Mnoho z nás nemusí príliš premýšľať, aby rozlíšilo živé veci od neživých. Muž je nažive, kameň nie. Je to také jednoduché! Vedci a filozofi však neveria, že také jednoduché rozlíšenie možno obmedziť, prepáčte. Strávili tisíce rokov snahou prísť na to, čo nás robí živými. Veľké osobnosti, od Aristotela po Carla Sagana, ponúkli svoje vysvetlenie - a stále neprišli s definíciou, ktorá by uspokojila každého. V doslovnom zmysle ešte nemáme v živote „zmysel“.
Ak niečo, problém definovania života sa za posledných zhruba 100 rokov ešte viac sťažil. Až do 19. storočia bola jednou z bežných myšlienok, že život sa oživuje „iskrou života“. Teraz samozrejme táto myšlienka stratila na akademickej pôde váhu. Nahradilo ho viac vedeckých prístupov. Napríklad NASA popisuje život ako „sebestačný chemický systém schopný darvinovskej evolúcie“.
Ale pokus NASA rozdrviť život jedným jednoduchým popisom je len jedným z mnohých. Bolo navrhnutých viac ako 100 definícií života, z ktorých väčšina sa zameriava na niekoľko jednoduchých atribútov, ako je replikácia a metabolizmus.
Aby toho nebolo málo, vedci z rôznych disciplín majú rôzne predstavy o tom, čo je potrebné na definovanie niečoho živého. Chemici tvrdia, že život sa redukuje na určité molekuly; fyzici diskutujú o termodynamike.
Aby sme pochopili, prečo je život také ťažké definovať, poďme sa zoznámiť s niektorými vedcami, ktorí sa snažia definovať hranice, ktoré oddeľujú živé od neživých vecí.
Virológovia: štúdium sivej oblasti na hraniciach života, ktoré poznáme
Na školách sa deti učia pamätať si sedem procesov, ktoré údajne určujú život: pohyb, dýchanie, citlivosť, rast, reprodukcia, vylučovanie a výživa.
Propagačné video:
Aj keď je to užitočný začiatok pre definovanie života, tým to nekončí. Existuje veľa vecí, ktoré by sme mohli zapadnúť do tejto škatule a nazvať ich živými. Niektoré kryštály, infekčné proteíny - prióny a dokonca aj určité počítačové programy budú „živé“, ak vychádzame z týchto siedmich princípov.
Klasickým hraničným príkladom sú vírusy. „Nie sú to bunky, nemajú žiadny metabolizmus a zostávajú inertné, kým nenarazia na bunky, takže veľa ľudí (vrátane mnohých vedcov) dospeje k záveru, že vírusy nežijú,“tvrdí Patrick Forter, mikrobiológ z Pasteurovho ústavu. vo francúzskom Paríži.
Sám Forter považuje vírusy za živé, ale pripúšťa, že rozhodnutie závisí od toho, kam sa rozhodnete umiestniť medzný bod.
Aj keď vírusom chýba veľa vecí potrebných pre vstup do klubu života, majú informácie zakódované v DNA alebo RNA. Toto je silný marker života, ktorý má každý živý tvor na planéte, a ktorý naznačuje, že vírusy sa môžu vyvíjať a množiť sa - aj keď rozbitím živých buniek a ich napadnutím.
Skutočnosť, že vírusy - rovnako ako všetok život, ktorý poznáme - prenáša DNA alebo RNA, viedla niektorých k domnienke, že by vírusy mali mať miesto v našom strome života. Iní všeobecne tvrdia, že vírusy udržiavajú tajomstvá samotného výzoru života. A potom život prestane pôsobiť čiernobielo a stane sa dosť neurčitým rozmerom s nie celkom živými a nie celkom mŕtvymi hranicami.
Niektorí vedci si túto myšlienku osvojili. Charakterizujú vírusy ako existujúce „na hranici medzi chémiou a životom“. A z toho vyplýva zaujímavá otázka: kedy sa chémia stala viac ako súčtom jej častí?
Chemici: študujte receptúru života
„Život, ktorý poznáme, je založený na polyméroch na báze uhlíka,“hovorí Jeffrey Bada z oceánografického inštitútu Scripps v San Diegu v Kalifornii. Z týchto polymérov - konkrétne nukleových kyselín (stavebné prvky DNA), bielkovín a polysacharidov - vyrástla doslova všetka rozmanitosť života.
