbálásra.

Hosszú ideje tartó folyamatos, szabályos létünk talán valamilyen újabb gaiai szabályozási módszernek tulajdonítható, ami gondoskodik arról, hogy a csalók sose kerülhessenek túlsúlyba.

4. FEJEZET
Kibernetika

Norbert Wiener amerikai matematikus használta először hétköznapi értelemben a "kibernetika" szót (a görög kormányos - kübernétesz alapján) a gépek és élő szervezetek irányító és kommunikációs önszabályozó rendszereivel foglalkozó tudományág jelölésére.

A származtatás nyílvánvalónak tűnik, mivel a legtöbb kibernetikai rendszer elsődleges feladata tartani valamilyen, előre meghatározott cél felé mutató optimális irányt, változó feltételek között.

Tapasztalatainkból régóta tudjuk, hogy a stabil tárgyaknak széles alapjuk van, tömegük legnagyobb része pedig alacsonyan helyezkedik el.
Mégis, ritkán csodálkozunk el azon a figyelemreméltó képességünkön, hogy tudunk egyenesen állni, noha csak ízületekkel ellátott lábszárunk és keskeny lábfejünk támogat.
Az a tény, hogy képesek vagyunk még meglökve vagy mozgó felszínen - hajón, buszon - is állva maradni, egyenetlen terepen elesés nélkül sétálni és futni, képesek vagyunk magunkat melegben hidegen illetve hidegben melegen tartani, egyaránt példa valamilyen kibernetikai folyamatra.
Ezekkel a tulajdonságokkal kizárólag élőlények és magasan automatizált gépek rendelkeznek.

Némi gyakorlattal himbálódzó hajón is egyenes helyzetben maradhatunk, mert izmainkban, ízületeinkben és bőrünkben egész sor érző idegsejttel rendelkezünk. Feladatuk az agy folyamatos információ-ellátása testünk különböző részeinek mozgásáról, térbeli helyzetéről és a rájuk állandóan ható környezeti erőkről.
Rendelkezünk egy pár fülünkhöz kapcsolódó egyensúlyszervvel is, melyek vízszintezőként működnek.
Mindkettőben buborék mozog folyadékközegben, érzékelve a fej bármilyen helyzetváltoztatását.
Van szemünk is a látóhatár megfigyelésére és az ahhoz viszonyított helyzetünk megállapítására.
mindezeket az információkat az agy dolgozza fel- rendszerint nem tudatos szinten - majd azonnal összeveti azokat az éppen szándékolt testtartással. Ha elhatározzuk,hogy a hajó mozgása ellenére egyenesen állunk - esetleg azért, hogy távcsövön keresztül szemléljük a távolodó kikötőt -, akkor az agy ezt a választott tartást vonatkoztatási pontként használja, és ezzel veti össze a hajó bukdácsolásából eredő eltéréseket.
Érzékszerveink folyamatosan értesítik helyzetünkről az agyat, onnan pedig állandóan kiigazító utasítások jutnak az izmok mozgatóidegeihez.
Ahogy a függőleges helyzetből kimozdulunk, úgy változik az izmok nyújtása-hajlítása is az egyenes testtartás érdekében.

A cél és a tényleges helyzet összevetésének eme folyamata, a hiba érzékelése, majd kijavítása az ellenirányú behatás pontos alkalmazásával teszi lehetővé a felegyenesedett tartást. Egy lábon egyensúlyozni vagy járni nehezebb és megtanulása tovább tart, a kerékpározás pedig még ravaszabb dolog, de az egyenes járást biztosító aktív szabályozási folyamat révén ez ugyanúgy második természetünkké válhat.

Érdemes az egyszerű egyhelyben állás során működő finom mechanizmusokat kiemelni. Ha az izmok által kifejtett korrekciós erő - miközben alattunk billeg a fedélzet - például túl nagy, akkor könnyen az ellenkező irányba lendülhetünk, az ijedt túlkompenzálás pedig az imbolygás eredeti irányába lökhet minket. Ez hintázást okozhat, ami hamar felboríthat bennünket, de legalábbis kudarcra ítéli azt a célunkat, hogy egyenesen álljunk.

A kibernetikai rendszerekben az ilyen instabilitások és lengések túlságosan is jól ismertek.

Létezik egy beteges állapot, az "intenciós remegés". Ennek során a szerencsétlen beteg, mikor ceruzáért nyúl, mellékap, majd túlkompenzál és ide-oda imbolyog, miközben egyszerű szándéka kudarcot vallott.

Nem elég valamilyen erőt egyszerűen szembeállítani a céltól eltérítő ellenerővel, hanem a kettőt egyenletesen és pontosan össze kell hangolni, ha sikert akarunk elérni.

Mi köze ennek Gaiához? - gondolhatják most.
Valószínűleg rengeteg.

