Siden barndommen vækkede levende væsener interesse og beundring hos mig. Jeg tilbragte min barndom i det nordlige Californien, hvor jeg ofte spillede i naturen blandt planter og dyr.
Mine venner og jeg så på bierne, da de bestøvede blomsterne og fangede dem i lynlåsposer for at få et bedre kig på deres obsidiske øjne og gyldne hår, og så lod insekterne fri til at udføre deres daglige aktiviteter.
Nogle gange lavede jeg en bue og pil fra bushen, der voksede på vores site, brugte bark fra de samme buske som en buestreng, og bladene fra dem gik til pilenes fjeder. På ture til stranden med min familie lærte jeg hurtigt at finde krabber og leddyr i deres kroge og observere boblerne i sandet efter tidevandet i den næste bølge. Og jeg husker levende, hvordan vi i folkeskolen gik på vandretur i en eukalyptuslund i Santa Cruz, hvor tusinder af migrerende Danaid-sommerfugle stoppede for at hvile. De klamrede sig til trægrene i store brune klumper, der lignede tørrede blade. Og så begyndte en sommerfugl at bevæge sig, og det viste sig, at den indre del af vingerne var fyrig orange.
Disse øjeblikke, såvel som mange af David Attenboroughs film, har styrket min fascination af planetenes levende verden. Mens min yngre bror var entusiastisk engageret i K'Nex-designeren, der blev præsenteret for ham, omhyggeligt at bygge rutsjebaner eller en jernbane, prøvede jeg at forstå, hvordan vores kat fungerer. Hvordan ser hun verden? Hvorfor purrer hun? Hvad er hendes pels, kløer og bart lavet af? Jeg bad engang om et encyklopædi om dyr til jul. Efter at have brudt det brune papir af en massiv bog, som vejer omkring halvdelen af mig, sad jeg ved træet i flere timer og læste den. Så det er ikke overraskende, at jeg endte med at tjene til at skrive artikler om natur og videnskab.
Men for nylig havde jeg en epifanie, der fik mig til at se et nyt blik på, hvorfor jeg elsker alle levende ting så meget, og tænker på en ny måde, hvad livet er. Faktum er, at de hele tiden, når folk studerer livet, stadig ikke kan give det en klar definition. Selv i dag har forskere ikke en overbevisende og universelt accepteret definition af liv. Når jeg tænkte på dette problem, huskede jeg, hvordan min bror entusiastisk spillede byggesæt, og jeg var nysgerrig efter katten.
Hvorfor ser det ud til, at konstruktøren er livløs, men katten lever? Er det ikke den første og den anden maskine til sidst? Naturligvis er en kat en meget mere kompleks mekanisme, der er i stand til fantastiske handlinger, som designeren aldrig vil kunne gentage. Men hvad er forskellen mellem en livløs maskine og en levende organisme på det mest basale niveau? Hvad, mennesker, katte, krabber og andre væsner hører til en kategori og konstruktører, computere, stjerner og sten til en anden? Min konklusion: nej. Desuden besluttede jeg, at livet ikke rigtig findes.
Salgsfremmende video:
Lad mig forklare
Formelle forsøg på at give en præcis definition af livet blev foretaget selv i de gamle græske filosoferes dage. Aristoteles troede, at i modsætning til det livløse, har alle levende ting en sjæl, og sjælen er af tre typer: i planter, i dyr og en rationel sjæl, der udelukkende er i mennesker. Den græske anatomist Galen foreslog et lignende, organbaseret system med "livsånd" i lungerne, kredsløb og nervesystemer. I det 17. århundrede fremførte den tyske læge og kemiker George Erns Stahl og andre forskere en teori, der senere blev kaldt vitalisme.
