Daudziem no mums nav jādomā pārāk daudz, lai atšķirtu dzīvo un nedzīvo. Cilvēks ir dzīvs, akmens nav. Tas ir tik vienkārši! Tomēr zinātnieki un filozofi neuzskata, ka tik vienkāršu atšķirību var ierobežot, piedodiet. Viņi ir pavadījuši tūkstošiem gadu, cenšoties noskaidrot, kas mūs dara dzīvus. Lielie prāti, sākot no Aristoteļa līdz Karlam Saganam, ir piedāvājuši savus paskaidrojumus - un joprojām nav izstrādājuši definīciju, kas apmierinātu visus. Tiešā nozīmē mums vēl nav "jēgas" dzīvē.
Ja kas, tad dzīves definēšanas problēma ir kļuvusi vēl grūtāka aptuveni pēdējo 100 gadu laikā. Līdz 19. gadsimtam viena no izplatītākajām idejām bija, ka dzīvi atdzīvina "dzīves dzirksts". Tagad, protams, šī ideja ir zaudējusi svaru akadēmiskajā vidē. Tā vietā ir vairāk zinātnisku pieeju. Piemēram, NASA dzīvi raksturo kā "pašpietiekamu ķīmisku sistēmu, kas spēj veikt Darvina evolūciju".
Bet NASA mēģinājums sasmalcināt dzīvi ar vienu vienkāršu aprakstu ir tikai viens no daudzajiem. Ir ierosinātas vairāk nekā 100 dzīves definīcijas, no kurām lielākā daļa koncentrējas uz nedaudziem vienkāršiem atribūtiem, piemēram, replikāciju un metabolismu.
Vēl sliktāk ir tas, ka dažādu disciplīnu zinātniekiem ir atšķirīgas idejas par to, kas vajadzīgs, lai noteiktu kaut ko dzīvu. Ķīmiķi saka, ka dzīve tiek samazināta līdz noteiktām molekulām; fiziķi apspriež termodinamiku.
Lai saprastu, kāpēc dzīvi ir tik grūti definēt, iepazīsimies ar dažiem zinātniekiem, kuri strādā, lai noteiktu robežas, kas nodala dzīvi no nedzīvās būtnes.
Virologi: pētot pelēko zonu uz mums zināmās dzīves robežām
Skolās bērniem tiek mācīts atcerēties septiņus procesus, kas it kā nosaka dzīvi: kustība, elpošana, jutīgums, augšana, vairošanās, izdalīšanās un uzturs.
Reklāmas video:
Lai gan tas ir noderīgs sākums dzīves definēšanai, tas neapstājas ar to. Ir daudz lietu, kuras mēs varētu ievietot šajā lodziņā un saukt par dzīvām. Daži kristāli, infekcijas olbaltumvielas - prioni un pat noteiktas datorprogrammas būs "dzīvas", ja mēs vadīsimies no šiem septiņiem principiem.
Klasiskais robežas piemērs ir vīrusi. "Tās nav šūnas, tām nav vielmaiņas un tās paliek inerstas, līdz sastopas ar šūnām, tāpēc daudzi cilvēki (tostarp daudzi zinātnieki) secina, ka vīrusi nedzīvo," saka Patriks Forers, Pasteuras institūta mikrobiologs. Parīzē, Francijā.
Pats Forers vīrusus uzskata par dzīviem, taču atzīst, ka lēmums ir atkarīgs no tā, kur jūs nolemjat likt robežpunktu.
Lai gan vīrusiem trūkst daudz lietu, kas nepieciešamas, lai iekļūtu dzīves klubā, viņiem ir DNS vai RNS kodēta informācija. Tas ir spēcīgs dzīves marķieris, kas piemīt jebkurai dzīvai radībai uz planētas, kas norāda, ka vīrusi var attīstīties un vairoties, kaut arī sadalot atvērtas dzīvās šūnas un iebrūkot tajās.
Fakts, ka vīrusi - tāpat kā visa mums zināmā dzīve - satur DNS vai RNS, dažus ir pamudinājusi domāt, ka vīrusiem vajadzētu ieņemt vietu mūsu dzīves kokā. Citi parasti apgalvo, ka vīrusi glabā dzīves izskatu noslēpumus. Tad dzīve pārstāj šķist melnbalta un kļūst diezgan neskaidra izmēra ar ne visai dzīvām un ne visai mirušām robežām.
Daži zinātnieki ir pieņēmuši šo ideju. Viņi raksturo vīrusus kā "uz robežas starp ķīmiju un dzīvi". Un tas rada interesantu jautājumu: kad ķīmija kļuva vairāk nekā tās daļu summa?
Ķīmiķi: izpētiet dzīves recepti
"Dzīve, kuru mēs zinām, balstās uz polimēriem, kuru pamatā ir ogleklis," saka Džefrijs Bada no Scripps okeanogrāfijas institūta Sandjego, Kalifornijā. No šiem polimēriem - proti, nukleīnskābēm (DNS pamatelementiem), olbaltumvielām un polisaharīdiem - burtiski ir izaugusi visa dzīves daudzveidība.
