Siden barndommen vekket levende vesener interesse og beundring hos meg. Barndommen tilbrakte jeg i Nord-California, hvor jeg ofte spilte i naturen blant planter og dyr.
Vennene mine og jeg så på biene når de pollinerte blomstene og fanget dem i poser med glidelås for å få et bedre blikk på de obsidiske øynene og de gyldne hårene deres, og deretter la insektene fritt til å gjøre sine daglige aktiviteter.
Noen ganger laget jeg en bue og pil fra busken som vokste på nettstedet vårt, brukte bark fra de samme buskene som en buestreng, og bladene fra dem gikk til pilenes fjæring. På turer til stranden med familien lærte jeg raskt å finne krabber og leddyr i krikkene, og observere boblene i sanden etter tidevannet av den neste bølgen. Og jeg husker levende hvordan vi på barneskolen gikk turer i en eukalyptuslund i Santa Cruz, der tusenvis av migrerende Danaid-sommerfugler stoppet for å hvile. De klamret seg fast til tregrener i store brune klumper, som lignet tørkede blader. Og så begynte en eller annen sommerfugl å bevege seg, og det viste seg at den indre delen av vingene var brennende oransje.
Disse øyeblikkene, så vel som mange av David Attenboroughs filmer, har forsterket min fascinasjon for planetenes levende verden. Mens min yngre bror var entusiastisk engasjert i K'Nex-designeren som ble presentert for ham, omhyggelig å bygge berg- og dalbaner eller en jernbane, prøvde jeg å forstå hvordan katten vår fungerer. Hvordan ser hun verden? Hvorfor purrer hun? Hva er pelsen, klør og barten hennes laget av? Jeg ba en gang om et leksikon om dyr til jul. Etter å ha revet brunt papir av en massiv bok som veide omtrent halvparten av meg, satt jeg ved treet i flere timer og leste den. Så det er ikke overraskende at jeg endte opp med å leve artikler om natur og vitenskap.
Men nylig hadde jeg et epifanie som fikk meg til å se et nytt blikk på hvorfor jeg elsker alle levende ting så mye, og tenke på en ny måte på hva livet er. Fakta er at hele tiden folk studerer livet, kan de fremdeles ikke gi det en klar definisjon. Selv i dag har ikke forskere en overbevisende og allment akseptert definisjon av livet. Da jeg tenkte på dette problemet, husket jeg hvordan broren min entusiastisk spilte byggesett, og jeg var nysgjerrig på katten.
Hvorfor ser det ut til at konstruktøren er livløs, men katten lever? Er ikke både den første og den andre maskinen til slutt? Selvfølgelig er en katt en mye mer sammensatt mekanisme, i stand til fantastiske gjerninger, som designeren aldri vil kunne gjenta. Men på det mest grunnleggende nivå, hva er forskjellen mellom en livløs maskin og en levende organisme? Hva, mennesker, katter, krabber og andre skapninger tilhører en kategori, og konstruktører, datamaskiner, stjerner og steiner til en annen? Konklusjonen min: nei. Dessuten bestemte jeg meg for at livet ikke virkelig eksisterer.
Salgsfremmende video:
La meg forklare
Formelle forsøk på å gi en nøyaktig definisjon av livet ble foretatt selv i gamle greske filosofer. Aristoteles mente at i motsetning til det livløse, har alle levende ting en sjel, og sjelen er av tre typer: i planter, i dyr og en rasjonell sjel, som utelukkende er i mennesker. Den greske anatomisten Galen antydet et lignende, organbasert system med "livsånd" i lungene, sirkulasjonssystemet og nervesystemene. På 1600-tallet avanserte den tyske legen og kjemikeren George Erns Stahl og andre forskere en teori som senere ble kalt vitalisme.
