Mange av oss trenger ikke tenke for mye for å skille levende ting fra ikke-levende ting. En mann er i live, en stein er ikke. Det er så enkelt! Forskere og filosofer tror imidlertid ikke at et så enkelt skille kan begrenses, tilgi ordspillet. De har brukt tusenvis av år på å prøve å finne ut hva som gjør oss levende. Store sinn, fra Aristoteles til Carl Sagan, har tilbudt sine forklaringer - og har fremdeles ikke kommet med en definisjon som vil tilfredsstille alle. I bokstavelig forstand har vi ennå ikke en "mening" i livet.
Om noe, har problemet med å definere livet blitt enda vanskeligere de siste 100 årene. Fram til 1800-tallet var en av de vanlige ideene at livet ble animert av "livsgnisten". Nå har selvfølgelig denne ideen mistet vekten i akademia. Flere vitenskapelige tilnærminger har tatt sin plass. NASA beskriver for eksempel livet som "et selvopprettholdende kjemisk system som er i stand til darwinistisk evolusjon."
Men NASAs forsøk på å knuse livet med en enkel beskrivelse er bare ett av mange. Over 100 definisjoner av liv har blitt foreslått, hvorav de fleste fokuserer på en håndfull enkle attributter som replikering og metabolisme.
For å gjøre saken verre, har forskere fra forskjellige disipliner forskjellige ideer om hva som trengs for å definere noe levende. Kjemikere sier at livet koker ned til visse molekyler; fysikere diskuterer termodynamikk.
For å forstå hvorfor livet er så vanskelig å definere, la oss møte noen av forskerne som jobber med å definere grensene som skiller å leve fra ikke-levende ting.
Virologer: studerer det grå området på livets grenser vi kjenner
På skolene læres barna å huske syv prosesser som visstnok bestemmer livet: bevegelse, respirasjon, følsomhet, vekst, reproduksjon, utskillelse og ernæring.
Kampanjevideo:
Selv om dette er en nyttig start for å definere livet, stopper det ikke der. Det er mange ting vi kan passe inn i denne boksen og kalle dem levende. Noen krystaller, smittsomme proteiner - til og med visse dataprogrammer vil være "levende" hvis vi går ut fra disse syv prinsippene.
Det klassiske grenseeksemplet er virus. "De er ikke celler, de har ingen metabolisme og de forblir inerte til de møter celler. Så mange mennesker (inkludert mange forskere) konkluderer med at virus ikke lever," sier Patrick Forter, en mikrobiolog ved Pasteur Institute. i Paris, Frankrike.
Forter selv anser virus som levende, men innrømmer at avgjørelsen avhenger av hvor du bestemmer deg for å sette avskjæringspunktet.
Mens virus mangler mange av de tingene som trengs for å komme inn i livets klubb, har de informasjon kodet i DNA eller RNA. Dette er en sterk livsmarkør som enhver levende skapning på planeten har, noe som indikerer at virus kan utvikle seg og formere seg - om enn ved å bryte åpne levende celler og invadere dem.
Det faktum at virus - som alt liv vi kjenner - bærer DNA eller RNA, har fått noen til å tro at virus burde ta en plass i vårt livstre. Andre har generelt uttalt at virus holder på hemmelighetene med selve utseendet på livet. Og så slutter livet å virke svart og hvitt og blir ganske en vag størrelse med ikke helt levende og ikke helt døde grenser.
Noen forskere har vedtatt denne ideen. De karakteriserer virus som eksisterende "på grensen mellom kjemi og liv." Og dette reiser et interessant spørsmål: når ble kjemi mer enn summen av delene?
Kjemikere: studer livsoppskriften
"Livet vi kjenner er basert på karbonbaserte polymerer," sier Jeffrey Bada fra Scripps Institute of Oceanography i San Diego, California. Fra disse polymerene - nemlig nukleinsyrer (byggesteinene til DNA), proteiner og polysakkarider - har bokstavelig talt alt livets mangfold vokst.