Bada bija Stenlija Millera, vienas dueta puses, students, kurš bija aiz Millera-Ūrija eksperimenta 1950. gados - viens no pirmajiem eksperimentiem, lai noskaidrotu, kā no nedzīvām ķīmiskām vielām izveidojusies dzīve. Kopš tā laika viņš ir atgriezies pie šī slavenā eksperimenta un parādījis vēl lielāku bioloģiski piemērotu molekulu klāstu, kas veidojas, elektrību nododot ķīmisko vielu maisījumam, kas, domājams, pastāvēja uz primitīvās Zemes.
Bet šīs ķīmiskās vielas nedzīvo. Tikai tad, kad viņi sāk darīt dažas interesantas lietas, piemēram, izvadīt vai nogalināt viens otru, mēs viņiem atļaujamies to godu. Kas nepieciešams vielām, lai veiktu lēcienu dzīvē? Badai ir diezgan interesanta atbilde.
“Nepilnīga informācijas molekulu atkārtošana varētu vēstīt par dzīves un evolūcijas izcelsmi un tādējādi panākt šo pāreju no nedzīvās ķīmijas uz bioķīmiju. Replikācijas sākums un jo īpaši replikācija ar kļūdām iezīmēja "pēcnācēju" sākumu ar dažādām spējām. Pēc tam šie molekulārie pēcnācēji varētu sākt konkurēt savā starpā par izdzīvošanu.
"Tā būtībā ir Darvina evolūcija molekulārā līmenī," saka Bada.
Daudziem ķīmiķiem izrādās, ka replikācija - process, ko vīrusi var veikt tikai ar bioloģiskām šūnām - palīdz definēt dzīvi. Fakts, ka informatīvās molekulas - DNS un RNS - nodrošina replikāciju, liek domāt, ka tās ir arī būtiska dzīves iezīme.
Bet šo specifisko ķīmisko vielu dzīves raksturošana neatklāj lielāku ainu. Dzīvei, kuru pazīstam, var būt nepieciešama DNS vai RNS, bet kā ir ar dzīvi, kuru mēs vēl nezinām?
Astrobiologi: meklējiet dīvainus citplanētiešus
Noteikt svešās dzīves būtību nav viegli. Daudzi zinātnieki, ieskaitot Čārlzu Kokelu un kolēģus no Edinburgas Universitātes Astrobioloģijas centra, izmanto mikroorganismus, kas var izdzīvot ekstremālos apstākļos, kā ārpuszemes dzīves paraugus. Viņi uzskata, ka dzīve citur varētu būt pilnīgi citādos apstākļos, taču, visticamāk, no Zemes mantos galvenās dzīves īpašības.
"Bet mums ir jātur prātā atvērta iespēja atklāt kaut ko tādu, kas pilnībā neatbilst šai definīcijai," saka Kokels.
Pat mēģinājums izmantot mūsu zināšanas par zemes dzīvi, lai mēģinātu atrast citplanētiešus, var novest pie pretrunīgiem rezultātiem. Piemēram, NASA uzskatīja, ka tas labi paveiktu dzīves definēšanu 1976. gadā, kad kosmosa kuģis Viking 1 veiksmīgi nolaidās uz Marsa, kas aprīkots ar trim mūža eksperimentiem. Viens tests jo īpaši parādīja, ka uz Marsa ir dzīvība: oglekļa dioksīda līmenis Marsa augsnē bija augsts, kas nozīmē, ka tajā dzīvoja un elpoja mikrobi.
Bet uz Marsa redzamais oglekļa dioksīds tagad ir universāli izskaidrojams ar daudz mazāk aizraujošu nebioloģisko oksidatīvo ķīmisko reakciju parādību.
Astrobiologi ir mācījušies no šiem eksperimentiem un sašaurinājuši kritērijus, kurus viņi izmanto, lai atrastu citplanētiešus, taču līdz šim viņu meklēšana ir bijusi neveiksmīga.
Tomēr astrobiologiem nevajadzētu pārāk sašaurināt meklēšanas kritērijus. Sagans uzskatīja, ka uz oglekli orientēta citplanētiešu meklēšana ir "oglekļa šovinisms", uzskatot, ka šāda pieeja būtu ļoti šaura.
"Cilvēki pieņēma, ka citplanētieši varētu būt uz silīcija bāzes vai izmantot citus šķīdinātājus (nevis ūdeni)," saka Kokels. "Viņi pat runāja par ārpuszemes inteliģentiem mākoņu organismiem."
2010. gadā baktēriju atklāšana ar DNS, kas standarta fosfora vietā satur arsēnu, pārsteidza daudzus astrobiologus. Lai gan kopš tā laika šis atklājums ir apšaubīts vairāk nekā vienu reizi, daudzi klusi cer, ka dzīve neievēros klasiskos noteikumus. Tajā pašā laikā daži zinātnieki strādā pie dzīvības formām, kas vispār nav balstītas uz ķīmiju.
Tehniķi: veidojiet mākslīgo dzīvi
Kādreiz mākslīgās dzīves radīšana pilnībā bija zinātniskās fantastikas žēlastībā. Tagad tā ir pilnvērtīga zinātnes nozare.