Vitalister hevdet at "levende organismer er grunnleggende forskjellige fra livløse enheter, fordi de inneholder et eller annet immaterielt element, og de er styrt av andre prinsipper enn i livløse ting," og også at organiske stoffer (molekyler som inneholder karbon og hydrogen og skapt levende organismer) kan ikke syntetiseres fra uorganiske (dette er molekyler der det ikke er karbon, noe som hovedsakelig vises som et resultat av geologiske prosesser). Etterfølgende eksperimenter viste den fullstendige inkonsekvensen av vitalisme: uorganiske stoffer kan omdannes til organiske, både under laboratorieforhold og utenfor murene til laboratorier.
I stedet for å innpludere organismer "noen immateriell kraft", har andre forskere prøvd å utlede et visst sett med fysiske egenskaper som skiller de levende og ikke-levende. I dag, på grunn av mangelen på en kortfattet definisjon av livet i Campbells bøker og andre vidt brukte biologilærebøker, er det en omfattende liste over definerende egenskaper, for eksempel: orden (det faktum at mange organismer består av enten en celle med forskjellige inndelinger og organeller, eller grupper av bestilte celler), vekst og utvikling (endring i størrelse og form på en forutsigbar måte), homeostase (stabilitet i sammensetningen av det indre miljø, som skiller seg fra det ytre, samt balansen mellom biofysiologiske funksjoner, for eksempel regulering av surhetsgraden og saltkonsentrasjonen), metabolisme (energiforbruk for vekst og for bremse aldring),reaksjon på stimuli (endring i atferd som respons på lys, temperatur, kjemikalier og andre komponenter i miljøet), reproduksjon (vegetativ reproduksjon eller parring for å produsere nye organismer med overføring av genetisk informasjon fra en generasjon til en annen) og evolusjon (endring over tid av genetisk egenskaper ved befolkningen).
Logikken i slike lister kan veldig lett bli tilbakevist. Ingen har noen gang lyktes med å samle et slikt sett med fysiske egenskaper der alle levende ting kombineres og alt vi kaller livløst er utelukket. Det er alltid unntak. Så de fleste anser ikke krystaller for å være i live, men de er høyt organisert og de vokser. Brann bruker også energi og øker. Motsatt kan bakterier, tardigrader og til og med noen krepsdyr dvale i lang tid, og på dette tidspunktet vokser de ikke, de metaboliserer ikke, og de endres ikke i det hele tatt, selv om de heller ikke kan kalles døde.
Hvilken kategori kan vi klassifisere et blad som har falt fra et tre? De fleste er enige om at et blad festet til et tre er i live. De mange cellene jobber utrettelig for å omdanne sollys, karbondioksid og vann til næringsstoffer, blant annet. Når et blad bryter av et tre, slutter ikke cellene umiddelbart. Dør han når han faller til bakken, når han berører bakken, eller når alle cellene hans dør? Hvis du ripper et blad fra et tre og legger det i et næringsmedium på laboratoriet, der bladcellene er fulle og lykkelige, er dette livet?
Nesten alle de foreslåtte egenskapene ved livet faller inn under denne vanskeligheten. Respons på miljøet - denne egenskapen tilhører ikke bare levende organismer. Vi har funnet opp utallige maskiner som gjør det samme. Og selv reproduksjon er ikke et avgjørende trekk ved livet. I mange tilfeller kan ikke et individuelt dyr reprodusere på egen hånd.
Det viser seg at to katter er i live, fordi de sammen kan føde nye katter, og det kan man ikke, siden den ikke kan reprodusere seg på egenhånd og overføre genene sine. Husk også den udødelige maneten turritopsis nutricula, som uendelig kan returnere fra det "voksne" stadiet av maneten til "barn" -stadiet i polyppen. Den reproduserer ikke avkom, formerer seg ikke vegetativt og eldes ikke engang på tradisjonell måte - de fleste vil imidlertid være enige i at denne maneten lever.
Hva med evolusjonen? Evnen til å lagre informasjon i DNA- og RNA-molekyler, overføre denne informasjonen til avkom og tilpasse seg endrede miljøforhold ved å endre genetisk informasjon - selvfølgelig har ikke bare levende vesener disse talentene. Mange biologer har fokusert på evolusjon som et nøkkel og særpreg i livet.