Vitalister hævdede, at "levende organismer adskiller sig grundlæggende fra livløse enheder, fordi de indeholder et eller andet immaterielt element, og de styres af forskellige principper end i livløse ting," og også af organiske stoffer (molekyler, der indeholder kulstof og brint og skabte levende organismer) kan ikke syntetiseres ud fra uorganiske (dette er molekyler, hvor der ikke er kulstof, hvilket hovedsageligt forekommer som et resultat af geologiske processer). Efterfølgende eksperimenter viste vitalismens komplette inkonsistens: uorganiske stoffer kan omdannes til organiske stoffer både under laboratoriebetingelser og uden for laboratoriers vægge.
I stedet for at indpasse organismer "en uhåndgribelig kraft", har andre forskere forsøgt at udlede et vist sæt fysiske egenskaber, der adskiller levende og ikke-levende. På grund af manglen på en kortfattet definition af livet i Campbells bøger og andre vidt anvendte biologilæsebøger er der en omfattende liste over definerende karakteristika, for eksempel: orden (det faktum, at mange organismer består af enten en celle med forskellige opdelinger og organeller, eller grupper af bestilte celler), vækst og udvikling (ændring i størrelse og form på en forudsigelig måde), homeostase (stabilitet i sammensætningen af det indre miljø, der adskiller sig fra det ydre, samt balancen mellem biofysiologiske funktioner, for eksempel regulering af graden af surhed og saltkoncentration), stofskifte (energiudgifter til vækst og til bremse aldring),reaktion på stimuli (ændring i opførsel som respons på lys, temperatur, kemikalier og andre komponenter i miljøet), reproduktion (vegetativ reproduktion eller parring for at producere nye organismer med overførsel af genetisk information fra en generation til en anden) og udvikling (ændring over tid af genetisk befolkningens karakteristika).
Logikken i sådanne lister kan meget let tilbagevises. Ingen har nogensinde lykkedes at sammensætte et sådant sæt fysiske egenskaber, hvor alle levende ting kombineres, og alt, hvad vi kalder livløst, er udelukket. Der er altid undtagelser. Så de fleste mennesker betragter ikke krystaller som levende, men de er meget organiserede og vokser. Brand bruger også energi og øges. Omvendt kan bakterier, tardigrader og endda nogle krebsdyr dvale i lang tid, og på dette tidspunkt vokser de ikke, de metaboliserer ikke, og de ændres overhovedet ikke, selvom de heller ikke kan kaldes døde.
Hvilken kategori kan vi klassificere et blad, der er faldet fra et træ? De fleste mennesker er enige om, at et blad bundet til et træ er i live. Dets mange celler arbejder utrætteligt med at omdanne sollys, kuldioxid og vand til næringsstoffer, blandt andet. Når et blad afbryder et træ, ophører dets celler ikke med det samme. Dør han, når han falder til jorden, når han rører jorden, eller når alle hans celler dør? Hvis du ripper et blad fra et træ og placerer det i et næringsmedium i laboratoriet, hvor bladcellerne er fulde og glade, er dette livet?
Næsten alle de foreslåede egenskaber ved livet falder ind under denne vanskelige situation. Reaktion på miljøet - denne egenskab hører ikke kun til levende organismer. Vi har opfundet utallige maskiner, der gør det samme. Og selv reproduktion er ikke et definerende træk i livet. I mange tilfælde kan et individuelt dyr ikke reproducere sig selv.
Det viser sig, at to katte er i live, fordi de sammen kan føde nye katte, og det kan man ikke, da den ikke kan reproducere sig selv og overføre sine gener. Husk også den udødelige vandmænd turritopsis nutricula, som uendeligt kan vende tilbage fra den "voksne" fase af vandmændene til "barn" -stadiet i polyppen. Den formerer ikke afkom, formerer sig ikke vegetativt og ældes ikke engang på traditionel vis - men de fleste mennesker er enige om, at denne vandmand er i live.
Hvad med evolutionen? Evnen til at gemme information i DNA- og RNA-molekyler, overføre denne information til afkom og tilpasse sig ændrede miljøforhold ved at ændre genetisk information - naturligvis besidder disse talenter ikke kun levende væsener. Mange biologer har fokuseret på evolution som et nøgle og karakteristisk træk i livet.