Pagaidām jauni organismi laboratorijā var radīt bioloģijas, vienkārši saliekot kopā divu vai vairāku zināmu dzīvības formu daļas. Bet šis process var būt abstraktāks.
Kopš Tomasa Reja datorprogrammas Tierra mēģināja demonstrēt digitālo "dzīvības formu" sintēzi un attīstību 1990. gados, zinātnieki ir mēģinājuši izveidot datorprogrammas, kas patiesi atdarina dzīvi. Daži pat sāk veidot robotus ar dzīvībai līdzīgām īpašībām.
"Vispārējā ideja ir izprast visu dzīvo sistēmu būtiskās īpašības, ne tikai uz Zemes atrastās dzīvās sistēmas," saka mākslīgās dzīves eksperts Marks Bedo no Rīda koledžas Portlendā, Oregonā. "Šis ir mēģinājums ļoti plaši aplūkot to, kas ir dzīve, savukārt bioloģija koncentrējas uz reālās dzīves formām, kas mums ir pazīstamas."
Protams, daudzi mākslīgās dzīves pētnieki par savu pētījumu pamatu izmanto visu, ko mēs zinām par dzīvi uz Zemes. Bedo saka, ka pētnieki izmanto to, ko viņi sauc par “PMC modeli” - programmas (piemēram, DNS), metabolismu un konteineru (piemēram, šūnu sienas). "Ir svarīgi atzīmēt, ka tā nav dzīves definīcija kopumā, tikai minimālā ķīmiskā mūža definīcija," viņš paskaidro.
Strādājot ar neķīmiskām dzīvības formām, zinātnieki mēģina izveidot PMC komponentu programmatūras vai aparatūras versijas.
"Būtībā es nedomāju, ka dzīvei ir skaidra definīcija, bet mums kaut kas ir jātiecas," saka Stīns Rasmusens, kurš strādā pie mākslīgās dzīves Dienviddānijas universitātē Odensē. Grupas visā pasaulē ir strādājušas pie atsevišķiem PMC modeļa komponentiem, izveidojot sistēmas, kas demonstrē vienu vai otru aspektu. Līdz šim nevienam nav izdevies to visu salikt funkcionējošā sintētiskās dzīves formā.
"Tas ir process no augšas uz leju, pa gabalu rindojot," viņš paskaidro.
Mākslīgās dzīves izpēte var būt izdevīga arī plašākā mērogā, radot mums pilnīgi svešu dzīvi. Šādi pētījumi palīdz mums uzlabot savas dzīves zināšanas. Bet par rezultātiem ir pāragri runāt.
Filozofi: mēģina atrisināt dzīves mīklu
Nu, pat ja tie, kas meklē un mēģina radīt jaunu dzīvi, neuztraucas par tās universālo definīciju, vai zinātniekiem vajadzētu pārtraukt uztraukties par visu definīciju samazināšanu līdz vienai? Tā domā Kolorādo Boulder universitātes filozofs Kerols Klelands. Vismaz kādu laiku.
"Ja jūs mēģināt vispārināt zīdītājus, izmantojot zebru, kuru iezīmi jūs izvēlētos?" Viņa jautā. “Noteikti ne viņas krūtis, jo tikai pusei tās ir. Viņu svītras šķiet acīmredzama izvēle, taču tās ir tikai sagadīšanās. Ne tas padara zebras zīdītājus."
Līdzīgi ir ar dzīvi. Var gadīties, ka lietas, kuras mēs domājam par svarīgām, patiesībā ir tikai dzīve uz Zemes. Galu galā viss, sākot no baktērijām līdz lauvām, cēlies no viena kopīga priekšteča, kas nozīmē, ka Visumā mūsu dzīve ir tikai viens punkts datos.
Kā sacīja Sagans: „Cilvēks mēdz definēt, ņemot vērā pazīstamo. Bet fundamentālās patiesības var nebūt pazīstamas."
Kamēr neesam atklājuši un pētījuši alternatīvas dzīves formas, mēs nevaram zināt, kuras mūsu dzīvei svarīgās iezīmes ir patiesi universālas. Mākslīgās dzīves veidošana var piedāvāt iespēju izpētīt alternatīvas dzīvības formas, taču vismaz īstermiņā nav grūti iedomāties, kā jebkura datorā izveidota dzīve ietekmēs mūsu uzskatus par dzīvajām sistēmām.
Lai precīzāk definētu dzīvi, mums jāatrod citplanētieši.
Ironiski ir tas, ka, mēģinot definēt dzīvi, pirms mēs tās atrodam, var būt grūtāk tās atrast. Cik traģiski tas būs, ja 2020. gados jauns braucējs iet garām marsietim tikai tāpēc, ka tas viņu neatzīst par dzīvo būtni.
Dzīves definīcijas atrašana var traucēt atrast jaunu dzīvi. Mums ir jāatkāpjas no pašreizējās koncepcijas un jābūt atvērtiem dzīves atklāšanai, pat ja mēs to nezinām vai nezinām.
ILYA KHEL