Mnogi od nas ne trebaju previše razmišljati da bi razlikovali živa od neživih. Čovjek je živ, a kamen nije. To je tako jednostavno! Međutim, znanstvenici i filozofi ne vjeruju da se tako jednostavna razlika može ograničiti, pardon. Proveli su tisuće godina pokušavajući shvatiti što nas čini živima. Veliki umovi, od Aristotela do Carla Sagana, ponudili su svoja objašnjenja - i još uvijek nisu smislili definiciju koja bi zadovoljila sve. U doslovnom smislu još nemamo „smisao“u životu.
Ako ništa, problem definiranja života postao je još teži tijekom posljednjih 100-ak godina. Do 19. stoljeća jedna je od uobičajenih ideja bila da život postaje animiran kroz "iskru života". Sada je, naravno, ova ideja izgubila na težini u akademskim krugovima. Zauzeli su mjesto više znanstvenih pristupa. NASA, na primjer, opisuje život kao "samoodrživi kemijski sustav sposoban za darvinističku evoluciju".
Ali NASA-in pokušaj uništenja života jednim jednostavnim opisom samo je jedan od mnogih. Predloženo je preko 100 definicija života, od kojih se većina usredotočuje na pregršt jednostavnih svojstava poput replikacije i metabolizma.
Da stvar bude gora, znanstvenici iz različitih disciplina imaju različite ideje o tome što je potrebno da se nešto živo definira. Kemičari kažu da se život svodi na određene molekule; fizičari raspravljaju o termodinamici.
Da bismo razumjeli zašto je život tako teško definirati, upoznajmo neke znanstvenike koji rade na definiranju granica koje razdvajaju život od neživih.
Virolozi: proučavanje sive zone na granicama života koje poznajemo
U školama se djeca uče pamtiti sedam procesa koji navodno određuju život: kretanje, disanje, osjetljivost, rast, razmnožavanje, izlučivanje i prehrana.
Promotivni video:
Iako je ovo koristan početak za definiranje života, tu se ne zaustavlja. Mnogo je stvari koje bismo mogli uklopiti u ovu kutiju i nazvati ih živima. Neki kristali, zarazni proteini - prioni, pa čak i određeni računalni programi bit će "živi" ako pođemo od ovih sedam principa.
Klasični granični primjer su virusi. "Oni nisu stanice, nemaju metabolizam i ostaju inertni dok ne naiđu na stanice, pa mnogi ljudi (uključujući mnoge znanstvenike) zaključe da virusi nisu živi", kaže Patrick Forter, mikrobiolog s Pasterovog instituta. u Parizu u Francuskoj.
Forter sam smatra viruse živima, ali priznaje da odluka ovisi o tome gdje ste odlučili staviti presječnu točku.
Iako virusima nedostaje mnogo stvari potrebnih za ulazak u klub života, oni imaju informacije kodirane u DNA ili RNA. Ovo je snažna oznaka života koju posjeduje bilo koje živo stvorenje na planetu, što ukazuje na to da se virusi mogu razvijati i razmnožavati - iako razbijanjem otvorenih živih stanica i invazijom na njih.
Činjenica da virusi - kao i sav nama poznat život - nose DNA ili RNA navela je neke na mišljenje da bi virusi trebali zauzeti mjesto na našem stablu života. Drugi su uglavnom izjavili da virusi čuvaju tajne samog izgleda života. A onda život prestaje izgledati crno-bijelo i postaje prilično nejasne veličine s ne sasvim živim i ne sasvim mrtvim granicama.
Neki su znanstvenici usvojili ovu ideju. Okarakteriziraju viruse kao da postoje "na granici između kemije i života". I to postavlja zanimljivo pitanje: kada je kemija postala više od zbroja njezinih dijelova?
Kemičari: proučite recepte života
"Život koji poznajemo temelji se na polimerima na bazi ugljika", kaže Jeffrey Bada sa Scripps instituta za oceanografiju u San Diegu u Kaliforniji. Iz tih polimera - naime, nukleinskih kiselina (građevnih blokova DNA), proteina i polisaharida - doslovno je izrasla sva raznolikost života.