Bada var student av Stanley Miller, den ene halvdelen av duoen som sto bak Miller-Urey-eksperimentet på 1950-tallet, en av de første eksperimentene som fant ut hvordan livet kom fra ikke-levende kjemikalier. Han har siden returnert til dette berømte eksperimentet og demonstrert et enda større utvalg av biologisk egnede molekyler som dannes når elektrisitet ledes gjennom en blanding av kjemikalier som antas å ha eksistert på den primitive jorden.
Men disse kjemikaliene lever ikke. Det er først når de begynner å gjøre noen interessante ting som å utskille eller drepe hverandre at vi tillater dem den ære. Hva skal til for at stoffene får spranget til liv? Bada har et ganske interessant svar.
“Ufullkommen replikering av informasjonsmolekyler kan føre til opprinnelsen til liv og evolusjon og dermed føre til denne overgangen fra ikke-levende kjemi til biokjemi. Begynnelsen på replikering og spesielt replikering med feil markerte begynnelsen på "avkom" med forskjellige evner. Disse molekylære avkommene kunne da begynne å konkurrere seg imellom om å overleve.
"Dette er egentlig darwinistisk evolusjon på molekylært nivå," sier Bada.
For mange kjemikere viser det seg at replikasjon - en prosess som virus bare kan gjøre med biologiske celler - er med på å definere livet. Det faktum at informasjonsmolekyler - DNA og RNA - gir replikasjon, antyder at de også er et essensielt trekk i livet.
Men å karakterisere livet for disse spesifikke kjemikaliene åpner ikke det større bildet. Livet vi kjenner trenger DNA eller RNA, men hva med livet vi ikke vet ennå?
Astrobiologer: jakt på rare romvesener
Å bestemme innholdet i fremmede liv er ikke lett. Mange forskere, inkludert Charles Cockell og kollegaer ved Centre for Astrobiology ved University of Edinburgh, bruker mikroorganismer som kan overleve under ekstreme forhold som testprøver av utenomjordisk liv. De tror at livet andre steder kan være i veldig forskjellige forhold, men vil mest sannsynlig arve nøkkelegenskaper ved livet slik vi kjenner det fra jorden.
"Men vi må holde hodet åpent for muligheten for å oppdage noe som er helt utenfor denne definisjonen," sier Cockell.
Selv forsøk på å bruke vår kunnskap om jordisk liv til å prøve å finne romvesener kan føre til blandede resultater. NASA trodde for eksempel at det ville gjøre en god jobb med å definere livet i 1976, da Viking 1-romfartøyet vellykket landet på Mars, utstyrt med tre eksperimenter for livet. Spesielt en test viste at det var liv på Mars: karbondioksidnivået i Mars-jorda var høyt, noe som betyr at mikrober bodde og pustet inn.
Men karbondioksidet som ses på Mars, forklares nå mye av det mye mindre spennende fenomenet med ikke-biologiske oksidative kjemiske reaksjoner.
Astrobiologer har lært av disse eksperimentene og begrenset kriteriene de bruker for å finne romvesener - men hittil har søket mislyktes.
Imidlertid bør astrobiologer ikke begrense søkekriteriene for mye. Sagan betraktet det karbon-sentriske søket etter romvesener som "karbon sjåvinisme", og mente at en slik tilnærming ville være veldig trangsynt.
"Folk antok at romvesenene kunne være silisiumbaserte eller bruke andre løsemidler (ikke vann)," sier Cockell. "De snakket til og med om utenomjordiske intelligente skyorganismer."
I 2010 overrasket oppdagelsen av bakterier med DNA som inneholder arsen i stedet for standard fosfor mange astrobiologer. Selv om dette funnet har blitt stilt spørsmålstegn ved mer enn en gang siden den gang, håper mange stille at livet ikke vil følge de klassiske reglene. Samtidig jobber noen forskere med livsformer som ikke er basert på kjemi i det hele tatt.
Teknologer: Bygg kunstig liv
En gang i tiden var opprettelsen av kunstig liv helt prisgitt science fiction. Nå er det en fullverdig gren av vitenskapen.
Foreløpig kan nye organismer i laboratoriet skape biologier ved ganske enkelt å sette sammen deler av to eller flere kjente livsformer. Men denne prosessen kan også være mer abstrakt.