Minden élőlény - a legkisebbtől a legnagyobbig - egyik legjellegzetesebb tulajdonsága, hogy képes olyan rendszerek kifejlesztésére, működtetésére és fenntartására, melyek célt tűznek maguk elé, majd a fokozatos megközelítés kibernetikai módszerével annak elérésére törekszenek.

Ha találnánk egy ilyen, bolygóméretekben működő rendszert, aminek célja az élet számára optimális fizikai és kémiai feltételek létrehozása és fenntartása, akkor ez Gaia létének bizonyára meggyőző igazolását jelenthetné.

A kibernetikai rendszerek körkörös logikával dolgoznak, ami szokatlan és idegen lehet azoknak, akik a hagyományos lineáris logika ok-okozat összefüggésében való gondolkodást szokták meg.

Kezdetnek ezért tekintsünk át néhány olyan egyszerű műszaki rendszert, melyek a kibernetikát alkalmazzák valamilyen kiválasztott állapot fenntartására.
Vegyük például a hőmérséklet- szabályozást.

Manapság a legtöbb háztartásban van konyhai tűzhely, villanyvasaló és fűtési rendszer.
Valamennyi ilyen készülék feladata a megkívánt és megfelelő hőmérséklet fenntartása.
A vasaló legyen elég meleg ahhoz, hogy simítson, ne pedig gyűrjön, a tűzhely ne megégesse, hanem megfőzze az ételt, a fűtés pedig tartsa a lakást kellemesen melegen, az ne legyen se hideg, se túlfűtött.

Vizsgáljuk meg a tűzhelyt közelebbről. Van burkolata, amit úgy terveztek, hogy képes legyen a hőt úgy megőrizni, hogy ne adja le túl gyorsan a konyha felé.
Emellett tartalmaz egy vezérlőrészt és fűtőelemeket, és egy alkatrészt, amit termosztátnak hívnak.
Ennek az eszköznek - ellentétben a szobahőmérővel - nem a hőmérséklet leolvasható kijelzése a feladata. Szerkezete ehelyett a megkívánt hőmérséklet elérésekor kapcsolót működtet. Az elérendő hőmérsékletet a vezérlőegységen lévő osztásokkal ellátott tárcsával állítjuk be. A vezérlőegység közvetlen összeköttetésben van a termosztáttal. A jól tervezett tűzhely lényeges és talán meglepő tulajdonsága, hogy képes a főzésnél valaha is szóbajöhető hőmérsékletet jóval meghaladó érték elérésére is, másképpen a kívánt hőmérséklet túl hosszú idő alatt állna be.
Amikor például a tárcsát 150 fokra állítjuk és a tűzhelyt bekapcsoljuk, akkor a fűtőelemek teljes energiára kapcsolnak - gyakran izzó vörössé válva - és gyorsan hővel árasztják el a tűzhely belsejét. A hőmérséklet sebesen emelkedik mindaddig, amíg a termosztát azt nem jelzi, hogy a beállított 150 fokot elértük.
A tápegység kikapcsol, a belső hőmérséklet kis ideig azonban még emelkedik, mert a vörösen izzó fűtőelemekből még áramlik a hő.
Ahogyan hűlni kezdenek, a hőmérséklet csökken, és amint a termosztát érzékeli, hogy 150 fok alá süllyedt, újra bekapcsolja az áramot.
A fűtőelemek felmelegedése során ismét van egy lehűlési szakasz, majd kezdődik az egész elölről.
A sütő hőmérséklete ily módon néhány foknyival a kívánt érték körül ingadozik.

A hőmérsékletszabályozásnak ez a szűk hibasávja a kibernetikai rendszerek jellegzetessége, melyek - az élő szervezetekhez hasonlóan - keresik és megközelítik a tökéletességet, de el soha nem érik azt.

Mi hát olyan különleges ebben a berendezésben?
Hiszen nagyanyó minden bizonnyal csodálatos ételeket főzött anélkül, hogy termosztáttal felszerelt újmódi sütőt használt volna.
De így van-e valójában?
Az igaz, hogy nagyanyó idejében a sütőt égő fa vagy szén melegítette, amit úgy rendeztek el, hogy éppen elegendő hőt szolgáltasson a sütő megfelelő hőmérsékleten tartásához.
Magától azonban az ilyen tűzhely sosem működött volna helyesen, a sütemény vagy égett, vagy nehéz és emészthetetlen lett volna.
A sütő hatékonysága teljes egészében a termosztátként tevékenykedő nagyanyón múlott.
Ő értette a tűzhely jelzéseit és megtanulta a megkívánt hőmérséklet beállítását. Tudta, hogy mikor ideje csillapítani a tüzet. Időközönként ellenőrizte, megfelelően fő-e az étel. Ennek megítélését ízlésére, szaglására, szemére és érzésére bízta.
Ma egy mérnök éppoly jó sütőt tervezhetne, konyhában ülő robotnagyanyóval, aki figyelné és érzékelné a hőmérsékletet, az áramforrást pedig távirányítással vezérelné.
Bárki, aki megpróbál emberi vagy gépi felügyelet nélküli sütőben sütni, hamarosan tapasztalhatja, hogy az eredmény messze van a kielégítőtől. Ahhoz, hogy a megkívánt hőmérsékletet mondjuk egy órán keresztül fenntarthassuk, fontos, hogy a termelt hő pontosan kiegyenlítse a sütő hőveszteségét.
Léghuzat, a hálózati feszültség vagy a gáznyomás változása, az elkészítendő étel mennyisége és az a tény, hogy vajon használják-e a tűzhely többi részét, mind olyan tényezők, melyek kudarcra ítélhetik a megfelelő üzemi hőmérséklet kellő ideig való fenntartására irányuló törekvésünket.