I de tidlige 1990'ere var Gerald Joyce fra Scripps Research Institute en del af en rådgivende gruppe for John Rummel, som på det tidspunkt drev NASAs udenrigs-biologiske program. Under diskussioner om de bedste måder at finde liv i andre verdener skabte Joyce og kolleger en meget populær arbejdsdefinition på livet i dag: et uafhængigt system, der er i stand til darwinistisk evolution. Definitionen er klar, kortfattet og omfattende. Men fungerer det i praksis?
Lad os se, hvordan denne definition gælder for vira, som mest af alt komplicerer søgningen efter en definition af livet. Vira er faktisk strenge af DNA eller RNA pakket i en proteincoat. De har ingen celler, ingen stofskifte, men de har gener, og de kan udvikle sig. Som Joyce forklarer, skal en organisme imidlertid for at blive et "selvstændigt system" indeholde al den information, den har brug for for at gengive den darwinistiske evolution. Han oplyser, at på grund af denne tilstand ikke virusser passer til den fungerende definition. Når alt kommer til alt, skal virussen invadere cellen og fange den for at reproducere sig selv.”Det virale genom udvikler sig kun inden i værtscellen,” sagde Joyce i en nylig samtale.
bjørnedyr
Men når du tænker over det, er NASAs arbejdsdefinition ikke bedre til at fange en virtuels tvetydighed end nogen anden foreslået definition. Den parasitiske orm, der lever i den menneskelige tarme, som mange betragter som en modbydelig, men ganske rigtig livsform, har al den genetiske information, der er nødvendig for reproduktion. Men parasitten kan ikke reproducere på nogen måde uden celler og molekyler i den humane tarme, hvorfra den stjæler den energi, der er nødvendig for at overleve. På samme måde har en virus al den genetiske information, den har brug for for at reproducere, men den mangler det nødvendige cellulære maskineri. Påstanden om, at situationen med den parasitiske orm er radikalt forskellig fra situationen med virussen, er et temmelig svagt argument.
Både ormen og virussen formerer sig og udvikles kun inden for deres "vært". Faktisk gentages virussen meget mere effektivt end ormen. Virussen begynder straks at komme i gang, og den har kun brug for et par proteiner inde i cellekernen for at begynde at formere sig i stor skala. Og parasitten har brug for et helt organ af et andet dyr til reproduktion, og ormen opnår kun succes, hvis den formår at overleve indtil det øjeblik, hvor det vokser og lægger æg. Så hvis vi bruger NASAs arbejdsdefinition til at udelukke vira fra beboelsesområdet, er vi også nødt til at udelukke alle andre større parasitter, inklusive orme, svampe og planter.
At definere livet som et uafhængigt system, der er i stand til darwinistisk evolution, tvinger os også til at indrømme, at nogle computerprogrammer også lever. For eksempel efterligner genetiske algoritmer naturlig selektion for at finde den optimale løsning på et problem. Disse bitmaps koder for træk og egenskaber, udvikler sig, strider med hinanden til gengivelse og endda udveksler information. På lignende måde skaber softwareplatforme som Avida "digitale organismer" lavet af digitale bits, der muterer på omtrent samme måde DNA-mutater. Med andre ord, de udvikler sig også. "Avida er ikke en simulering af evolution, det er et eksempel på det," fortalte Robert Pennock fra Michigan State University til Carl Zimmer i sit Discover-program. - Der er en proces med naturlig udvælgelse. Alle komponenter i den darwinistiske proces findes der. Disse ting gengiver, de muterer, de konkurrerer med hinanden. Hvis dette er den vigtigste ting i at definere livet, skal disse ting også tages i betragtning."
