Mange af os behøver ikke tænke for meget for at skelne levende ting fra ikke-levende ting. En mand lever, en sten ikke. Det er så simpelt! Forskere og filosoffer mener imidlertid ikke, at en sådan simpel skelnen kan begrænses, undskyld ordspillet. De har brugt tusinder af år på at finde ud af, hvad der gør os til live. Store sind, fra Aristoteles til Carl Sagan, har tilbudt deres forklaringer - og er stadig ikke kommet med en definition, der ville tilfredsstille alle. I bogstavelig forstand har vi endnu ikke en "mening" i livet.
Hvis noget, er problemet med at definere liv blevet endnu vanskeligere i løbet af de sidste 100 år eller deromkring. Indtil det 19. århundrede var en af de almindelige ideer, at livet blev animeret gennem "livets gnist." Nu har selvfølgelig denne idé mistet sin vægt i den akademiske verden. Flere videnskabelige tilgange har taget plads. NASA beskriver for eksempel livet som "et selvforsynende kemisk system, der er i stand til darwinistisk udvikling."
Men NASAs forsøg på at knuse livet med en simpel beskrivelse er bare en af mange. Over 100 definitioner af liv er blevet foreslået, hvoraf de fleste fokuserer på en håndfuld enkle attributter som replikering og stofskifte.
For at gøre tingene værre har forskere fra forskellige discipliner forskellige ideer om, hvad der er nødvendigt for at definere noget i live. Kemikere siger, at livet reduceres til bestemte molekyler; fysikere diskuterer termodynamik.
For at forstå hvorfor livet er så svært at definere, lad os møde nogle af de forskere, der arbejder for at definere de grænser, der adskiller levende ting fra ikke-levende ting.
Virologer: studerer det grå område ved livets grænser, vi kender
I skolerne læres børn at huske syv processer, der angiveligt bestemmer livet: bevægelse, åndedræt, følsomhed, vækst, reproduktion, udskillelse og ernæring.
Salgsfremmende video:
Selvom dette er en nyttig start til at definere livet, stopper det ikke der. Der er mange ting, som vi kunne passe ind i denne boks og kalde dem levende. Nogle krystaller, infektiøse proteiner - og endog visse computerprogrammer vil være "levende", hvis vi går ud fra disse syv principper.
Det klassiske grænseeksempel er vira. "De er ikke celler, de har ingen metabolisme, og de forbliver inerte, indtil de støder på celler, så mange mennesker (inklusive mange forskere) konkluderer, at vira ikke lever," siger Patrick Forter, en mikrobiolog ved Pasteur Institute. i Paris, Frankrig.
Forter selv anser vira for at være i live, men indrømmer, at beslutningen afhænger af, hvor du beslutter at placere afskæringspunktet.
Mens vira mangler mange af de ting, der er nødvendige for at komme ind i livets klub, har de oplysninger kodet i DNA eller RNA. Dette er en stærk markør for liv, som enhver levende skabning på planeten har, og som indikerer, at vira kan udvikle sig og formere sig - omend ved at bryde åbne levende celler og invadere dem.
Det faktum, at vira - som alt liv, vi kender - bærer DNA eller RNA, har fået nogle til at tro, at vira burde indtage en plads i vores livets træ. Andre har generelt udtalt, at vira bevarer hemmelighederne ved selve livets udseende. Og så ophører livet med at virke sort og hvidt og bliver temmelig en vag størrelse med ikke helt levende og ikke helt døde grænser.
Nogle forskere har vedtaget denne idé. De karakteriserer vira som eksisterende "på grænsen mellem kemi og liv." Og dette rejser et interessant spørgsmål: hvornår blev kemi mere end summen af dens dele?
Kemikere: studer livsopskriften
"Det liv, vi kender, er baseret på kulstofbaserede polymerer," siger Jeffrey Bada fra Scripps Institute of Oceanography i San Diego, Californien. Fra disse polymerer - nemlig nukleinsyrer (byggestenene til DNA), proteiner og polysaccharider - er bogstaveligt talt al mangfoldighed i livet vokset.