Bármilyen képesség megszerzése, legyen szó főzésről, festésről, írásról, beszédről vagy teniszezésről, kibernetikai kérdés.
Megpróbáljuk a dolgot tőlünk telhetően a legjobban csinálni és a legkevesebb hibát véteni, majd erőfeszítéseinket a céllal összevetve tanulunk.
Állandó igyekezettel addig csiszolgatjuk és finomítgatjuk teljesítményünket, amíg úgy nem látjuk, hogy közel vagyunk az általunk valaha is elérhető optimumhoz.
Ezt a folyamatot joggal nevezik kísérletezve tanulásnak.

Érdekes emlékezni arra, hogy a harmincas évek végéig férfiak és nők anélkül alkalmaztak egész életük során kibernetikai technikákat, hogy arról tudomásuk lett volna. A mérnökök és tudósok ezeket bonyolult műszerek és gépi eszközök tervezéséhez használták fel.
Mégis, a szóbanforgó tevékenységek majd mindegyike anélkül zajlott le, hogy formálisan megértették vagy logikailag meghatározták volna, miről is van szó. Mindenki úgy viselkedett, mint Moliére hőse, Monsieur Jourdain, aki költő szeretett volna lenni, de sose vette észre, hogy csak próza telik tőle.

A kibernetika megértésének túlzott elhúzódása valószínűleg újabb szerencsétlen következménye öröklött klasszikus gondolkodásmódunknak.
A kibernetikában ok-okozat többé nem alkalmazható.
Lehetetlen megmondanunk, mi volt előbb, és a kérdésnek igazából nincs is értelme.
A görög filozófusok éppúgy irtóztak a körkörös logikától, mint ahogyan hitük szerint a természet is irtózott a vákuumtól.
Az önmagába visszatérő érvelést, a kibernetika megértésének kulcsát elutasítva éppúgy hibát követtek el, mint annak feltételezésével, hogy a világegyetemet az általunk belélegzett levegő tölti be.

Vegyük elő megint a hőmérsékletszabályozott sütőt.
Vajon az áramforrás tartja azt megfelelő hőmérsékleten?
Vagy a termosztát, esetleg annak kapcsolója?
Vagy maga a cél az, amit a tárcsát a megkívánt főzési hőmérsékletre beállítva tűztünk ki?

Még ennek a nagyon egyszerű vezérlőrendszernek sem tudjuk a működési módját vagy a teljesítőképességét analízis útján, alkotórészeit szétszedve és azokat egyenként megvizsgálva kideríteni, pedig ez az ok-okozati összefüggés logikájában a gondolkodás lényege.

A kibernetikai rendszerek megértésének az a kulcsa, hogy ezek - akárcsak az élet maga - mindig többek, mint alkotórészeik egyszerű összege.
Csak működő rendszerként foghatók fel és érthetők meg.

Egy kikapcsolt és szétszedett sütő nem mond többet lehetséges teljesítőképességéről, mint egy tetem az egykor benne lakozó személyiségről.

A Föld a Nap, e vezéreletlen hősugárzó előtt forog, aminek sugárzása semmi esetre sem állandó. Mégis, egészen az élet kezdetétől számítva - mintegy három és fél eon óta - a földfelszín középhőmérséklete legfeljebb néhány fokkal tért el jelenlegi értékétől. Soha nem volt túl hideg vagy meleg, ami lehetetlenné tette volna az élet fennmaradását bolygónkon, dacára az ősi légköri összetétel jelentős megváltozásának és a Nap változó energiasugárzásának.

A második fejezetben felvetettem azt az eshetőséget, hogy a Föld felszíni hőmérsékletét valamilyen bonyolult egység - Gaia - tartja optimumon a maga számára és ez létezésének legnagyobb részében így volt.
Kíváncsi vagyok, hogy Gaia melyik részt használja termosztátként.
Valószínűtlen, hogy a bolygóméretű hőmérsékletszabályozás valamilyen egysíkú, egyszerű vezérlőmechanizmusa elég érzékeny lenne ahhoz, hogy céljának megfeleljen.

