Mnoho z nás nemusí příliš přemýšlet, aby rozlišilo živé věci od neživých. Muž je naživu, kámen ne. Je to tak jednoduché! Vědci a filozofové však nevěří, že lze takové jednoduché rozlišení omezit, promiňte. Strávili tisíce let snahou zjistit, co nás dělá naživu. Skvělá mysl, od Aristotela po Carla Sagana, nabídla svá vysvětlení - a stále nepřišla s definicí, která by uspokojila každého. V doslovném smyslu ještě nemáme v životě „smysl“.
Problém definování života se za posledních zhruba 100 let stal ještě obtížnějším. Až do 19. století byla jednou z běžných myšlenek, že život se oživuje prostřednictvím „jiskry života“. Nyní samozřejmě tato myšlenka ztratila na akademické půdě váhu. Na jeho místo nastoupilo více vědeckých přístupů. NASA například popisuje život jako „soběstačný chemický systém schopný darwinovské evoluce“.
Ale pokus NASA rozdrtit život jedním jednoduchým popisem je jen jedním z mnoha. Bylo navrženo více než 100 definic života, z nichž většina se zaměřuje na hrst jednoduchých atributů, jako je replikace a metabolismus.
Aby toho nebylo málo, vědci z různých oborů mají různé představy o tom, co je potřeba k definování něčeho živého. Chemici tvrdí, že život se redukuje na určité molekuly; fyzici diskutují o termodynamice.
Abychom pochopili, proč je život tak obtížně definovatelný, pojďme se setkat s některými vědci, kteří pracují na definování hranic, které oddělují živé od neživých věcí.
Virologové: studium šedé oblasti na hranicích života, které známe
Ve školách se děti učí pamatovat si sedm procesů, které údajně určují život: pohyb, dýchání, citlivost, růst, reprodukce, vylučování a výživa.
Propagační video:
I když je to užitečný začátek pro definování života, tím to nekončí. Existuje mnoho věcí, které bychom mohli vejít do této krabice a nazvat je živými. Některé krystaly, infekční proteiny - priony a dokonce i určité počítačové programy budou „živé“, pokud budeme vycházet z těchto sedmi principů.
Klasickým hraničním příkladem jsou viry. "Nejsou to buňky, nemají žádný metabolismus a zůstávají inertní, dokud nenarazí na buňky, takže mnoho lidí (včetně mnoha vědců) dospělo k závěru, že viry nežijí," říká Patrick Forter, mikrobiolog z Pasteurova institutu. v Paříži ve Francii.
Forter sám považuje viry za živé, ale připouští, že rozhodnutí závisí na tom, kam se rozhodnete umístit mezní bod.
Zatímco virům chybí mnoho věcí potřebných pro vstup do klubu života, mají informace zakódované v DNA nebo RNA. Jedná se o silný ukazatel života, který má každý živý tvor na planetě, což naznačuje, že viry se mohou vyvíjet a množit - i když rozbitím živých buněk a jejich napadením.
Skutečnost, že viry - stejně jako veškerý náš známý život - přenášejí DNA nebo RNA, vedla některé k domněnce, že by viry měly zaujímat místo v našem stromě života. Jiní obecně říkali, že viry udržují tajemství samotného vzhledu života. A pak život přestane vypadat černobíle a stane se poněkud vágní velikostí s ne zcela živými a ne zcela mrtvými hranicemi.
Někteří vědci tuto myšlenku přijali. Charakterizují viry jako existující „na hranici mezi chemií a životem“. A to vyvolává zajímavou otázku: kdy se chemie stala více než součtem jejích částí?
Chemici: prostudujte si recept na život
„Život, který známe, je založen na polymerech na bázi uhlíku,“říká Jeffrey Bada z oceánografického institutu Scripps v San Diegu v Kalifornii. Z těchto polymerů - jmenovitě nukleových kyselin (stavebních kamenů DNA), bílkovin a polysacharidů - vyrostla doslova veškerá rozmanitost života.