Bada var studerende af Stanley Miller, den ene halvdel af duoen, der stod bag Miller-Urey-eksperimentet i 1950'erne, et af de første eksperimenter til at finde ud af, hvordan livet opstod fra ikke-levende kemikalier. Han er siden vendt tilbage til dette berømte eksperiment og demonstreret et endnu større udvalg af biologisk egnede molekyler, der dannes, når elektricitet ledes gennem en blanding af kemikalier, der menes at have eksisteret på den primitive jord.
Men disse kemikalier lever ikke. Det er først, når de begynder at lave nogle interessante ting som at udskille eller dræbe hinanden, at vi giver dem den ære. Hvad skal der til for at stoffer kan sprænge til liv? Bada har et ret interessant svar.
”En ufuldkommen replikering af informationsmolekyler kunne indvarsle livets og evolutionens oprindelse og således skabe denne overgang fra ikke-levende kemi til biokemi. Begyndelsen på replikering og især replikering med fejl markerede begyndelsen på "afkom" med forskellige evner. Disse molekylære afkom kunne derefter begynde at konkurrere indbyrdes om at overleve.
”Dette er i det væsentlige den darwinistiske udvikling på molekylært niveau,” siger Bada.
For mange kemikere viser det sig, at replikering - en proces, som vira kun kan gøre med biologiske celler - hjælper med at definere livet. Det faktum, at informationsmolekyler - DNA og RNA - giver replikering antyder, at de også er et væsentligt træk ved livet.
Men at karakterisere livet for disse specifikke kemikalier åbner ikke det større billede. Det liv, vi kender, har muligvis brug for DNA eller RNA, men hvad med livet, vi ikke kender endnu?
Astrobiologer: jagt på mærkelige rumvæsner
Det er ikke let at bestemme arten af fremmede liv. Mange forskere, herunder Charles Cockell og kolleger ved Centre for Astrobiology ved University of Edinburgh, bruger mikroorganismer, der kan overleve under ekstreme forhold som testprøver af udenjordisk liv. De mener, at liv andre steder kan være under meget forskellige forhold, men sandsynligvis vil arve livets nøglekarakteristika, som vi kender det fra Jorden.
”Men vi er nødt til at holde vores sind åbne for muligheden for at opdage noget, der er helt uden for denne definition,” siger Cockell.
Selv forsøg på at bruge vores viden om det jordiske liv til at forsøge at finde udlændinge kan føre til blandede resultater. NASA troede for eksempel, at det ville gøre et godt stykke arbejde med at definere livet i 1976, da Viking 1-rumfartøjet med succes landede på Mars udstyret med tre livstidseksperimenter. Især en test viste, at der var liv på Mars: niveauet af kuldioxid i Marsjorden var højt, hvilket betyder, at mikrober levede og trak vejret i det.
Men den kuldioxid, der ses på Mars, forklares nu bredt af det meget mindre spændende fænomen med ikke-biologiske oxidative kemiske reaktioner.
Astrobiologer har lært af disse eksperimenter og indsnævret de kriterier, de bruger til at finde udlændinge - men indtil videre har deres søgning været mislykket.
Imidlertid bør astrobiologer ikke indsnævre deres søgekriterier for meget. Sagan betragtede den kulstofcentrerede søgning efter udlændinge som "kulstofchauvinisme" og mente, at en sådan tilgang ville være meget snæversynet.
”Folk antog, at udlændinge kunne være siliciumbaserede eller bruge andre opløsningsmidler (ikke vand),” siger Cockell. "De talte endda om udenjordiske intelligente skyorganismer."
I 2010 overraskede opdagelsen af bakterier med DNA indeholdende arsen i stedet for standardfosfor mange astrobiologer. Selvom dette fund er blevet stillet spørgsmålstegn ved mere end én gang siden da, håber mange stille og roligt at livet ikke følger de klassiske regler. Samtidig arbejder nogle forskere på livsformer, der slet ikke er baseret på kemi.
Teknologer: Byg kunstigt liv
Engang var skabelsen af kunstigt liv helt underlagt science fiction. Nu er det en fuldgyldig videnskabsgren.
Indtil videre kan nye organismer i laboratoriet skabe biologier ved simpelthen at dele dele af to eller flere kendte livsformer sammen. Men denne proces kan være mere abstrakt.