Három és fél eonnyi kutatás-fejlesztési tapasztalat ráadásul kétségkívül időt és lehetőséget biztosított magasan fejlett és átfogó szabályozórendszer kialakításához. Lesz némi fogalmunk Gaia hőmérséklet-szabályozásának keresett és várható finom mechanizmusáról, ha megvizsgáljuk, hogyan szabályozza testünk saját hőmérsékletünket.

Az orvos számára a lázmérő még ma is bizonyítékot szolgáltat idegen mikroorganizmusok inváziója ellen vagy mellett, a beteg lázának ingadozási görbéje pedig hasznos információt nyújt a betolakodók azonosításához.
A lázmérő valóban annyira nélkülözhetetlen diagnosztikai segédeszközzé vált, hogy néhány kór - például a váltóláz - a jellegzetes hőmérséklet-alakulás miatt kapta nevét.
Mégis, a testhőmérséklet szabályozásának módja még ma is majdnem valamennyi orvos számára éppoly titokzatos, mint betegeiknek.
Csak az utóbbi években fordult elő, hogy néhány, bátorsággal és szellemi kezdeményezőkészséggel megáldott fiziológus feladta orvosi munkáját és rendszermérnökké képezte át magát.
Ebből az új fejleményből ered a testhőmérséklet-szabályozás csodálatosan összehangolt folyamatának részleges megértése.

Egészséges esetben testhőmérsékletünk nem áll be a mitikus, állandó értékre - 37 Celsius fokra - hanem a pillanatnyi igények szerint változik. Ha futnunk kell vagy testmozgást végeznünk, akkor néhány foknyit emelkedik, belépve a láztartományba.
Kora reggel vagy éhesen jóval a "normális" alá süllyedhet. Ráadásul ez a viszonylag állandó 37 Celsius fok csak a központi részre vonatkozik, amihez a törzs és a fej tartoznak.
Itt helyezkednek el a test legfontosabb irányítórendszerei. Bőrünknek, kezünknek és lábunknak jóval szélesebb hőmérsékleti tartományt kell elviselni.
Kialakításunk lehetővé teszi a fagyponthoz közeli működést is, miközben rossz érzésünket csupán reszketéssel jelezzük.

Vizsgáljuk most meg a hőmérsékletszabályozás folyamatának működését abban az esetben, ha a meztelen embert különféle hőmérsékletű környezetnek tesszük ki.

T. H. Benzinger és munkatársainak felfedezése, miszerint az agy úgy hoz döntést a testhőmérséklet folyamatos, az alkalomnak megfelelő optimumon tartásáról, hogy előzőleg a többi testrésszel egyeztet.
A viszonyítási alap nem annyira a hőmérséklet, hanem a test szerveinek hőmérsékletfüggő hatékonysága.
Kívánatosabb a helyzetnek megfelelő optimális működés, mint valamilyen, önmagában optimális hőmérséklet.

Régóta gyanítják, hogy a reszketés többet jelez, mint csupán a hidegnek kitett ember szenvedését. Ez valójában hőtermelési eszköz, ami az izomtevékenységet fokozza és ezáltal a testben több üzemanyag ég el. Hasonlóképpen, az izzadás a test hűtésének eszköze, mivel még kismennyiségű víz elpárolgása is jelentős hőt von el. Az izzadásra, reszketésre és hasonló folyamatokra vonatkozó nagy tömegű közismert tudományos megfigyelés mögött a következő felfedezés rejlett:
ezen folyamatok számszerű kiértékelése teljes és meggyőző magyarázatát adta a testhőmérséklet-szabályozásnak.
Az izzadás és reszketés, a táplálék és zsír elégetése vagy a bőr és végtagok véráramlásának befolyásolása mind annak az együttműködő rendszernek a részei, ami belső hőmérsékletünket szabályozza a fagyponttól 40.5 Celsius fokig terjedő külső hőmérséklettartományban.

Látható, hogy lehetséges az emberi hőmérsékletszabályozás pontos számszerűsítése az öt különálló rendszer együttműködése alapján.

Más állatok eltérő módon használják ezeket a szabályozási folyamatokat. A kutyának a nyelv a párologtató hűtés fő felülete, ezt bárki azonnal megerősítheti, aki már látott televíziós közelképen derbigyőztes agarat közvetlenül verseny után. Ezenkívül emberek és állatok a célul tűzött legkellemesebb közérzet elérése érdekében egyaránt - az adott helyzetnek megfelelően - melegebb vagy hidegebb helyet keresnek. Szükség esetén módosítják szűkebb környezetüket, hogy elviselhető korlátok közé szoríthassák a külső behatásokat.
Ruhákat hordunk és házakat építünk, az állatok bundát növesztenek és odúkat ásnak vagy keresnek.
Ezek a tevékenységek a hőmérsékletszabályozás kiegészítő mechanizmusát képezik, ami létfontosságúvá válik, ha a feltételek meghaladják a belső szabályozás lehetőségeit.

