Daugeliui iš mūsų nereikia per daug galvoti, kad galėtume atskirti gyvuosius nuo negyvųjų. Žmogus gyvas, akmuo - ne. Tai taip paprasta! Tačiau mokslininkai ir filosofai nemano, kad tokį paprastą skirtumą galima apriboti, atleisk už kalambūrą. Jie tūkstančius metų praleido bandydami išsiaiškinti, kas mus daro gyvus. Didieji protai, nuo Aristotelio iki Carlo Sagano, pasiūlė savo paaiškinimus - ir vis dar nepateikė apibrėžimo, kuris tenkintų visus. Tiesiogine prasme mes dar neturime „prasmės“gyvenime.
Jei kas, gyvenimo apibrėžimo problema tapo dar sunkesnė per pastaruosius maždaug 100 metų. Iki XIX amžiaus viena iš bendrų idėjų buvo ta, kad gyvenimas tampa gyvas per „gyvenimo kibirkštį“. Dabar, žinoma, ši idėja prarado savo svorį akademinėje erdvėje. Jo vietą užėmė daugiau mokslinių metodų. Pavyzdžiui, NASA apibūdina gyvenimą kaip „savarankišką cheminę sistemą, galinčią darvino evoliuciją“.
Tačiau NASA bandymas sutraiškyti gyvenimą vienu paprastu apibūdinimu yra tik vienas iš daugelio. Buvo pasiūlyta per 100 gyvenimo apibrėžimų, kurių dauguma sutelkta į keletą paprastų savybių, tokių kaip dauginimasis ir medžiagų apykaita.
Dar blogiau, kad skirtingų disciplinų mokslininkai turi skirtingas idėjas, ko reikia norint apibrėžti ką nors gyvo. Chemikai sako, kad gyvenimas virsta tam tikromis molekulėmis; fizikai diskutuoja apie termodinamiką.
Norėdami suprasti, kodėl gyvenimą taip sunku apibrėžti, susipažinkime su keletu mokslininkų, kurie stengiasi apibrėžti ribas, skiriančias gyvuosius nuo negyvųjų.
Virologai: tyrinėdami pilkąją zoną prie mums žinomų gyvenimo ribų
Mokyklose vaikai mokomi prisiminti septynis procesus, kurie tariamai lemia gyvenimą: judesį, kvėpavimą, jautrumą, augimą, dauginimąsi, išsiskyrimą ir mitybą.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Nors tai yra naudinga gyvenimo apibrėžimo pradžia, tuo viskas nesibaigia. Yra daugybė dalykų, kuriuos galėtume sutalpinti į šią dėžę ir pavadinti gyvais. Kai kurie kristalai, infekciniai baltymai - prionai ir net tam tikros kompiuterinės programos bus „gyvos“, jei vadovausimės šiais septyniais principais.
Klasikinis ribinis pavyzdys yra virusai. „Jie nėra ląstelės, jie neturi metabolizmo ir lieka inertiški, kol susiduria su ląstelėmis, todėl daugelis žmonių (įskaitant daug mokslininkų) daro išvadą, kad virusai negyvena“, - sako Patrickas Forteris, Pasteuro instituto mikrobiologas. Paryžiuje, Prancūzijoje.
Pats Forteris virusus laiko gyvais, tačiau pripažįsta, kad sprendimas priklauso nuo to, kur nuspręsite nustatyti ribinę vertę.
Nors virusams trūksta daugelio dalykų, reikalingų norint patekti į gyvenimo klubą, jie turi informaciją, užkoduotą DNR ar RNR. Tai yra stiprus gyvybės ženklas, kurį turi bet kuri gyva būtybė planetoje ir kuri rodo, kad virusai gali vystytis ir daugintis, nors ir sulaužydami atviras gyvas ląsteles ir įsiskverbdami į jas.
Tai, kad virusai, kaip ir visas mums žinomas gyvenimas, turi DNR ar RNR, kai kuriuos paskatino galvoti, kad virusai turėtų užimti vietą mūsų gyvenimo medyje. Kiti paprastai teigė, kad virusai saugo pačios gyvenimo išvaizdos paslaptis. Tada gyvenimas nustoja atrodyti juodas ir baltas ir tampa gana miglotas dydis su ne visai gyvomis ir ne visai mirusiomis ribomis.
Kai kurie mokslininkai priėmė šią idėją. Jie apibūdina virusus kaip egzistuojančius „riboje tarp chemijos ir gyvenimo“. Ir tai kelia įdomų klausimą: kada chemija tapo daugiau nei jos dalių suma?
Chemikai: išstudijuokite gyvenimo receptą
„Gyvenimas, kurį žinome, yra pagrįstas anglies pagrindu pagamintais polimerais“, - sako Jeffrey Bada iš Scripps okeanografijos instituto San Diege, Kalifornijoje. Iš šių polimerų - būtent nukleorūgščių (DNR statybinės medžiagos), baltymų ir polisacharidų - pažodžiui išaugo visa gyvenimo įvairovė.