Bada je bio student Stanleyja Millera, polovice dvojca koji je pedesetih godina bio iza Miller-Ureyevog eksperimenta, jednog od prvih eksperimenata koji su shvatili kako je život nastao iz neživih kemikalija. Otada se vratio ovom poznatom eksperimentu i pokazao još veći raspon biološki prikladnih molekula koje nastaju propuštanjem električne energije kroz smjesu kemikalija za koje se vjeruje da su postojale na primitivnoj Zemlji.
Ali ove kemikalije nisu žive. Tek kad počnu raditi neke zanimljive stvari poput izlučivanja ili ubijanja, dopuštamo im tu čast. Što je potrebno da tvari stvore skok u život? Bada ima prilično zanimljiv odgovor.
„Nesavršena replikacija molekula informacija mogla bi najaviti podrijetlo života i evolucije i tako dovesti do ovog prijelaza iz nežive kemije u biokemiju. Početak replikacije, a posebno replikacija s pogreškama označio je početak "potomstva" s različitim sposobnostima. Tada bi se ti molekularni potomci mogli početi međusobno natjecati za opstanak.
"Ovo je u osnovi darvinovska evolucija na molekularnoj razini", kaže Bada.
Za mnoge kemičare ispada da replikacija - proces koji virusi mogu raditi samo s biološkim stanicama - pomaže u definiranju života. Činjenica da informacijske molekule - DNA i RNA - pružaju replikaciju sugerira da su one također bitna značajka života.
Ali karakterizacija života ovih specifičnih kemikalija ne otvara širu sliku. Život koji poznajemo možda će trebati DNA ili RNA, ali što je sa životom koji još ne znamo?
Astrobiolozi: lov na čudne izvanzemaljce
Utvrditi prirodu izvanzemaljskog života nije lako. Mnogi znanstvenici, uključujući Charlesa Cockella i kolege iz Centra za astrobiologiju Sveučilišta u Edinburghu, koriste mikroorganizme koji mogu preživjeti u ekstremnim uvjetima kao uzorke izvanzemaljskog života. Vjeruju da bi život drugdje mogao biti u vrlo različitim uvjetima, ali najvjerojatnije će naslijediti ključne karakteristike života kakvog poznajemo sa Zemlje.
"Ali moramo imati svoj um otvoren za mogućnost otkrivanja nečega što je potpuno izvan ove definicije", kaže Cockell.
Čak i pokušaji da upotrijebimo naše znanje o zemaljskom životu da bismo pokušali pronaći izvanzemaljce mogu dovesti do dvostrukih rezultata. NASA je, na primjer, vjerovala da će učiniti dobar posao definiranja života 1976. godine, kada je svemirska letjelica Viking 1 uspješno sletjela na Mars, opremljena s tri eksperimenta za život. Jedan je test posebno pokazao da je na Marsu bilo života: razina ugljičnog dioksida u marsovskom tlu bila je visoka, što znači da su u njemu živjeli i disali mikrobi.
Ali ugljični dioksid viđen na Marsu sada se univerzalno objašnjava daleko manje uzbudljivim fenomenom nebioloških oksidativnih kemijskih reakcija.
Astrobiolozi su naučili iz ovih eksperimenata i suzili kriterije koje koriste za pronalazak vanzemaljaca - ali do sada njihova potraga nije bila uspješna.
Međutim, astrobiolozi ne bi trebali previše sužavati kriterije pretraživanja. Sagan je potragu za strancima usmjerenom na ugljik smatrao "ugljičnim šovinizmom", vjerujući da bi takav pristup bio vrlo uskogrud.
"Ljudi pretpostavljaju da bi vanzemaljci mogli biti na bazi silicija ili koristiti druga otapala (ne vodu)", kaže Cockell. "Čak su razgovarali i o izvanzemaljskim inteligentnim organizmima u oblaku."
2010. godine otkriće bakterija s DNK koja sadrži arsen umjesto standardnog fosfora zadivilo je mnoge astrobiologe. Iako je ovaj nalaz od tada više puta doveden u pitanje, mnogi se tiho nadaju da život neće slijediti klasična pravila. Istodobno, neki znanstvenici rade na oblicima života koji se uopće ne temelje na kemiji.
Tehnolozi: Izgradite umjetni život
Nekada je stvaranje umjetnog života bilo u potpunosti prepušteno na milost i nemilost znanstvene fantastike. Sada je to punopravna grana znanosti.