Forduljunk egy pillanatra a tárgy filozófiai vonatkozásai felé és tekintsük át a fájdalom és kellemetlenség kérdését.

Néhányunkba annyira belenevelték, hogy az elviselhetetlen hőséget, hideget, vagy bármiféle fájdalmat égi büntetésnek vagy sorscsapásnak tekintsük vélt vagy valós bűneinkért, hogy hajlamosak vagyunk megfeledkezni arról, hogy valamennyi ilyen érzés túlélési eszköztárunk fontos része.
Ha a reszketés és a hideg nem volna kellemetlen, nem vitatkoznánk róluk, mert már távoli ősünk kihűlésben elpusztult volna.
Ha a megjegyzés elcsépeltnek tűnik, érdemes figyelembe venni, hogy C. S. Lewis elég komolynak találta a problémát ahhoz hogy "A fájdalom kérdése" című könyvének tárgyává ţtegye.
A fájdalmat rendszerint inkább büntetésnek tekintik mintsem természetes fiziológiai folyamatnak.

Walter B. Cannon, neves amerikai fiziológus mondta ki: "A szervezet állandósult állapotainak többségét fenntartó fiziológiai folyamatok annyira bonyolultak és oly mértékben az élőlényekre jellemzőek - beleértve az agy és idegek, a szív, tüdők, vesék és lép lehetséges együttműködését is -, hogy ezen állapotokra külön megjelölést javasoltam, a homeosztázist."

Jól tesszük, ha ezeket a szavakat szem előtt tartjuk, mialatt azt keressük, vajon létezik-e valóban valamilyen, a bolygó hőmérsékletét szabályozó folyamat és kutatunk a Gaia által használt hőmérséklet-szabályozó mechanizmusok sora után.

biológiai rendszerek eredendően bonyolultak, de ma már lehetséges megértésük és értelmezésük a jelenlegi műszaki kibernetika segítségével, ami messze meghaladja az otthoni hőmérséklet-szabályozás kezdetleges műszaki szerkezetének elméleti alapjait.
Azért, hogy megfeleljünk az energiatakarékosság igényeinek, végül talán ugyanolyan érzékeny és rugalmas műszaki rendszereket fogunk tervezni, mint biológiai megfelelőik.
A lakásfűtés szabályozórendszere megtanulja hőleadását a háznak arra a részére korlátozni, ahol éppen tartózkodnak és egyes részeit emberi beavatkozás nélkül be- és kikapcsolni.

Gaiára visszatérve: hogyan ismerünk fel egy automatikus szabályozórendszert, ha szembetalálkozunk vele?

Az áramforrást keressük? A beavatkozóeszközt? Esetleg szerkezetek valamiféle bonyolult összeállítását?

Mint már rámutattunk, a részek elemzése kevés segítségünkre van egy kibernetikai rendszer működésének bemutatásában.
Hacsak éppen nem tudjuk, mit is keresünk, az automatikus rendszerek felismerése analitikus módszerekkel házi és bolygóméretekben valószínűleg egyaránt sikertelen lesz.
Még ha találunk is bizonyítékot a hőmérsékletszabályozás gaiai rendszerére, a részét alkotó hurkok elkülönítése minden bizonnyal nem lesz könnyű, ha azok olymértékben fedik át egymást, mint a testhőmérséklet szabályozásánál.

Épp ilyen fontos Gaia és minden élő rendszer számára a kémiai összetétel szabályozása.
A sótartalom szinten tartása például Gaia kulcsfontosságú szabályozási feladata.
Ha ennek részletei olyan bonyolultak és összetettek, mint csodálatos szervünk, a vese esetén, akkor a kutatás hosszú lesz.
Ma már tudjuk, hogy a vese, akár az agy, információfeldolgozó szerv.
Feladatának megvalósítása, vagyis a vér sótartalmának szabályozása érdekében céltudatosan elkülöníti az egyes atomokat. Másodpercenként atomi ionok billióit ismeri fel és válogatja szét.

Erre a legújabb ismeretre nem könnyen derült fény.
A kemosztázis és a sótartalom-szabályozás bolygóméretű rendszerének megfejtése pedig még bonyolultabb lehet.

Még egy olyan egyszerű szabályozórendszer, mint a sütő is többféle módon láthatja el feladatát.
Képzeljünk magunk elé egy intelligens földönkívülit, akinek egyáltalán nincs fogalma technológiai fejlődésünk utolsó két évszázadáról.
Minden bizonnyal hamar megtanulná a gázsütő felismerését és használatát, de mihez kezdene azzal, amelyiknél mikrohullám hevíti az ételt?

A kibernetikusok általános megközelítés során ismerik fel a szabályozórendszereket.

Ezt fekete doboz módszernek nevezik és az elektromérnökök tananyagából származik.