På begynnelsen av 1990-tallet var Gerald Joyce fra Scripps Research Institute en del av en rådgivende gruppe til John Rummel, som på det tidspunktet var leder for NASAs utenomjordiske biologiprogram. Under diskusjoner om de beste måtene å finne liv i andre verdener, skapte Joyce og kollegene en veldig populær arbeidsdefinisjon av livet i dag: et uavhengig system som er i stand til darwinistisk evolusjon. Definisjonen er klar, kortfattet og omfattende. Men fungerer det i praksis?
La oss se hvordan denne definisjonen gjelder virus, som mest av alt kompliserer søket etter en definisjon av liv. Virus er faktisk deler av DNA eller RNA pakket i et proteinbelegg. De har ingen celler, ingen metabolisme, men de har gener, og de kan utvikle seg. Imidlertid, som Joyce forklarer, for å bli et "selvforsynt system", må en organisme inneholde all informasjonen den trenger for å reprodusere den darwinistiske evolusjonen. Han uttaler at på grunn av denne tilstanden, passer virus ikke den definisjonen som fungerer. Tross alt må viruset invadere cellen og fange den for å reprodusere seg selv. "Det virale genomet utvikler seg bare i vertscellen," sa Joyce i et nylig intervju.
bjørnedyr
Men når du tenker på det, er NASAs arbeidsdefinisjon ikke bedre til å fange et uklarhet enn et annet foreslått definisjon. Den parasittiske ormen som lever i tarmen, som mange anser for å være en motbydelig, men ganske ekte livsform, har all den genetiske informasjonen som er nødvendig for reproduksjon. Men parasitten kan ikke reprodusere på noen måte uten celler og molekyler i den menneskelige tarmen, hvorfra den stjeler energien som er nødvendig for å overleve. På samme måte har et virus all den genetiske informasjonen det trenger for å reprodusere, men det mangler det nødvendige mobilmaskineriet. Påstanden om at situasjonen med den parasittiske ormen er radikalt forskjellig fra situasjonen med viruset, er et ganske svakt argument.
Både ormen og viruset formerer seg og utvikler seg bare innenfor sin "vert". Faktisk replikerer viruset mye mer effektivt enn ormen. Viruset kommer i gang umiddelbart, og det trenger bare noen få proteiner i cellekjernen for å begynne å formere seg i stor skala. Og parasitten trenger et helt organ av et annet dyr for reproduksjon, og ormen vil oppnå suksess bare hvis den klarer å overleve til det øyeblikket den vokser og legger egg. Så hvis vi bruker NASAs arbeidsdefinisjon for å ekskludere virus fra de levende, må vi også ekskludere alle andre større parasitter, inkludert ormer, sopp og planter.
Å definere livet som et uavhengig system som er i stand til Darwinian evolusjon tvinger oss også til å innrømme at noen dataprogrammer også er i live. For eksempel etterligner genetiske algoritmer naturlig seleksjon for å finne den optimale løsningen på et problem. Disse bitmappene koder for trekk og egenskaper, utvikler seg, kaster om hverandre for reproduksjon og til og med utveksler informasjon. På samme måte lager programvareplattformer som Avida "digitale organismer" laget av digitale biter som muterer på omtrent samme måte som DNA-mutasjoner. Med andre ord, de utvikler seg også. "Avida er ikke en simulering av evolusjon, det er et eksempel på det," sa Robert Pennock fra Michigan State University til Carl Zimmer i Discover-programmet. - Det er en prosess med naturlig seleksjon. Alle komponentene i den darwinistiske prosessen er til stede der. Disse tingene reproduserer, de muterer, de konkurrerer med hverandre. Hvis dette er hovedsaken i å definere livet, må disse tingene også tas med i betraktningen."