Bada buvo Stanley Millerio, pusės dueto, kuris buvo už Millerio-Urey eksperimento 1950-aisiais, mokinys - vienas pirmųjų eksperimentų, siekiant išsiaiškinti, kaip gyvenimas atsirado iš negyvų chemikalų. Nuo to laiko jis grįžo prie šio garsaus eksperimento ir pademonstravo dar didesnį spektrą biologiškai tinkamų molekulių, kurios susidaro, kai elektra praeina per chemikalų mišinį, kuris, manoma, egzistavo pirmykštėje Žemėje.
Tačiau šios cheminės medžiagos nėra gyvos. Tik tada, kai jie pradeda daryti įdomius dalykus, pavyzdžiui, išskiria ar žudo vienas kitą, mes jiems suteikiame tokią garbę. Ko reikia, kad medžiagos padarytų šuolį į gyvenimą? Bada turi gana įdomų atsakymą.
„Netobulas informacijos molekulių atkartojimas galėtų pranešti apie gyvybės ir evoliucijos kilmę ir taip paskatinti šį perėjimą nuo negyvosios chemijos prie biochemijos. Replikacijos pradžia, o ypač replikacija su klaidomis žymėjo skirtingų palikuonių „palikuonių“pradžią. Tada šie molekuliniai palikuonys galėtų pradėti varžytis dėl išgyvenimo.
"Tai iš esmės yra Darvino evoliucija molekuliniu lygiu", - sako Bada.
Daugeliui chemikų paaiškėja, kad replikacija - procesas, kurį virusai gali atlikti tik su biologinėmis ląstelėmis - padeda apibrėžti gyvenimą. Tai, kad informacinės molekulės - DNR ir RNR - teikia replikaciją, rodo, kad jos taip pat yra esminis gyvenimo bruožas.
Tačiau šių specifinių cheminių medžiagų gyvenimo apibūdinimas neatveria didesnio vaizdo. Gyvenimui, kurį pažįstame, gali prireikti DNR ar RNR, bet kaip su gyvenimu, kurio dar nežinome?
Astrobiologai: medžioja keistus ateivius
Nustatyti svetimo gyvenimo pobūdį nėra lengva. Daugelis mokslininkų, įskaitant Charlesą Cockellą ir kolegas iš Edinburgo universiteto Astrobiologijos centro, neorganinės gyvybės bandiniais naudoja mikroorganizmus, kurie gali išgyventi ekstremaliomis sąlygomis. Jie mano, kad gyvenimas kitur gali būti visiškai kitomis sąlygomis, tačiau greičiausiai paveldės pagrindines gyvenimo savybes, kaip mes žinome iš Žemės.
„Tačiau turime neužmiršti galimybės aptikti tai, kas visiškai neatitinka šio apibrėžimo“, - sako Cockellas.
Net bandymas panaudoti mūsų žinias apie žemišką gyvenimą bandant surasti ateivius gali sukelti prieštaringų rezultatų. Pavyzdžiui, NASA manė, kad tai gerai padėtų apibrėžti gyvenimą 1976 m., Kai erdvėlaivis „Viking 1“sėkmingai nusileido ant Marso, aprūpintas trimis gyvenimo eksperimentais. Vienas bandymas visų pirma parodė, kad Marse yra gyvybė: Marso dirvožemyje anglies dvideginio lygis buvo aukštas, o tai reiškia, kad jame gyveno ir kvėpavo mikrobai.
Tačiau Marse matomas anglies dioksidas dabar plačiai paaiškinamas daug mažiau jaudinančiu nebiologinių oksidacinių cheminių reakcijų reiškiniu.
Astrobiologai išmoko iš šių eksperimentų ir susiaurino kriterijus, kuriuos naudoja užsieniečiams rasti, tačiau iki šiol jų paieška buvo nesėkminga.
Tačiau astrobiologai neturėtų per daug susiaurinti savo paieškos kriterijų. Į anglį orientuotą ateivių paiešką Saganas laikė „anglies šovinizmu“, manydamas, kad toks požiūris bus labai siauras.
„Žmonės manė, kad ateiviai gali būti silicio pagrindu arba naudoti kitus tirpiklius (ne vandenį)“, - sako Cockellas. - Jie net kalbėjo apie nežemiškus protingus debesų organizmus.
2010 m. Atradus bakterijas su DNR, turinčio arseno, o ne standartinį fosforą, nustebino daugelis astrobiologų. Nors nuo to laiko ši išvada ne kartą buvo suabejota, daugelis tyliai tikisi, kad gyvenimas nesilaikys klasikinių taisyklių. Tuo pačiu metu kai kurie mokslininkai kuria gyvybės formas, kurios visiškai nesiremia chemija.
Technologai: kurkite dirbtinį gyvenimą
Kažkada dirbtinio gyvenimo kūrimas buvo visiškai mokslinės fantastikos malonė. Dabar tai yra visavertė mokslo šaka.