Jeg vil sige, at Joyces laboratorium i sig selv kastede et ødelæggende slag for NASAs arbejdsdefinition af livet. Han sammen med mange andre forskere foretrækker teorien om livets oprindelse kaldet "World of RNA". Alt liv på vores planet afhænger af DNA og RNA. I moderne levende organismer lagrer DNA de oplysninger, der er nødvendige for at skabe proteiner og molekylære mekanismer, der arbejder sammen om at danne en maset celle. Først troede videnskabsmænd, at kun proteiner, enzymer kunne fungere som en katalysator for den kemiske reaktion, der var nødvendig for at opbygge cellestrukturen.
Men i 1980'erne opdagede Tomas Cech og Sidney Altman, at ved at interagere med forskellige proteinenzymer, mange typer RNA-enzymer eller ribozymes, læste informationen, der er kodet i DNA, og bygger forskellige dele af cellen trin for trin. RNA World-hypotesen siger, at de tidligste organismer på vores planet udførte alle disse opgaver med at opbevare og anvende genetisk information udelukkende ved hjælp af RNA og uden hjælp af DNA og en hel pakke proteinenzymer.
Hvordan kunne dette ske? Sådan. For omkring fire milliarder år siden frie nukleotider fra jordens primære suppe, som er byggestenene til RNA og DNA, kombineret i stadig længere kæder og med tiden producerede ribozymer, der var store og komplekse nok til at skabe nye kopier af sig selv. De var således meget mere tilbøjelige til at overleve end dem, der ikke var i stand til at reproducere RNA. Disse tidlige enzymer indhyllede selvmonterende membraner og dannede de indledende celler. Ribozymes skabte ikke kun mere RNA, men kunne også forbinde nucleotider i DNA-strenge. Nukleotider kunne også spontant danne DNA.
Under alle omstændigheder har DNA erstattet RNA som det vigtigste molekyle til lagring af information, fordi det er mere stabilt. Og proteiner er begyndt at spille rollen som katalysatorer, da de er meget forskellige og let tilpasningsdygtige. Imidlertid indeholder cellerne i moderne organismer stadig rester af den originale RNA-verden. Således er ribosomer, som er et sæt RNA og proteiner, der syntetiserer proteiner fra aminosyrer, ribozymer. Der er også en gruppe vira, der bruger RNA som det vigtigste genetiske materiale.
For at teste RNA World-hypotesen har Joyce og andre forsøgt at skabe de typer af selvreplicerende ribozymer, der måske en gang havde eksisteret i jordens primære suppe. I midten af 2000'erne skabte Joyce og Tracey Lincoln billioner af tilfældige og ikke-relaterede RNA-sekvenser i laboratoriet, svarende til de tidlige RNA'er, der kunne konkurrere med hinanden for milliarder af år siden.
Derudover skabte de isolerede sekvenser, som ved en fejltagelse viste evnen til at forbinde to andre stykker RNA. Ved at modsætte sig sådanne sekvenser til hinanden producerede dette par til sidst to ribozymer, der kunne gengive hinanden på ubestemt tid, så længe de modtog nok nukleotider. Disse nakne RNA-molekyler er ikke kun i stand til at reproducere, de kan også mutere og udvikle sig. Ribozymes har for eksempel ændret små segmenter af deres genetiske kode for at tilpasse sig skiftende miljøforhold.
”De passer til den arbejdsdefinition af livet,” siger Joyce. "Det er en uafhængig darwinistisk udvikling." Han kan dog ikke sige med sikkerhed, om ribozymerne er i live. For ikke at blive til doktor Frankenstein, vil Joyce se, hvordan hans skabelse indtager helt nye egenskaber, og ikke kun ændrer det, han allerede ved, hvordan man gør.”Jeg tror, at det manglende link her er, at ribozymer skal være opfindelige, skal skabe nye løsninger,” siger han.