Jeg vil si at Joyces laboratorium selv ga et ødeleggende slag for NASAs arbeidsdefinisjon av livet. Han, sammen med mange andre forskere, foretrekker teorien om livets opprinnelse kalt "World of RNA". Alt liv på planeten vår er avhengig av DNA og RNA. I moderne levende organismer lagrer DNA informasjonen som trengs for å lage proteiner og molekylære mekanismer som fungerer sammen for å danne en masete celle. Først trodde forskere at bare proteiner, enzymer, kunne fungere som en katalysator for den kjemiske reaksjonen som er nødvendig for å bygge cellestrukturen.
Men på 1980-tallet oppdaget Tomas Cech og Sidney Altman at ved å samhandle med forskjellige protein-enzymer, mange typer RNA-enzymer eller ribozymer, lest informasjonen som er kodet i DNA og bygger forskjellige deler av cellen trinnvis. RNA World-hypotesen sier at de tidligste organismene på planeten vår utførte alle disse oppgavene med å lagre og bruke genetisk informasjon utelukkende ved hjelp av RNA og uten hjelp av DNA og en hel serie protein-enzymer.
Hvordan kunne dette skje? Det er hvordan. For rundt fire milliarder år siden, frie nukleotider fra jordens suppe, som er byggesteinene til RNA og DNA, kombinert i stadig lengre kjeder og over tid produserte ribozymer som var store og komplekse nok til å lage nye kopier av seg selv. Dermed var det mye mer sannsynlig at de overlevde enn de som ikke klarte å reprodusere RNA. Disse tidlige enzymer innkapslet selvmonterende membraner og dannet de opprinnelige cellene. Ribozymes skapte ikke bare mer RNA, men kunne også koble nukleotider til DNA-tråder. Nukleotider kan også spontant danne DNA.
Uansett har DNA erstattet RNA som hovedmolekyl for lagring av informasjon, fordi det er mer stabilt. Og proteiner har begynt å spille rollen som katalysatorer, siden de er veldig forskjellige og lett tilpasningsdyktige. Cellene til moderne organismer inneholder imidlertid fortsatt rester av den opprinnelige RNA-verdenen. Dermed er ribosomer, som er et sett med RNA og proteiner som syntetiserer proteiner fra aminosyrer, ribozymer. Det er også en gruppe virus som bruker RNA som det viktigste arvestoffet.
For å teste RNA World-hypotesen, har Joyce og andre forsøkt å lage de typene selvrepliserende ribozymene som en gang kan ha eksistert i jordens første suppe. På midten av 2000-tallet skapte Joyce og Tracey Lincoln billioner av tilfeldige og ikke-relaterte RNA-sekvenser i laboratoriet, på lik linje med tidlige RNA som kunne konkurrere med hverandre for milliarder av år siden.
I tillegg skapte de isolerte sekvenser som ved et uhell viste evnen til å koble sammen to andre deler av RNA. Ved å motsette slike sekvenser til hverandre, produserte dette paret til slutt to ribozymer som kunne reprodusere hverandre på ubestemt tid, så lenge de fikk nok nukleotider. Disse nakne RNA-molekylene er i stand til ikke bare å reprodusere, de kan også mutere og utvikle seg. Ribozymes har for eksempel endret små deler av sin genetiske kode for å tilpasse seg skiftende miljøforhold.
"De passer til den fungerende definisjonen av livet," sier Joyce. "Det er en uavhengig darwinsk evolusjon." Han kan imidlertid ikke si sikkert om ribozymene er i live. For ikke å bli til doktor Frankenstein, vil Joyce se hvordan skapelsen hans tar på seg helt nye egenskaper, og ikke bare modifiserer det han allerede vet hvordan han skal gjøre. "Jeg tror den manglende lenken her er at ribozymene må være oppfinnsomme, må lage nye løsninger," sier han.