Bada bol študentom Stanleyho Millera, jednej polovice dua, ktorá stála za experimentom Miller-Urey v 50. rokoch, jedným z prvých experimentov, ktoré zisťovali, ako sa život vyvinul z neživých chemikálií. Odvtedy sa vrátil k tomuto slávnemu experimentu a preukázal ešte väčšie spektrum biologicky vhodných molekúl, ktoré vznikajú pri prechode elektriny cez zmes chemikálií, o ktorých sa predpokladá, že existovali na primitívnej Zemi.
Ale tieto chemikálie nie sú živé. Až keď začnú robiť zaujímavé veci, ako sú vylučovanie alebo zabíjanie, môžeme im túto česť pripustiť. Čo je potrebné na to, aby látky dosiahli skok do života? Bada má celkom zaujímavú odpoveď.
„Nedokonalá replikácia informačných molekúl by mohla ohlasovať počiatok života a evolúciu, a tak dosiahnuť tento prechod od neživej chémie k biochémii. Začiatok replikácie a najmä replikácia s chybami znamenal začiatok „potomstva“s rôznymi schopnosťami. Títo molekulárni potomkovia potom mohli medzi sebou začať súťažiť o prežitie.
"Toto je v podstate darvinovská evolúcia na molekulárnej úrovni," hovorí Bada.
U mnohých chemikov sa ukazuje, že replikácia - proces, ktorý vírusy môžu robiť iba s biologickými bunkami - pomáha definovať život. Skutočnosť, že informačné molekuly - DNA a RNA - poskytujú replikáciu, naznačuje, že sú tiež podstatnou črtou života.
Charakterizácia života pre tieto špecifické chemikálie však neotvára väčší obraz. Život, ktorý poznáme, môže vyžadovať DNA alebo RNA, ale čo život, ktorý zatiaľ nepoznáme?
Astrobiológovia: lov na zvláštnych mimozemšťanov
Určenie podstaty mimozemského života nie je ľahké. Mnoho vedcov, vrátane Charlesa Cockella a jeho kolegov z Centra pre astrobiológiu na Edinburghskej univerzite, používajú ako testovacie vzorky mimozemského života mikroorganizmy, ktoré dokážu prežiť v extrémnych podmienkach. Veria, že život inde by mohol byť v úplne iných podmienkach, ale s najväčšou pravdepodobnosťou zdedí kľúčové vlastnosti života, aké poznáme zo Zeme.
"Musíme si však udržať myseľ otvorenú možnosti detekcie niečoho, čo je úplne mimo túto definíciu," hovorí Cockell.
Aj pokusy využiť naše vedomosti o pozemskom živote pri hľadaní mimozemšťanov môžu viesť k zmiešaným výsledkom. Napríklad NASA verila, že definíciu života urobí dobre v roku 1976, keď na Marse úspešne pristála kozmická loď Viking 1 vybavená tromi doživotnými experimentmi. Najmä jeden test ukázal, že na Marse bol život: hladina oxidu uhličitého v marťanskej pôde bola vysoká, čo znamená, že v ňom žili a dýchali mikróby.
Ale oxid uhličitý pozorovaný na Marse je dnes všeobecne vysvetlený oveľa menej vzrušujúcim javom nebiologických oxidačných chemických reakcií.
Astrobiológovia sa z týchto experimentov poučili a zúžili kritériá, ktoré používajú pri hľadaní mimozemšťanov - ich vyhľadávanie však doteraz nebolo úspešné.
Astrobiológovia by však nemali príliš zužovať svoje vyhľadávacie kritériá. Sagan považoval hľadanie mimozemšťanov zamerané na uhlík za „uhlíkový šovinizmus“v domnení, že takýto prístup bude veľmi úzkoprsý.
„Ľudia predpokladali, že mimozemšťania môžu byť na báze kremíka alebo môžu používať iné rozpúšťadlá (nie vodu),“hovorí Cockell. „Hovorili dokonca o mimozemských inteligentných oblakových organizmoch.“
V roku 2010 ohromil mnoho astrobiológov objav baktérií s DNA obsahujúcou namiesto štandardného fosforu arzén. Aj keď odvtedy bolo toto zistenie spochybňované viackrát, mnohí potichu dúfajú, že život sa nebude riadiť klasickými pravidlami. Niektorí vedci súčasne pracujú na formách života, ktoré vôbec nie sú založené na chémii.
Technológovia: Budujte umelý život
Kedysi bolo vytváranie umelého života úplne na milosť a nemilosť sci-fi. Teraz je to plnohodnotné odvetvie vedy.