Kol kas laboratorijoje nauji organizmai gali sukurti biologijas, paprasčiausiai sujungdami dviejų ar daugiau žinomų gyvybės formų dalis. Bet šis procesas gali būti abstraktesnis.
Nuo tada, kai Thomaso Ray'aus kompiuterio programa „Tierra“bandė parodyti skaitmeninių „gyvybės formų“sintezę ir evoliuciją 1990-aisiais, mokslininkai bandė sukurti kompiuterines programas, kurios tikrai imituoja gyvenimą. Kai kurie netgi pradeda kurti robotus, pasižyminčius panašiais į gyvenimą bruožais.
„Bendra idėja yra suprasti esmines visų gyvųjų sistemų savybes, ne tik gyvųjų sistemų, kurios buvo rastos Žemėje“, - sako dirbtinio gyvenimo ekspertas Markas Bedo iš Reedo koledžo Portlande, Oregone. "Tai bandymas labai plačiai pažvelgti į tai, kas yra gyvenimas, o biologija orientuojasi į mums žinomas realaus gyvenimo formas."
Žinoma, daugelis dirbtinės gyvybės tyrinėtojų savo tyrimų pagrindu naudojasi viskuo, ką žinome apie gyvenimą Žemėje. Bedo teigia, kad tyrėjai naudoja vadinamąjį „PMC modelį“- programas (pvz., DNR), metabolizmą ir talpyklą (pvz., Ląstelių sieneles). "Svarbu pažymėti, kad tai nėra bendras gyvenimo apibrėžimas, tik minimalaus cheminio gyvenimo apibrėžimas", - paaiškina jis.
Dirbdami su ne cheminėmis gyvybės formomis, mokslininkai bando sukurti PMC komponentų programinę ar aparatinę versijas.
"Iš esmės nemanau, kad gyvenimas turi aiškų apibrėžimą, tačiau mes turime kažko siekti", - sako Steenas Rasmussenas, dirbantis dirbtinio gyvenimo srityje Pietų Danijos universitete Odensėje. Grupės visame pasaulyje dirbo prie atskirų PMC modelio komponentų, sukurdamos sistemas, kurios demonstruoja vieną ar kitą aspektą. Iki šiol niekam nepavyko viso to sujungti į veikiančią sintetinio gyvenimo formą.
„Tai procesas iš viršaus į apačią, išsidėstęs po gabalą“, - paaiškina jis.
Dirbtinio gyvenimo tyrimai taip pat gali būti naudingi plačiau, kuriant mums visiškai svetimą gyvenimą. Toks tyrimas padeda mums patobulinti savo gyvenimo žinias. Tačiau dar anksti kalbėti apie rezultatus.
Filosofai: bando įminti gyvenimo mįslę
Na, net jei ieškantys ir bandantys sukurti naują gyvenimą nesijaudina dėl visuotinio jo apibrėžimo, ar mokslininkai turėtų nustoti nerimauti dėl visų apibrėžimų sumažinimo iki vieno? Taip mano Kolorado Boulderio universiteto filosofė Carol Cleland. Bent kurį laiką.
„Jei bandote apibendrinti žinduolius naudodami zebrą, kurią savybę pasirinktumėte?“- klausia ji. „Tikrai ne jos krūtys, nes jas turi tik pusė. Jų juostos atrodo akivaizdus pasirinkimas, tačiau tai tik sutapimas. Ne tai daro zebrus žinduoliais “.
Taip yra ir su gyvenimu. Gal tie dalykai, kurie, mūsų manymu, yra svarbūs, iš tikrųjų būdingi tik gyvenimui Žemėje. Galų gale, viskas nuo bakterijų iki liūtų kilo iš vieno bendro protėvio, o tai reiškia, kad visatoje mūsų gyvenimas yra tik vienas taškas duomenyse.
Kaip sakė Saganas: „Žmogus linkęs apibrėžti pagal pažįstamą. Tačiau pagrindinės tiesos gali būti nežinomos “.
Kol neatradome ir neišnagrinėjome alternatyvių gyvenimo formų, negalime žinoti, kurie mūsų gyvenimui svarbūs bruožai yra išties universalūs. Dirbtinis gyvenimas gali būti būdas ištirti alternatyvias gyvenimo formas, tačiau, bent jau trumpuoju laikotarpiu, nesunku įsivaizduoti, kaip bet kokia kompiuteriu sukurta gyvybė paveiks mūsų įsitikinimus apie gyvąsias sistemas.
Norėdami tiksliau apibrėžti gyvenimą, turime rasti ateivių.
Ironiška tai, kad bandant apibrėžti gyvenimą, kol jų nerandame, gali būti sunkiau juos surasti. Kaip bus tragiška, jei 2020-aisiais naujas roveris praeis pro Marsą vien dėl to, kad nepripažįsta jo kaip gyvio.
Suradus gyvenimo apibrėžimą, tai gali trukdyti susirasti naują gyvenimą. Turime atsisakyti dabartinės koncepcijos ir būti atviri gyvenimo atradimams, net jei to nežinome ar nežinome.
ILYA KHEL