Men det ser ud til, at Joyce ikke gør retfærdighed over for ribozymer. Evolution er genetisk ændring, der forekommer over tid. For at se udviklingen i handling, behøver du ikke vente på, at svinene udvikler deres vinger og til, at RNA samles i bogstaverne i alfabetet. Den blå øjenfarve, som dukkede op for 6.000-10.000 år siden, er bare en anden type irispigment. Dette er det samme grundlæggende eksempel på evolution som de første fjerede dinosaurier. Hvis vi definerer livet som "et uafhængigt system, der er i stand til Darwinian evolution," ser jeg ingen tvingende grund til at fratage titlen på at leve af selvreplicerende ribozymer eller vira. Men jeg ser heller ingen grund til en fuldstændig afvisning af denne arbejdsdefinition og alle andre livsdefinitioner.
Hvorfor er det så svært at definere livet? Hvorfor har forskere og tænkere i århundreder ikke været i stand til at finde en bestemt fysisk egenskab eller et sæt egenskaber, der klart kan skelne mellem levende og ikke-levende? Fordi der ikke er sådanne egenskaber. Livet er et koncept, som vi har opfundet. På sit mest basale niveau er al materiel, der findes, et organiseret sæt atomer og deres bestanddele. Dette er et utroligt komplekst sæt, der indeholder ting som det elementære brintatom og den mest komplekse hjerne.
Ved at prøve at definere livet trak vi vilkårligt en linje i dette komplekse sæt og erklærede: alt over det er i live, og alt under det er det ikke. Faktisk eksisterer denne sondring kun i vores hjerner. Der er ingen tærskel, som en klynge af atomer pludselig genopliver, der er ingen klar sondring mellem levende og ikke-levende, der er ingen udtalt Frankenstein-gnist. Vi kan ikke give en definition af livet, fordi der ikke er noget at definere her.
Jeg har nervøst forklaret disse ideer til Joyce over telefonen og forventede, at han skal grine og kalde dem absurde. Det var trods alt han, der hjalp NASA med at udvikle definitionen af liv. Men Joyce kaldte det "ideelle" argument om, at livet kun er et koncept eller idé. Han er enig i, at det at definere livet på en måde er en tom idé. Arbejdsdefinitionen findes simpelthen for sproglig bekvemmelighed.”Vi forsøgte at hjælpe NASA med at finde udenjordisk liv,” siger han. "Vi kunne ikke bruge ordet 'liv' i hvert afsnit uden at definere det."
Carol Cleland, en filosof ved University of Colorado i Boulder, der har brugt mange år på at undersøge forsøg på at beskrive livet, finder det også forkert at prøve at definere det præcist. Men hun er endnu ikke klar til at benægte livet i sin fysiske virkelighed.”At konkludere, at der ikke findes nogen sand livsform, er lige så tidligt som at definere det,” siger hun. "Det ser ud til, at den bedste mulighed under sådanne forhold er at betragte de endelige livskriterier som hypotetiske og spekulative."
Hvad vi virkelig har brug for, skriver Cleland, er "en tilstrækkelig funderet og tilstrækkelig generel teori om livet." Hun foretager sammenligninger med kemikere fra det sekstende århundrede. Inden forskere indså, at luft, snavs, syrer og alle kemikalier består af molekyler, kunne de ikke definere vand. De kunne liste dets egenskaber - våd, gennemsigtig, smagløs, fryser, kan opløse mange andre stoffer - men de var ikke i stand til nøjagtigt at karakterisere det, indtil forskerne opdagede, at vand er to hydrogenatomer i forbindelse med et iltatom.
Salt, beskidt, tonet, flydende, frossent - vand er altid H2O. Det kan indeholde andre elementer som en urenhed, men de tre atomer, der udgør det, vi kalder vand, er altid til stede i det. Salpetersyre kan ligne vand, men det er ikke vand, fordi de to stoffer har forskellige molekylstrukturer. En meget større prøvestørrelse vil være påkrævet for at skabe en teori om liv, der passer til molekylær teori, siger Cleland. Hun hævder, at vi hidtil kun har et eksempel på, hvad livet er - dette er jordisk liv, der er baseret på DNA og RNA. Hvordan kan du oprette en teori om pattedyr ved kun at observere zebraer? Det er her, vi befinder os i vores forsøg på at definere, hvad der gør livet til liv, konkluderer Cleland.