Zasad novi organizmi u laboratoriju mogu stvoriti biologiju jednostavnim sastavljanjem dijelova dvaju ili više poznatih oblika života. Ali ovaj postupak može biti apstraktniji.
Otkad je računalni program Thomas Raya Tierra pokušao demonstrirati sintezu i evoluciju digitalnih "oblika života", znanstvenici pokušavaju stvoriti računalne programe koji uistinu oponašaju život. Neki čak počinju stvarati robote sa životnim osobinama.
"Općenita je ideja razumjeti bitna svojstva svih živih sustava, a ne samo živih sustava koji su pronađeni na Zemlji", kaže stručnjak za umjetni život Mark Bedo s koledža Reed u Portlandu u Oregonu. "Ovo je pokušaj zauzimanja vrlo širokog pogleda na to što je život, dok se biologija usredotočuje na oblike stvarnog života koji su nam poznati."
Naravno, mnogi istraživači umjetnog života koriste sve što znamo o životu na Zemlji kao osnovu za svoja istraživanja. Bedo kaže da istraživači koriste ono što nazivaju "PMC modelom" - programe (npr. DNA), metabolizam i spremnik (npr. Stanične stijenke). "Važno je napomenuti da ovo nije općenita definicija života, već samo definicija minimalnog kemijskog života", objašnjava.
Radeći na nekemijskim oblicima života, znanstvenici pokušavaju stvoriti softverske ili hardverske verzije PMC komponenata.
"U osnovi, mislim da život nema jasnu definiciju, ali moramo nečemu težiti", kaže Steen Rasmussen, koji radi na umjetnom životu na Sveučilištu Južne Danske u Odenseu. Grupe širom svijeta radile su na pojedinačnim komponentama PMC modela, stvarajući sustave koji pokazuju jedan ili drugi aspekt. Do sada nitko nije uspio sve to povezati u funkcionalni oblik sintetskog života.
"To je postupak odozgo prema dolje, poredavanje po dijelovima", objašnjava.
Istraživanje umjetnog života također može biti korisno u većim razmjerima, stvarajući život koji nam je potpuno stran. Takvo istraživanje pomaže nam da usavršimo svoje znanje o životu. Ali prerano je govoriti o rezultatima.
Filozofi: pokušaj rješavanja zagonetke života
Pa, čak i ako one koji traže - i pokušavaju stvoriti - novi život ne brine njegova univerzalna definicija, bi li se znanstvenici trebali prestati brinuti hoće li sve definicije svesti na jednu? Carol Cleland, filozofica sa sveučilišta Colorado Boulder, tako misli. Barem neko vrijeme.
"Ako pokušavate generalizirati sisavce pomoću zebre, koju biste osobinu odabrali?" Pita ona. “Definitivno nisu njezine grudi, jer ih ima samo polovica. Njihove pruge čine se očitim izborom, ali one su samo slučajnost. To nije ono što zebre čini sisavcima."
Tako je i sa životom. Može biti da su stvari koje smatramo važnima zaista samo život na Zemlji. Napokon, sve, od bakterija do lavova, poteklo je od jednog zajedničkog pretka, što znači da je u svemiru naš život samo jedna točka u podacima.
Kao što je Sagan rekao: „Čovjek nastoji definirati u terminima poznatog. Ali temeljne istine možda nisu poznate."
Dok ne otkrijemo i proučimo alternativne oblike života, ne možemo znati koje su osobine važne za naš život uistinu univerzalne. Stvaranje umjetnog života može ponuditi način za istraživanje alternativnih oblika života, ali barem kratkoročno nije teško zamisliti kako bi bilo koji život stvoren na računalu utjecao na naša uvjerenja o živim sustavima.
Da bismo preciznije definirali život, moramo pronaći izvanzemaljce.
Ironija je u tome što pokušaj definiranja života prije nego što ih pronađemo može otežati njihovo pronalaženje. Koliko će biti tragično ako 2020-ih novi rover prođe pored Marsovca jednostavno zato što ga ne prepoznaje kao živo biće.
Pronalaženje definicije života može vam smetati u pronalaženju novog života. Moramo se odmaknuti od svog trenutnog koncepta i biti otvoreni za otkrivanje života, čak i ako to ne znamo ili ne znamo.
ILYA KHEL