Valamilyen fekete dobozból huzalok állnak ki. A hallgatót megkérik, írja le a doboz működését annak kinyitása nélkül.
Csak annyit tehet, hogy műszereket és áramforrásokat köt a kivezetésekre és megfigyeléseiből kell kikövetkeztetnie a doboz feladatát.
A kibernetika feltételezi, hogy a fekete doboz vagyţ annak megfelelője normálisan működik. Ha sütőhöz hasonlít, akkor bekapcsolt állapotban süt. Ha élőlény, akkor él és érzékel.
Ezután kísérletképpen megváltoztatjuk valamelyik olyan környezeti paramétert, amiről úgy gondoljuk, hogy a megfigyelt rendszer képes azt kézben tartani.
Ha emberi rendszereket tanulmányozunk például és rendelkezünk együttműködésre hajlandó alannyal, akkor különböző sebességgel különféle szögekbe állíthatjuk a padlót annak kiderítésére, hogy az illető mennyire képes kiegyenesedve maradni, miközben a környezetnek ez az alapvető része megváltozik.
Hasonló egyszerű kísérletből rengeteget megtudhatunk arról, mennyire képes valaki az egyensúlyát megőrizni.
A sütőnél éppígy kipróbálhatjuk a környezeti hőmérséklet megváltoztatását, először hideg, majd meleg helyiségben használva azt. Ily módon megfigyelhetjük, hogy milyen mértékű külső változások között képes a sütő belső hőmérsékletét állandó értéken tartani. Megvizsgálhatjuk az energiaigény módosulásait is a környezet- változások során.

A feltételezés szerint a kézbentartható jellemzők megváltoztatása a szabályozórendszerek megértésének nyilvánvalóan általános megközelítése.

A változtatás mindig szükségképpen kismértékű és megfelelő végrehajtás esetén semmiképp sem károsíthatja a vizsgált rendszer teljesítőképességét és tulajdonságait.
A beavatkozás módszerének kialakulása hasonlóképp mehetett végbe, mint az élőlények tanulmányozási módszereinek fejlődése.
Nemrég még helyben leöltük és felboncoltuk őket.
Később felismertük, hogy jobb élve befogni és állatkertben megfigyelni.
Manapság szívesebben szemléljük és tanulmányozzuk az élőlényeket természetes lakóhelyükön.
Ez a felvilágosodottabb megközelítés sajnos még nem általános.
Igaz lehet a környezeti kutatás területén, a mezőgazdaság viszont túlságosan is gyakran hagyja magukra az állatokat, amikor lerombolja élőhelyüket. Ezt nem tervszerű beavatkozásként teszi, hanem egyszerűen vélt vagy valós szükségleteinek kielégítése érdekében.
Sokanháborodnak fel a vadászat véres következményén, de ezek az egyébként érzékeny és együttérző emberek kevés aggodalmat mutatnak amiatt a fokozatos pusztulás és térvesztés miatt, amit a földgyaluk, az ekevasak és a lángszórók okoznak, lerombolva gaiabeli társaink lakóhelyét.

Elitéljük a gyilkosságot, ugyanakkor elfogadjuk fajok kiirtását, apróságokon lovagolunk, miközben szemet hunyunk lényeges dolgok felett.
Ezután joggal kérdezhetjük magunktól, hogy ez a kettős viselkedés - az altruizmus - paradox módon vajon nem evolúciós jellegzetesség-e, ami elősegítette saját fajtánk fennmaradását.

Az eddigiek során csak nagy általánosságban tekintettük át a kibernetikát és a szabályozáselméletet.
Túllépnénk e könyův kereteit, ha a kibernetikai fogalmakat a tudomány igazi nyelvével, matematikával próbálnánk leírni, ami önmagában is lehetővé tenné a teljes és számszerű megértést.
képesek vagyunk azonban kicsivel mélyebbre hatolni ebben a tudományágban, ami a legpontosabban írja le az élőlények bonyolult tevékenységét.

A mérnököket joggal nevezhetjük alkalmazott kibernetikusoknak.
Ők matematikai jelölésrendszert használnak gondolataik közvetítéséhez, valamint néhány kulcsszót és -kifejezést, melyek a szabályozáselmélet fontosabb fogalmainak leírására szolgálnak.
Ezek a meghatározások tömörek és velősek, mivel pedig jelentésük szóbeli közvetítésének még nincs jobb módszere, ezért megkíséreljük elmagyarázni őket.

Vizsgáljuk meg tehát elektromos sütőnket újra, ezúttal mérnöki nézőpontból.

A működési leírás kényelmes és természetes szövegösszefüggést kínál az olyan kibernetikai kifejezések magyarázatához, mint a negatív visszacsatolás.

