Много от нас не трябва да мислят прекалено много, за да разграничат живите от неживите. Човек е жив, камък не. Това е толкова просто! Учените и философите обаче не вярват, че такова просто разграничение може да бъде ограничено, извинявайте за каламбура. Те са прекарали хиляди години в опити да разберат какво ни прави живи. Великите умове, от Аристотел до Карл Сейгън, са предложили своите обяснения - и все още не са измислили определение, което да задоволи всички. В буквалния смисъл все още нямаме „смисъл“в живота.
Ако не друго, проблемът с дефинирането на живота стана още по-труден през последните 100 години или така. До 19-ти век една от често срещаните идеи е била животът да се оживява от „искрата на живота“. Сега, разбира се, тази идея отслабна в академичните среди. Повече научни подходи заеха своето място. НАСА, например, описва живота като "самоподдържаща се химическа система, способна на еволюцията на Дарвин".
Но опитът на НАСА да смаже живота с едно просто описание е само един от многото. Предложени са над 100 определения за живота, повечето от които се фокусират върху шепа прости атрибути като репликация и метаболизъм.
За да се влошат нещата, учените от различни дисциплини имат различни идеи за това какво е необходимо, за да се определи нещо живо. Химиците казват, че животът се свежда до определени молекули; физиците обсъждат термодинамиката.
За да разберем защо животът е толкова труден за дефиниране, нека се срещнем с някои от учените, които работят, за да дефинират границите, които разделят живота от неживите.
Вирусолози: изучаване на сивата зона на границите на живота, който познаваме
В училищата децата се учат да запомнят седем процеса, които уж определят живота: движение, дишане, чувствителност, растеж, размножаване, отделяне и хранене.
Промоционално видео:
Въпреки че това е полезно начало за определяне на живота, това не спира дотук. Има много неща, които бихме могли да поберем в тази кутия и да ги наречем живи. Някои кристали, инфекциозни протеини - приони и дори някои компютърни програми ще бъдат „живи“, ако изхождаме от тези седем принципа.
Класическият граничен пример са вирусите. „Те не са клетки, нямат метаболизъм и остават инертни, докато не се натъкнат на клетки, така че много хора (включително много учени) стигат до заключението, че вирусите не живеят“, казва Патрик Фортер, микробиолог от Пастьорския институт. в Париж, Франция.
Самият Фортер смята вирусите за живи, но признава, че решението зависи от това къде сте решили да поставите граничната точка.
Докато на вирусите липсват много от нещата, необходими за влизане в клуба на живота, те имат информация, кодирана в ДНК или РНК. Това е силен маркер на живота, който има всяко живо същество на планетата и което показва, че вирусите могат да се развиват и размножават - макар и чрез разбиване на отворени живи клетки и нахлуване в тях.
Фактът, че вирусите - както целия живот, който познаваме - носят ДНК или РНК, накара някои да мислят, че вирусите трябва да заемат място в нашето дърво на живота. Други обикновено заявяват, че вирусите пазят тайните на самия външен вид на живота. И тогава животът престава да изглежда черно-бял и става доста неясен размер с не съвсем живи и не съвсем мъртви граници.
Някои учени са възприели тази идея. Те характеризират вирусите като съществуващи „на границата между химията и живота“. И това поражда интересен въпрос: кога химията се е превърнала в повече от сумата на нейните части?
Химици: изучете рецептата на живота
„Животът, който познаваме, се основава на полимери на основата на въглерод“, казва Джефри Бада от Института по океанография на Скрипс в Сан Диего, Калифорния. От тези полимери - а именно нуклеинови киселини (градивните елементи на ДНК), протеини и полизахариди - буквално е нараснало цялото разнообразие на живота.
Бада беше ученик на Стенли Милър, половината от дуета, който стоеше зад експеримента на Милър-Юри през 50-те години, един от първите експерименти, за да разбере как животът възниква от неживите химикали. Оттогава той се върна към този известен експеримент и демонстрира още по-голям набор от биологично подходящи молекули, които се образуват, когато електричеството преминава през смес от химикали, за които се смята, че са съществували на първобитната Земя.
Но тези химикали не са живи. Едва когато започнат да правят някои интересни неща като отделяне или убиване помежду си, ние им позволяваме тази чест. Какво е необходимо, за да могат веществата да ускорят живота? Бада има доста интересен отговор.
„Несъвършеното възпроизвеждане на информационни молекули би могло да възвести произхода на живота и еволюцията и по този начин да доведе до този преход от неживата химия към биохимията. Началото на репликацията и по-специално репликацията с грешки бележи началото на „потомство“с различни способности. След това тези молекулни потомци биха могли да започнат да се състезават помежду си за оцеляване.
„Това е по същество еволюцията на Дарвин на молекулярно ниво“, казва Бада.
За много химици се оказва, че репликацията - процес, който вирусите могат да правят само с биологични клетки - помага да се определи животът. Фактът, че информационните молекули - ДНК и РНК - осигуряват репликация, предполага, че те също са съществена характеристика на живота.
Но характеризирането на живота на тези специфични химикали не разкрива по-голямата картина. Животът, който познаваме, може да се нуждае от ДНК или РНК, но какво да кажем за живота, който все още не знаем?
Астробиолози: лов за странни извънземни
Определянето на природата на извънземния живот не е лесно. Много учени, включително Чарлз Кокел и колеги от Центъра по астробиология към Университета в Единбург, използват микроорганизми, които могат да оцелеят в екстремни условия като тестови образци на извънземен живот. Те вярват, че животът другаде може да бъде в много различни условия, но най-вероятно ще наследи ключови характеристики на живота, както го познаваме от Земята.