Bada byl studentem Stanley Miller, jedné poloviny dua, které stálo za experimentem Miller-Urey v padesátých letech minulého století, což byl jeden z prvních pokusů zjistit, jak se život vynořil z neživých chemikálií. Od té doby se vrátil k tomuto slavnému experimentu a prokázal ještě větší rozsah biologicky vhodných molekul, které se tvoří při průchodu elektřiny směsí chemikálií, o nichž se předpokládá, že existovaly na primitivní Zemi.
Ale tyto chemikálie nežijí. Teprve když začnou dělat nějaké zajímavé věci, jako je vylučování nebo zabíjení, dovolíme jim tu čest. Co je zapotřebí k tomu, aby látky skočily do života? Bada má docela zajímavou odpověď.
"Nedokonalá replikace informačních molekul by mohla ohlašovat počátek života a evoluci, a tak uskutečnit tento přechod od neživé chemie k biochemii." Začátek replikace a zejména replikace s chybami znamenal začátek „potomků“s různými schopnostmi. Tito molekulární potomci pak mohli začít mezi sebou soutěžit o přežití.
"Jedná se v podstatě o darwinovskou evoluci na molekulární úrovni," říká Bada.
U mnoha chemiků se ukazuje, že replikace - proces, který mohou viry provádět pouze s biologickými buňkami - pomáhá definovat život. Skutečnost, že informační molekuly - DNA a RNA - zajišťují replikaci, naznačuje, že jsou také podstatnou součástí života.
Charakterizace života pro tyto konkrétní chemikálie však neotevře celkový obraz. Život, který známe, může potřebovat DNA nebo RNA, ale co život, který ještě nevíme?
Astrobiologové: hon na cizí mimozemšťany
Určení podstaty mimozemského života není snadné. Mnoho vědců, včetně Charlese Cockella a kolegů z Centra pro astrobiologii na univerzitě v Edinburghu, používá mikroorganismy, které mohou přežít v extrémních podmínkách jako zkušební vzorky mimozemského života. Věří, že život jinde může být ve zcela odlišných podmínkách, ale s největší pravděpodobností zdědí klíčové vlastnosti života, jak ho známe ze Země.
"Musíme si ale udržet mysl otevřenou možnosti detekovat něco, co je zcela mimo tuto definici," říká Cockell.
Dokonce i pokusy využít naše znalosti pozemského života k pokusu o nalezení mimozemšťanů mohou vést ke smíšeným výsledkům. Například NASA věřila, že při definování života udělá dobrou práci v roce 1976, kdy na Marsu úspěšně přistála kosmická loď Viking 1, vybavená třemi celoživotními experimenty. Jeden test zejména ukázal, že na Marsu byl život: hladina oxidu uhličitého v marťanské půdě byla vysoká, což znamená, že v ní žili a dýchali mikroby.
Oxid uhličitý pozorovaný na Marsu je však nyní všeobecně vysvětlen mnohem méně vzrušujícím jevem nebiologických oxidačních chemických reakcí.
Astrobiologové se z těchto experimentů poučili a zúžili kritéria, která používají k hledání mimozemšťanů - ale jejich hledání bylo zatím neúspěšné.
Astrobiologové by však neměli příliš omezovat svá vyhledávací kritéria. Sagan považoval hledání uhlíku zaměřené na mimozemšťany za „uhlíkový šovinismus“a věřil, že takový přístup by byl velmi úzkoprsý.
„Lidé předpokládali, že by mimozemšťané mohli být na bázi křemíku nebo používat jiná rozpouštědla (ne vodu),“říká Cockell. „Mluvili dokonce o mimozemských inteligentních cloudových organismech.“
V roce 2010 ohromil objev astrobiologů bakterie s DNA obsahující arsen místo standardního fosforu. Ačkoli bylo toto zjištění od té doby zpochybňováno více než jednou, mnozí tiše doufají, že se život nebude řídit klasickými pravidly. Někteří vědci zároveň pracují na formách života, které vůbec nejsou založeny na chemii.
Technologové: Budujte umělý život
Kdysi bylo vytváření umělého života zcela na milost a nemilost sci-fi. Nyní je to plnohodnotné odvětví vědy.