Men det virker som om Joyce ikke gjør rettferdighet mot ribozymer. Evolusjon er genetisk endring som skjer over tid. For å se evolusjonen i aksjon, trenger du ikke å vente på at grisene utvikler vingene sine og at RNA skal samles i bokstavene i alfabetet. Den blå øyenfargen, som dukket opp for 6000-10.000 år siden, er bare en annen type irispigment. Dette er det samme grunnlagte eksemplet på evolusjon som de første fjærete dinosaurene. Hvis vi definerer livet som "et uavhengig system som er i stand til Darwinian evolusjon," ser jeg ingen overbevisende grunn til å frata tittelen på å leve av selvreplikerende ribozymes eller virus. Men jeg ser heller ingen grunn til fullstendig avvisning av denne arbeidsdefinisjonen og alle andre definisjoner av livet.
Hvorfor er det så vanskelig å definere livet? Hvorfor har forskere og tenkere i århundrer ikke vært i stand til å finne en spesifikk fysisk eiendom eller et sett med egenskaper som tydelig kan skille levende fra ikke-levende? Fordi det ikke er slike egenskaper. Livet er et konsept som vi har funnet opp. På det mest grunnleggende nivået er all materie som eksisterer et organisert sett med atomer og deres bestanddeler. Dette er et utrolig komplekst sett som inneholder ting som det grunnleggende hydrogenatom og den mest komplekse hjernen.
Prøver vi å definere livet, trakk vi vilkårlig en linje i dette komplekse settet og erklærte: alt over det er i live, og alt under er det ikke. Faktisk eksisterer dette skillet bare i hjernen vår. Det er ingen terskel utover som en klynge av atomer plutselig gjenopplever, det er ingen klar skille mellom levende og ikke-levende, det er ingen ordspråklig Frankenstein-gnist. Vi kan ikke gi en definisjon av livet, fordi det ikke er noe å definere her.
Jeg har nervøst forklart disse ideene til Joyce over telefonen, og forventet at han skulle le og kalle dem absurde. Det var tross alt han som hjalp NASA med å utvikle definisjonen av livet. Men Joyce kalte det "ideelle" argumentet om at livet bare er et konsept eller idé. Han er enig i at det å definere livet på en måte er en tom idé. Arbeidsdefinisjonen eksisterer ganske enkelt for språklig bekvemmelighet. "Vi prøvde å hjelpe NASA med å finne utenomjordisk liv," sier han. "Vi kunne ikke bruke ordet 'liv' i hvert avsnitt uten å definere det."
Carol Cleland, filosof ved University of Colorado i Boulder, som har brukt mange år på å forske på forsøk på å beskrive livet, synes det også er galt å prøve å definere det nøyaktig. Men hun er ennå ikke klar til å nekte livet i sin fysiske virkelighet. "Å konkludere med at det ikke er noen sant livsliv er så tidlig som å definere det," sier hun. "Det ser ut til at det beste alternativet under slike forhold er å betrakte de endelige livskriteriene som hypotetiske og spekulative."
Det vi virkelig trenger, skriver Cleland, er "en tilstrekkelig begrunnet og adekvat generell teori om livet." Hun gjør sammenligninger med kjemikere fra det sekstende århundre. Før forskere innså at luft, skitt, syrer og alle kjemikalier er sammensatt av molekyler, kunne de ikke definere vann. De kunne liste dets egenskaper - vått, gjennomsiktig, smakløst, fryser, kan løse opp mange andre stoffer - men de klarte ikke å karakterisere det nøyaktig før forskerne oppdaget at vann er to hydrogenatomer i forbindelse med et oksygenatom.
Salt, skittent, tonet, flytende, frossent - vann er alltid H2O. Det kan inneholde andre elementer som en urenhet, men de tre atomene som utgjør det vi kaller vann, er alltid til stede i det. Salpetersyre kan ligne vann, men det er ikke vann, fordi de to stoffene har forskjellige molekylstrukturer. En mye større prøvestørrelse vil være nødvendig for å lage en teori om livet som passer molekylære teori, sier Cleland. Hun hevder at vi så langt bare har ett eksempel på hva livet er - dette er jordisk liv, som er basert på DNA og RNA. Hvordan kan du lage en teori om pattedyr ved å kun observere sebraer? Det er her vi befinner oss i våre forsøk på å definere hva som gjør livet til liv, avslutter Cleland.