Van egy acélból és üvegből készült dobozunk, amit üveggyapot vagy hasonló anyag borít a hő túl gyors távozásának megakadályozására és azért, hogy a sütő külső felülete megérinthető legyen.
A sütő belső falán elektromos fűtőszálak sorakoznak. A sütő tartalmaz ezenkívül egy megfelelően elhelyezett termosztátot is.
A korábban bemutatott sütőnél ez kezdetleges műszer volt, mindössze egy kapcsoló, ami megszakította az elektromos áramot a kívánt hőmérséklet elérésekor.
A most vizsgált sütő jobb szerkezet. Inkább laboratóriumi, semmint konyhai használatra tervezték.
A hőmérséklet szabályozására szolgáló ki-be kapcsoló helyett hőérzékelővel rendelkezik.
Az eszköz kimenő jele arányos a sütő hőmérsékletével.
A jel valójában elektromos áram, ami elég erős a hőmérő működtetéséhez, de jóval kisebb annál, mintsem hogy képes lenne bármilyen fűtőhatást a sütőben kifejteni. Lényegében olyan eszközről van szó, ami információt közvetít inkább, nem pedig energiát.
A hőérzékelő gyenge jelét olyan készülékhez vezetik, amely - hasonlóan a rádió- vagy tévékészülék erősítőjéhez - azt felerősíti, és a kapott elektromos áram már képes a sütőt felhevíteni.
Az erősítő nem termel elektromosságot, csak felveszi azt az áramforrásból, a teljes igény egy részét pedig saját üzemeltetési veszteségeinek fedezésére használja fel.
Mivel a hőmérsékletérzékelő jele egyenes arányban növekszik a sütő hőmérsékletével, ezért az nem köthető közvetlenül az erősítőre.
Ha így lenne, nem hőmérséklet-szabályozott sütőt kapnánk, hanem kibernetikai csődöt és élő példáját annak, amit a mérnökök "pozitív visszacsatolásnak" neveznek.
A sütő hőmérsékletének növelésével egyre jobban nőne a fűtőelemekhez szállított energia is. Ördögi kör alakul ki, a sütő hőmérséklete még gyorsabban emelkedne mindaddig, míg belseje miniatűr pokollá nem válna, vagy amíg valamilyen kapcsolóeszköz, például az elektromos hálózat biztosítéka meg nem szakítaná az áramkört.

A hőmérsékletérzékelő csatlakoztatása az erősítőhöz,- azaz - ahogyan a mérnökök mondják - a "hurok zárása" akkor megfelelő, ha az érzékelő jelének növekedésével csökken az erősítő kimenőteljesítménye.
A csatlakoztatásnak vagy huroklezárásnak ezt a módját "negatív visszacsatolásnak" nevezik.
A vizsgált sütőben a pozitív vagy negatív visszacsatolást csupán a hőmérsékletérzékelőről jövő két vezeték bekötési sorrendje határozza meg.

A szerencsétlenség gyors kialakulása pozitív, vagy a hőmérsékletszabályozás pontossága negatív visszacsatolás esetén az erősítő úgynevezett "erősítésétől" függ.
Ez a szám jelzi, hányszorosára nő az érzékelő gyenge jele, hogy azután növelje vagy csökkentse a fűtőegységhez áramló energiát.
Ahol több hurok van együtt, mindegyiknek van saját erősítője, melyeket a "hurokerősítés" jellemez.

Az élőlényekhez hasonló bonyolult rendszerekben együtt léteznek pozitív és negatív visszacsatoló hurkok.

Bizonyos esetekben nyilvánvalóan hasznos a pozitív visszacsatolás használata.
Hirtelen lehűléskor például, amikor helyre kell állítani a normális hőmérsékletet, mielőtt ismét a negatív visszacsatolás venné át az irányítást.
Nagyanyó sütője, a fatüzelésű konyhai tűzhely, aminek csak akkor volt hőmérsékletérzékelője, ha nagyanyó bent volt a helyiségben, úgy nevezett "nyílthurkú" eszköz.

Igaz lehet a kijelentés, hogy Gaia utáni kutatásunk nagyobbrészt annak kiderítésével foglalkozik, vajon a Föld valamelyik tulajdonsága - például felszíni hőmérséklete - nyílthurkú módon, véletlenül alakult-e ki, vagy pedig Gaia létezik és irányító kézzel alkalmazza a pozitív és negatív visszacsatolást.

Fontos annak felismerése, hogy az érzékelő információt csatol vissza.
Ezt - mint sütőnk esetén - továbbíthatja elektromos áram, ami jelének erősségét változtatva közvetíti az információt. Ugyanúgy bármilyen más információs csatorna is szóba jöhet, maga a beszéd is. Ha valaki kocsiban utazva érzi, hogy a körülményekhez képest a sebesség veszélyesen nagy és szól a vezetőnek, hogy; "Túl gyors, lassíts" - ez negatív visszacsatolás. (Feltéve, hogy a vezető hallgat a figyelmeztetésre. Ha kettőjük között a vezetékek sajnálatos módon felcserélődtek és hiába kiabál az utas "lassan!"-t, ez csak méginkább gyorsításra ösztönzi a sofőrt - akkor ez a pozitív visszacsatolás újabb példája.)