Lige siden Thomas Rays Tierra-computerprogram forsøgte at demonstrere syntesen og udviklingen af digitale "livsformer" i 1990'erne, har forskere forsøgt at skabe computerprogrammer, der virkelig efterligner livet. Nogle begynder endda at skabe robotter med livlige træk.
"Den generelle idé er at forstå de væsentlige egenskaber ved alle levende systemer, ikke kun levende systemer, der er fundet på Jorden," siger kunstig livsekspert Mark Bedo fra Reed College i Portland, Oregon. "Dette er et forsøg på at tage et meget bredt billede af, hvad livet er, mens biologi fokuserer på de virkelige livsformer, som vi er fortrolige med."
Selvfølgelig bruger mange kunstige forskere alt, hvad vi ved om livet på jorden, som grundlaget for deres forskning. Bedo siger, at forskerne bruger det, der kaldes en "PMC-model" - programmer (f.eks. DNA), stofskifte og en beholder (f.eks. Cellevægge).”Det er vigtigt at bemærke, at dette ikke er en definition af liv generelt, kun en definition af minimum kemisk levetid,” forklarer han.
Arbejdet med ikke-kemiske livsformer forsøger forskere at oprette software- eller hardwareversioner af PMC-komponenter.
”Grundlæggende tror jeg ikke, at livet har en klar definition, men vi er nødt til at stræbe efter noget,” siger Steen Rasmussen, der arbejder på kunstigt liv ved Syddansk Universitet i Odense. Grupper rundt om i verden har arbejdet med individuelle komponenter i PMC-modellen og skabt systemer, der demonstrerer et eller andet aspekt af det. Indtil videre har ingen formået at sætte det hele sammen til en fungerende form for syntetisk liv.
”Det er en top-down-proces, der står i stykker for stykke,” forklarer han.
Forskning i kunstigt liv kan også være gavnligt i bredere skala og skabe liv, der er helt fremmed for os. Sådan forskning hjælper os med at forfine vores viden om livet. Men det er for tidligt at tale om resultaterne.
Filosoffer: forsøger at løse livets gåde
Nå, selvom de, der leder efter - og prøver at skabe - nyt liv, ikke er bekymrede for dets universelle definition, skal forskere holde op med at bekymre sig om at reducere alle definitioner til en? Carol Cleland, en filosof ved University of Colorado i Boulder, mener det. I det mindste et stykke tid.
”Hvis du prøver at generalisere pattedyr ved hjælp af en zebra, hvilket træk ville du vælge?” Spørger hun.”Bestemt ikke hendes bryster, da kun halvdelen har dem. Deres striber ser ud som et oplagt valg, men de er bare en tilfældighed. Det er ikke det, der gør zebraer til pattedyr."
Det er det samme med livet. Måske er de ting, som vi synes er vigtige, kun iboende i livet på jorden. Når alt kommer til alt stammer alt fra bakterier til løver fra en fælles forfader, hvilket betyder at vores liv i universet kun er et punkt i dataene.
Som Sagan sagde:”Mennesket har tendens til at definere i form af det velkendte. Men grundlæggende sandheder er måske ikke velkendte."
Før vi har opdaget og studeret alternative livsformer, kan vi ikke vide, hvilke træk der er vigtige for vores liv, der virkelig er universelle. At skabe kunstigt liv kan tilbyde en måde at udforske alternative livsformer på, men i det mindste på kort sigt er det ikke svært at forestille sig, hvordan ethvert liv skabt på en computer vil påvirke vores tro på levende systemer.
For at definere livet mere præcist er vi nødt til at finde udlændinge.
Ironien er, at forsøg på at definere livet, før vi finder dem, kan gøre det sværere at finde dem. Hvor tragisk det vil være, hvis en ny rover passerer forbi en marsmand i 2020, simpelthen fordi den ikke genkender ham som et levende væsen.
At finde en definition af liv kan komme i vejen for at finde et nyt liv. Vi er nødt til at bevæge os væk fra vores nuværende koncept og være åbne for at opdage livet, selvom vi ikke kender det eller ikke.
ILYA KHEL