Klynge av bakteriofager, virus som har utviklet seg
Jeg er uenig med henne. Naturligvis vil oppdagelsen av prøver av utenomjordisk liv på andre planeter utvide vår forståelse for hvordan det vi kaller levende organismer fungerer, og fremfor alt hvordan de utviklet seg. Men slike funn vil neppe hjelpe oss med å utvikle en ny revolusjonær teori om livet. Kemikerne på 1500-tallet kunne ikke si hvordan vann skiller seg fra andre stoffer, fordi de ikke forsto dets grunnleggende natur: de visste ikke at hvert stoff består av et spesifikt og ordnet sett med molekyler. Og moderne forskere vet nøyaktig hvilke skapninger på planeten vår er laget av - celler, proteiner, DNA og RNA.
Forskjellen mellom molekylene vann, jord og sølv fra katter, mennesker og andre levende ting er ikke "liv", men kompleksitetsnivået. Forskere har allerede kunnskap nok til å forklare hvorfor såkalte organismer kan gjøre det de fleste av de ikke-levende ikke kan. De kan fortelle hvordan bakterier lager nye kopier av seg selv, hvordan de raskt tilpasser seg miljøet og hvorfor steiner ikke kan. Men samtidig sier de kanskje ikke at de levende er dette og det, og det livløse er det og at dette paret aldri vil forene seg.
Når vi erkjenner livet som et konsept og en ide, fratar vi det på ingen måte dets iboende prakt. Det handler ikke om fraværet av materielle forskjeller mellom levende og ikke-levende. Mest sannsynlig vil vi aldri finne en klar skillelinje mellom dem, siden begrepet liv og ikke-liv som visse kategorier bare er et begrep, ikke virkelighet. Alt som fascinerte meg i dyrelivet i barndommen er like overraskende nå, selv med min nye forståelse av livet. Jeg tror at de tingene vi kaller levende faktisk forener ikke bare noen av deres iboende egenskaper; snarere er de forent av vår forståelse av dem, vår kjærlighet til dem og ærlig talt, vår arroganse og narsissisme.
For det første kunngjorde vi at alt på jorden kan deles inn i to grupper - levende og ikke-levende, og det er ingen hemmelighet hvilken gruppe vi anser som den høyeste. Videre plasserte vi oss ikke bare i den første gruppen, vi insisterte på at alle andre livsformer på planeten vår skulle bedømmes i forhold til oss. Jo mer denne formen ligner oss - jo mer den beveger seg, snakker, føles, tenker - jo mer levende vurderer vi den. Men samtidig er et spesifikt sett med egenskaper og egenskaper som gjør en person til en person langt fra den eneste måten (og langt fra den mest vellykkede med tanke på evolusjon) å beskrive en levende ting.
I sannhet er det vi kaller livet umulig uten og er uatskillelig fra det vi anser som livløst. Hvis vi på en eller annen måte kunne kikke på den grunnleggende essensen av planeten vår, forstå dens struktur på alle nivåer på samme tid - fra mikroskopisk til makroskopisk, ville vi se verden som et utall antall sandkorn, som en gigantisk skjelvende sfære atomer. En person kan bygge slott på stranden fra tusenvis av nesten identiske korn med sand, lage maneter og alt annet han bare kan forestille seg.
På samme måte samler, disintegrerer de utallige atomene som utgjør alt på planeten vår kontinuerlig og skaper et stadig skiftende kalejdoskop av materie. Flere av disse partiklene blir fjell, hav og skyer; andre produserer trær, fisk og fugler. Noen sett forblir relativt ubevegelige og inerte; andre endres med ufattelig hastighet og puslespill over kompleksiteten i konstruksjonene. Noe gjør K'Nex-konstruktøren, og noe katt.
Opprinnelig publikasjon: Why Life Not Really Exist