Az információ más értelemben is eredendő és lényegi része a szabályozórendszereknek - mégpedig a memória vonatkozásában.

Ezeknek a rendszereknek mindenkor rendelkezniük kell az információ tárolásának, lehívásának és összehasonlításának képességével, hogy a hibákat kijavithassák és céljukat szem előtt tarthassák.

Végezetül, függetlenül attól, hogy éppen egyszerű elektromos sütőt, kiskereskedelmi üzleteket nyilvántartó számítógépet, alvó macskát, ökológiai rendszert vagy magát Gaiát vesszük szemügyre, ha olyasmi van előttünk, ami képes alkalmazkodásra, információ gyűjtésére, valamint tapasztalatok és tudás megőrzésére, akkor annak tanulmányozása a kibernetika tárgya, a vizsgált dolgot pedig "rendszernek" nevezhetjük.

Van valami nagyon lenyűgöző a megfelelően üzemelő szabályozórendszer sima működésében.
A balett hatása nagyrészt a táncosok izmainak kecses és látszólag erőfeszítés nélküli szabályozásában rejlik.
A hibátlan mérlegállás vagy a prímabalerina mozdulatai az erő és ellenerő pontos, tökéletesen időzített és kiegyensúlyozott finom egymásra hatásából erednek.

Emberi rendszerekben gyakori hiba a korrekciós hatás - a negatív visszacsatolás - túl korai vagy túl késői alkalmazása.
Gondoljunk csak arra, hogyan rángatja a tanulóvezető ide-oda a kormányt és az autót, mert nem képes időben érzékelni eltérését a kiválasztott útvonaltól, vagy képzeljük magunk elé a részeget, aki bizonytalanul tántorog a lámpaoszlop irányába, mert az "eléállt és nekiment", ugyanis az alkohol lelassította reakcióit és képtelen volt időben kitérni.

Ha a visszacsatoló rendszer hurkának zárása lényegesen késik, a korrekció negatív visszacsatolásból pozitívvá válhat, különösen, ha az események meglehetősen szűkre szabott időtartományban helyezkednek el.
A készülék ekkor meghibásodik és szélső értékei között - némelykor igen erőteljesen - lengésbe jön.
Az ilyen viselkedés ijesztő lehet, ha az autó kormányszerkezetével történik, de ez a forrása a szél, a húr és az elektromos zeneszerszámok, valamint a különféle periodikus jeleket előállító végtelen számú elektronikus eszköz hangjának.

Ezek után nyilvánvaló, hogy a mérnök szabályozórendszere egyike a könyvben előzőleg említett, az életet megelőző formáknak, melyek ott léteznek, ahol bőségesen áll rendelkezésre szabad energia.
Az élő és élettelen rendszerek közötti különbség bonyolultságuk mértékében rejlik.
Ez az eltérés idővel csökkenni fog, ahogyan az automatikus rendszerek összetettsége és teljesítőképessége folyamatosan nő.
Nyitott kérdés, hogy már most rendelkezésünkre áll-e a mesterséges intelligencia vagy még várnunk kell egy kicsit.

Közben nem feledkezhetünk meg arról, hogy a kibernetikai rendszerek - akárcsak maga az élet - létrejöhetnek és kialakulhatnak események véletlen láncolataként is.
Mindössze elegendő szabad energia áramlására van szükség a rendszer táplálásához, és alkotórészek bőségére az összeállításhoz.
Számos természetes tó vízszintje figyelemreméltóan független a tápláló folyók vízhozamától.
Az ilyen tavak természetes, szervetlen szabályozórendszereknek tekinthetők.
Azért léteznek, mert a tó vizét elvezető folyó keresztmetszete olyan alakú, hogy a vízszint kis megváltozása jelentős vízhozamváltozást eredményez. Ennek következtében nagyerősítésű negatív visszacsatolású hurok jön létre, ami szabályozza a tó vízmélységét.

Ne vezessük félre magunkat és ne higgyük, hogy az efféle abiologikus rendszerek, melyek bolygóméretekben is működhetnek, Gaia céltudatos termékei.
Másrészt viszont azt a lehetőséget se hagyjuk ki, hogy alkalmazkodásuk és kialakulásuk Gaia célját szolgálja.

Az összetett rendszerek stabilitásáról szóló fejezet bemutatja, hogyan működhet Gaia fiziológiája. Most még, amíg, létének bizonyítékai egyelőre nem meggyőzőek, ez útmutatásként vagy tervrajzként szolgálhat arra, hogy mi várható a további kutatástól.
Ha majd elegendő bizonyítékunk lesz olyan bolygóméretű szabályozórendszerekről, melyeket állatok és növények aktív folyamatai alkotnak és amelyek képesek a Föld éghajlatát, kémiai összetételét és topográfiáját szabályozni, akkor megalapozhatjuk feltevésünket és kialakíthatjuk elméletünket.

Folytatás