Klynge af bakteriofager, vira der har udviklet sig
Jeg er uenig med hende. Naturligvis vil opdagelsen af prøver af udenjordisk liv på andre planeter udvide vores forståelse af, hvordan det, vi kalder levende organismer fungerer, og frem for alt, hvordan de udviklede sig. Men sådanne fund vil sandsynligvis ikke hjælpe os med at udvikle en ny revolutionær teori om livet. Kemikerne fra 1500-tallet kunne ikke sige, hvordan vand adskiller sig fra andre stoffer, fordi de ikke forstod dets grundlæggende karakter: de vidste ikke, at hvert stof består af et specifikt og ordnet sæt molekyler. Og moderne forskere ved nøjagtigt, hvilke væsner på vores planet er lavet af - celler, proteiner, DNA og RNA.
Forskellen mellem molekylerne vand, jord og sølv fra katte, mennesker og andre levende ting er ikke "liv", men niveauet for kompleksitet. Forskere har allerede tilstrækkelig viden til at forklare, hvorfor såkaldte organismer kan gøre, hvad de fleste af de ikke-levende ikke kan. De kan fortælle, hvordan bakterier laver nye kopier af sig selv, hvordan de hurtigt tilpasser sig deres miljø, og hvorfor sten ikke kan. Men på samme tid siger de måske ikke, at de levende er dette og det, og det livløse er det, og at dette par aldrig vil forene sig.
Når vi anerkender livet som et begreb og en idé, fratar vi det på ingen måde dets iboende pragt. Det handler ikke om fraværet af materielle forskelle mellem de levende og de ikke-levende. Mest sandsynligt vil vi aldrig finde en klar skillelinje mellem dem, da begrebet liv og ikke-liv som visse kategorier kun er et begreb, ikke virkelighed. Alt, hvad der fascinerede mig i dyrelivet i barndommen er lige så overraskende nu, selv med min nye forståelse af livet. Jeg tror, at de ting, som vi kalder levende, faktisk ikke kun forener nogle af deres iboende egenskaber; snarere er de forenet af vores forståelse af dem, vores kærlighed til dem og ærligt talt vores arrogance og narcissisme.
For det første meddelte vi, at alt på Jorden kan opdeles i to grupper - levende og ikke-levende, og det er ingen hemmelighed, hvilken gruppe vi betragter som den højeste. Desuden placerede vi os ikke kun i den første gruppe, vi insisterede på, at alle andre livsformer på vores planet skulle bedømmes i forhold til os. Jo mere denne form ligner os - jo mere den bevæger sig, taler, føles, tænker - jo mere levende betragter vi den. Men på samme tid er et specifikt sæt egenskaber og egenskaber, der gør en person til en person, langt fra den eneste måde (og langt fra den mest succesrige med hensyn til udvikling) til at beskrive en levende ting.
I sandhed er det, vi kalder livet, umuligt uden og er uadskilleligt fra det, vi betragter som livløst. Hvis vi på en eller anden måde kunne kigge på den grundlæggende essens af vores planet, forstå dens struktur på alle niveauer på samme tid - fra mikroskopisk til makroskopisk, ville vi se verden som et utal af antallet af sandkorn, som en kæmpe, der ryste atomer. En person kan bygge slotte på stranden ud fra tusinder af næsten identiske sandkorn, lave vandmænd og alt andet, som han kun kan forestille sig.
På samme måde samles, disintegrerer de utallige atomer, der udgør alt på vores planet, konstant og skaber et stadigt skiftende kalejdoskop af stof. Flere af disse partikler bliver bjerge, oceaner og skyer; andre producerer træer, fisk og fugle. Nogle sæt forbliver relativt bevægelige og inerte; andre ændrer sig med ufattelig hastighed og puslespil over kompleksiteten af deres konstruktioner. Noget gør K'Nex-konstruktøren og noget kat.
Oprindelig publikation: Hvorfor livet ikke eksisterer