Nové organizmy v laboratóriu môžu zatiaľ vytvárať biológie jednoduchým spájaním častí dvoch alebo viacerých známych foriem života. Ale tento proces môže byť abstraktnejší.
Odkedy sa počítačový program Thomasa Raya Tierra v 90. rokoch pokúsil demonštrovať syntézu a vývoj digitálnych „foriem života“, vedci sa pokúšali vytvoriť počítačové programy, ktoré skutočne napodobňujú život. Niektorí dokonca začínajú vytvárať robotov so životnými vlastnosťami.
„Všeobecnou myšlienkou je pochopiť základné vlastnosti všetkých živých systémov, nielen živých systémov nájdených na Zemi,“hovorí expert na umelý život Mark Bedo z Reed College v Portlande v Oregone. „Toto je pokus o veľmi široký pohľad na to, čo je život, zatiaľ čo biológia sa zameriava na formy reálneho života, ktoré poznáme.“
Mnoho výskumníkov v oblasti umelého života samozrejme používa ako základ pre svoj výskum všetko, čo vieme o živote na Zemi. Bedo hovorí, že vedci používajú takzvaný „model PMC“- programy (napr. DNA), metabolizmus a nádobu (napr. Bunkové steny). „Je dôležité poznamenať, že nejde o všeobecnú definíciu života, iba o definíciu minimálneho chemického života,“vysvetľuje.
Vedci sa pri práci na nechemických formách života snažia vytvoriť softvérové alebo hardvérové verzie komponentov PMC.
„V zásade si nemyslím, že život má jasnú definíciu, ale musíme sa o niečo usilovať,“hovorí Steen Rasmussen, ktorý sa venuje umelému životu na univerzite v južnom Dánsku v Odense. Skupiny po celom svete pracovali na jednotlivých komponentoch modelu PMC a vytvorili systémy, ktoré demonštrujú jeden alebo druhý aspekt. Doteraz sa to nikomu nepodarilo dať dokopy do fungujúcej formy syntetického života.
„Je to proces zhora nadol, ktorý sa spája kúsok po kúsku,“vysvetľuje.
Výskum umelého života môže byť prospešný aj v širšom meradle a vytvárať život, ktorý je nám úplne cudzí. Takýto výskum nám pomáha vylepšiť naše vedomosti o živote. Ale je príliš skoro hovoriť o výsledkoch.
Filozofi: snažia sa vyriešiť hádanku života
No aj keď sa tí, ktorí hľadajú - a snažia sa - vytvoriť nový život, neobávajú o jeho univerzálnu definíciu, mali by sa vedci prestať obávať redukcie všetkých definícií na jednu? Myslí si to Carol Cleland, filozofka z Coloradskej univerzity v Boulderi. Aspoň na chvíľu.
"Ak sa snažíš zovšeobecniť cicavce pomocou zebry, ktorú vlastnosť by si si vybral?" Pýta sa. "Rozhodne nie jej prsia, pretože ich má iba polovica." Ich pruhy sa zdajú ako zrejmá voľba, ale sú len náhodou. Toto nerobí zebry cicavce. ““
Rovnako je to aj so životom. Možno veci, ktoré si myslíme, že sú dôležité, sú v skutočnosti len vlastné životu na Zemi. Koniec koncov, všetko od baktérií po levy pochádzalo od jedného spoločného predka, čo znamená, že vo vesmíre je náš život iba jedným bodom v dátach.
Ako povedal Sagan: „Človek má tendenciu definovať pojmy známe. Ale základné pravdy nemusia byť známe. ““
Kým neobjavíme a neštudujeme alternatívne formy života, nemôžeme vedieť, ktoré vlastnosti dôležité pre náš život sú skutočne univerzálne. Umelý život môže ponúknuť spôsob, ako preskúmať alternatívne formy života, ale aspoň z krátkodobého hľadiska nie je ťažké si predstaviť, ako by akýkoľvek život vytvorený v počítači ovplyvnil našu vieru v živé systémy.
Aby sme život definovali presnejšie, musíme nájsť mimozemšťanov.
Iróniou je, že snaha definovať život skôr, ako ich nájdeme, môže sťažiť ich nájdenie. Aké tragické to bude, ak v 20. rokoch 20. storočia prejde nový rover okolo Marťana len preto, lebo ho neuznáva ako živú bytosť.
Nájdenie definície života môže stáť v ceste hľadaniu nového života. Musíme sa vzdialiť od nášho súčasného konceptu a byť otvorení objavovaniu života, aj keď to nevieme alebo nepoznáme.
ILYA KHEL