„Но ние трябва да държим съзнанието си отворено за възможността да открием нещо, което е напълно извън това определение“, казва Кокел.
Дори опитите да използваме знанията си за земния живот, за да се опитаме да намерим извънземни, могат да доведат до смесени резултати. НАСА например вярваше, че ще свърши добра работа по определяне на живота през 1976 г., когато космическият кораб Viking 1 успешно кацна на Марс, оборудван с три експеримента за цял живот. По-специално един тест показа, че на Марс е имало живот: нивото на въглероден диоксид в марсианската почва е високо, което означава, че в него са живели и дишали микроби.
Но въглеродният диоксид, наблюдаван на Марс, сега е универсално обяснен с далеч по-малко вълнуващото явление на небиологичните окислителни химични реакции.
Астробиолозите са се научили от тези експерименти и са стеснили критериите, които използват, за да намерят извънземни - но досега търсенето им е било неуспешно.
Астробиолозите обаче не бива да стесняват твърде много критериите си за търсене. Сагън смята въглерод-ориентираното търсене на извънземни за "въглероден шовинизъм", вярвайки, че подобен подход би бил много тесен.
„Хората предполагат, че извънземните могат да бъдат на основата на силиций или да използват други разтворители (не вода)“, казва Кокел. "Те дори говореха за извънземни интелигентни облачни организми."
През 2010 г. откриването на бактерии с ДНК, съдържаща арсен вместо стандартен фосфор, изуми много астробиолози. Въпреки че оттогава тази находка е била подлагана на съмнение неведнъж, мнозина тихо се надяват животът да не следва класическите правила. В същото време някои учени работят върху форми на живот, които изобщо не се основават на химията.
Технолози: Изградете изкуствен живот
Някога създаването на изкуствен живот е било изцяло на милостта на научната фантастика. Сега това е пълноправен клон на науката.
Засега новите организми в лабораторията могат да създават биологии, като просто събират части от две или повече известни форми на живот. Но този процес може да бъде по-абстрактен.
Откакто компютърната програма на Томас Рей Tierra се опита да демонстрира синтеза и еволюцията на цифровите „форми на живот“през 90-те години, учените се опитват да създадат компютърни програми, които наистина имитират живота. Някои дори започват да създават роботи с живи черти.
„Общата идея е да се разберат съществените свойства на всички живи системи, а не само на живи системи, открити на Земята“, казва експертът по изкуствен живот Марк Бедо от колеж „Рийд“в Портланд, Орегон. "Това е опит да се вземе много широк поглед върху това какво е животът, докато биологията се фокусира върху реалните форми, с които сме запознати."
Разбира се, много изследователи на изкуствен живот използват всичко, което знаем за живота на Земята, като основа за своите изследвания. Бедо казва, че изследователите използват това, което се нарича "PMC модел" - програми (напр. ДНК), метаболизъм и контейнер (например клетъчни стени). „Важно е да се отбележи, че това не е определение за живота като цяло, а само определение за минимален химически живот“, обяснява той.
Работейки върху нехимични форми на живот, учените се опитват да създадат софтуерни или хардуерни версии на компонентите на PMC.
„По принцип не мисля, че животът има ясна дефиниция, но трябва да се стремим към нещо“, казва Стин Расмусен, който работи върху изкуствения живот в Университета на Южна Дания в Одензе. Групи по целия свят са работили върху отделни компоненти на модела PMC, създавайки системи, които демонстрират един или друг аспект. Досега никой не е успял да обедини всичко това във функционираща форма на синтетичен живот.
„Това е процес отгоре надолу, подреждане на парчета по парчета“, обяснява той.
Изследването на изкуствения живот може да бъде от полза и в по-голям мащаб, създавайки живот, който е напълно чужд за нас. Такива изследвания ни помагат да усъвършенстваме знанията си за живота. Но е рано да се говори за резултатите.
Философи: опитват се да разгадаят загадката на живота
Е, дори ако тези, които търсят - и се опитват да създадат - нов живот, не се притесняват от универсалната му дефиниция, трябва ли учените да спрат да се притесняват за намаляването на всички дефиниции до едно? Карол Клиланд, философ от университета в Колорадо Боулдър, смята така. Поне за известно време.
„Ако се опитвате да обобщите бозайниците с помощта на зебра, коя черта бихте избрали?“, Пита тя. „Определено не гърдите й, тъй като ги има само половината. Ивиците им изглеждат като очевиден избор, но те са просто съвпадение. Не това прави зебрите бозайници."
Същото е и с живота. Може би нещата, които смятаме за важни, всъщност са само животът на Земята. В крайна сметка всичко, от бактерии до лъвове, произлиза от един общ прародител, което означава, че във Вселената животът ни е само една точка от данните.
Както каза Сагън: „Човекът е склонен да дефинира от познатото. Но основните истини може да не са познати."
Докато не открием и не изучим алтернативни форми на живот, не можем да знаем кои черти, важни за живота ни, са наистина универсални. Създаването на изкуствен живот може да предложи начин за изследване на алтернативни форми на живот, но поне в краткосрочен план не е трудно да си представим как всеки живот, създаден на компютър, би повлиял на нашите вярвания за живите системи.
За да определим живота по-точно, трябва да намерим извънземни.
Иронията е, че опитът да дефинираме живота, преди да ги открием, може да затрудни намирането им. Колко трагично ще бъде, ако през 2020-те нов марсоход мине покрай марсианец, просто защото не го разпознава като живо същество.
Намирането на определение за живота може да попречи на намирането на нов живот. Трябва да се отдалечим от настоящата ни концепция и да бъдем отворени за откриване на живота, дори и да не го знаем или не знаем.
ИЛЯ ХЕЛ