Helt siden Thomas Rays Tierra-dataprogram forsøkte å demonstrere syntesen og utviklingen av digitale "livsformer" på 1990-tallet, har forskere prøvd å lage dataprogrammer som virkelig etterligner livet. Noen begynner til og med å lage roboter med livlige egenskaper.
"Den generelle ideen er å forstå de essensielle egenskapene til alle levende systemer, ikke bare levende systemer som er funnet på jorden," sier kunstig livsekspert Mark Bedo fra Reed College i Portland, Oregon. "Dette er et forsøk på å ta et veldig bredt syn på hva livet er, mens biologi fokuserer på de virkelige formene vi er kjent med."
Selvfølgelig bruker mange kunstige livsforskere alt vi vet om livet på jorden som grunnlag for deres forskning. Bedo sier at forskerne bruker det som kalles en "PMC-modell" - programmer (f.eks. DNA), metabolisme og en beholder (f.eks. Cellevegger). "Det er viktig å merke seg at dette ikke er en definisjon av liv generelt, bare en definisjon av minimum kjemisk levetid," forklarer han.
Arbeider med ikke-kjemiske livsformer, prøver forskere å lage programvare eller maskinvareversjoner av PMC-komponenter.
"I utgangspunktet tror jeg ikke livet har en klar definisjon, men vi trenger å strebe etter noe," sier Steen Rasmussen, som jobber med kunstig liv ved Universitetet i Sør-Danmark i Odense. Grupper over hele verden har jobbet med individuelle komponenter i PMC-modellen, og laget systemer som viser et eller annet aspekt av den. Så langt har ingen klart å sette det hele sammen til en fungerende form for syntetisk liv.
"Det er en ovenfra og ned prosess, som stiller opp stykke for stykke," forklarer han.
Forskning på kunstig liv kan også være gunstig i bredere skala, og skape liv som er helt fremmed for oss. Slike undersøkelser hjelper oss å avgrense vår kunnskap om livet. Men det er for tidlig å snakke om resultatene.
Filosofer: prøver å løse livets gåte
Selv om de som leter etter - og prøver å skape - nytt liv ikke er bekymret for dets universelle definisjon, bør forskere slutte å bekymre seg for å redusere alle definisjoner til en? Carol Cleland, en filosof ved University of Colorado i Boulder, tror det. I det minste en stund.
"Hvis du prøver å generalisere pattedyr ved hjelp av sebra, hvilket trekk ville du velge?" Spør hun. “Definitivt ikke brystene hennes, da bare halvparten har dem. Stripene deres virker som et åpenbart valg, men de er bare en tilfeldighet. Dette er ikke det som gjør sebraer til pattedyr."
Det er det samme med livet. Det kan være at de tingene vi synes er viktige, egentlig bare er liv på jorden. Tross alt stammer alt fra bakterier til løver fra en felles forfader, noe som betyr at livet vårt i universet bare er ett punkt i dataene.
Som Sagan sa: “Mennesket har en tendens til å definere i form av det kjente. Men grunnleggende sannheter er kanskje ikke kjent."
Før vi har oppdaget og studert alternative livsformer, kan vi ikke vite hvilke egenskaper som er viktige for livet vårt er virkelig universelle. Å lage kunstig liv kan tilby en måte å utforske alternative livsformer på, men i det minste på kort sikt er det ikke vanskelig å forestille seg hvordan noe liv opprettet på en datamaskin vil påvirke vår tro på levende systemer.
For å definere livet mer nøyaktig, må vi finne romvesener.
Ironien er at det å prøve å definere livet før vi finner dem kan gjøre det vanskeligere å finne dem. Hvor tragisk det vil være hvis en ny rover passerer forbi en marsmann i 2020 bare fordi den ikke anerkjenner ham som et levende vesen.
Å finne en definisjon av liv kan komme i veien for å finne et nytt liv. Vi må bevege oss bort fra vårt nåværende konsept og være åpne for å oppdage livet, selv om vi ikke vet det eller ikke.
ILYA KHEL