Prozatím mohou nové organismy v laboratoři vytvářet biologie jednoduchým spojením částí dvou nebo více známých forem života. Ale tento proces může být abstraktnější.
Od té doby, co se počítačový program Thomase Raye Tierra v 90. letech pokusil demonstrovat syntézu a vývoj digitálních „forem života“, vědci se pokoušeli vytvořit počítačové programy, které skutečně napodobují život. Někteří dokonce začínají vytvářet roboty se zvláštními rysy.
„Obecnou myšlenkou je pochopit základní vlastnosti všech živých systémů, nejen živých systémů, které byly nalezeny na Zemi,“říká expert na umělý život Mark Bedo z Reed College v Portlandu v Oregonu. „Jedná se o pokus zaujmout velmi široký pohled na to, co je život, zatímco biologie se zaměřuje na formy reálného života, které známe.“
Mnoho vědců z umělého života samozřejmě používá jako základ pro svůj výzkum vše, co víme o životě na Zemi. Bedo říká, že vědci používají takzvaný „model PMC“- programy (např. DNA), metabolismus a kontejner (např. Buněčné stěny). "Je důležité si uvědomit, že se nejedná o obecnou definici života, pouze o definici minimálního chemického života," vysvětluje.
Při práci na nechemických formách života se vědci pokoušejí vytvořit softwarové nebo hardwarové verze komponent PMC.
„V zásadě si nemyslím, že život má jasnou definici, ale musíme se o něco snažit,“říká Steen Rasmussen, který pracuje na umělém životě na University of Southern Denmark v Odense. Skupiny po celém světě pracovaly na jednotlivých součástech modelu PMC a vytvářely systémy, které demonstrují jeden nebo druhý aspekt. Zatím se nikomu nepodařilo dát vše dohromady do fungující formy syntetického života.
"Je to proces shora dolů, seřazený kousek po kousku," vysvětluje.
Výzkum umělého života může být také přínosný ve větším měřítku, protože vytváří život, který je nám zcela cizí. Takový výzkum nám pomáhá vylepšit naše znalosti o životě. Ale je příliš brzy na to mluvit o výsledcích.
Filozofové: snaží se vyřešit hádanku života
I když se ti, kteří hledají - a snaží se vytvořit - nový život, neobávají o jeho univerzální definici, měli by se vědci přestat starat o redukci všech definic na jednu? Myslí si to Carol Cleland, filozofka z Coloradské univerzity v Boulderu. Alespoň na chvíli.
"Pokud se pokoušíte zobecnit savce pomocí zebry, jakou vlastnost byste si vybrali?" Zeptá se. "Rozhodně ne její prsa, protože je má jen polovina." Jejich pruhy se zdají být zřejmou volbou, ale jsou jen náhodou. To není to, co dělá zebry savci. “
Stejně je to se životem. Je možné, že věci, které považujeme za důležité, jsou opravdu jen život na Zemi. Koneckonců vše od bakterií po lvy pocházelo od jednoho společného předka, což znamená, že ve vesmíru je náš život jen jedním bodem v datech.
Jak řekl Sagan: „Člověk má tendenci definovat z hlediska známého. Ale základní pravdy nemusí být známé. “
Dokud neobjevíme a nebudeme studovat alternativní formy života, nemůžeme vědět, které vlastnosti důležité pro náš život jsou skutečně univerzální. Vytvoření umělého života může nabídnout způsob, jak prozkoumat alternativní formy života, ale alespoň v krátkodobém horizontu není těžké si představit, jak by jakýkoli život vytvořený v počítači ovlivnil naši víru v živé systémy.
Abychom mohli život přesněji definovat, musíme najít mimozemšťany.
Ironií je, že snaha definovat život dříve, než je najdeme, může ztížit jejich nalezení. Jak tragické to bude, když ve 20. letech projde nový rover Marťanem jednoduše proto, že ho neuznává jako živou bytost.
Hledání definice života může být překážkou při hledání nového života. Musíme se vzdálit od našeho současného konceptu a být otevření objevování života, i když to nevíme nebo nevíme.
ILYA KHEL