Paljud meist ei pea elavate ja elutute eristamiseks liiga palju mõtlema. Mees on elus, kivi mitte. Nii lihtne see ongi! Teadlased ja filosoofid ei usu siiski, et nii lihtsat vahet saab piirata, andestage sõnamäng. Nad on tuhandeid aastaid püüdnud välja mõelda, mis meid elus teeb. Suured meeled alates Aristotelesest kuni Carl Saganini on pakkunud oma selgitusi - ja pole siiani välja mõelnud kõiki rahuldavat määratlust. Otseses mõttes pole meil veel elus "mõtet".
Kui üldse midagi, siis elu määratlemise probleem on viimase umbes saja aasta jooksul veelgi raskemaks muutunud. Kuni 19. sajandini oli üks levinumaid ideid, et elu animeeritakse "elu sädeme" kaudu. Nüüd on see idee muidugi akadeemilises ringis kaotanud. Selle asemele on tulnud rohkem teaduslikke lähenemisviise. Näiteks NASA kirjeldab elu kui "isemajandavat keemilist süsteemi, mis on võimeline Darwini evolutsiooniks".
Kuid NASA katse purustada elu ühe lihtsa kirjeldusega on vaid üks paljudest. Välja on pakutud üle 100 elu mõiste, millest enamik keskendub käputäisele lihtsatele omadustele nagu paljunemine ja ainevahetus.
Asja teeb veelgi hullemaks, et eri teadusharude teadlastel on erinevad ideed selle kohta, mida on vaja millegi elus määratlemiseks. Keemikud ütlevad, et elu taandub teatud molekulideks; füüsikud arutavad termodünaamika üle.
Mõistmaks, miks elu on nii raske määratleda, kohtume mõne teadlasega, kes töötavad selle nimel, et määratleda piirid, mis eraldavad elusolendeid eluta olendist.
Viroloogid: halli ala uurimine meile tuttavatel elupiiridel
Koolides õpetatakse lapsi meenutama seitset protsessi, mis väidetavalt määravad elu: liikumine, hingamine, tundlikkus, kasv, paljunemine, eritumine ja toitumine.
Reklaamvideo:
Kuigi see on elu määratlemiseks kasulik algus, ei piirdu see sellega. Sellesse kasti võiksime mahtuda palju asju ja neid elusalt nimetada. Mõned kristallid, nakkuslikud valgud - prioonid ja isegi teatud arvutiprogrammid on "elus", kui lähtume neist seitsmest põhimõttest.
Klassikaline piirinäide on viirused. "Nad ei ole rakud, neil pole ainevahetust ja nad jäävad rakkudega kokku puutudes inertseks, nii et paljud inimesed (sealhulgas paljud teadlased) jõuavad järeldusele, et viirused ei ela," ütleb Pasteuri Instituudi mikrobioloog Patrick Forter. Prantsusmaal Pariisis.
Forter ise peab viirusi elusaks, kuid tunnistab, et otsus sõltub sellest, kuhu otsustate piiripunkti panna.
Kuigi viirustel puudub paljud eluklubisse pääsemiseks vajalikud asjad, on neil teave kodeeritud DNA-s või RNA-s. See on tugev tähis elust, mis on olemas igal planeedil oleval elusolendil, mis näitab, et viirused võivad areneda ja paljuneda, ehkki lõhkudes avatud elusrakke ja tungides nendesse.
Asjaolu, et viirused - nagu kogu meile teadaolev elu - kannavad DNA-d või RNA-d, on pannud mõned arvama, et viirused peaksid võtma koha meie elupuul. Teised ütlesid üldiselt, et viirused hoiavad elu väljanägemise saladusi. Ja siis lakkab elu mustvalgena tundumast ja muutub üsna ebamääraseks suuruseks mitte päris elavate ja mitte päris surnud piiridega.
Mõned teadlased on selle idee omaks võtnud. Nad iseloomustavad viiruseid kui eksisteerivaid "keemia ja elu piiril". Ja see tekitab huvitava küsimuse: millal sai keemiast rohkem kui selle osade summa?
Keemikud: uurige elu retsepti
"Elu, mida me teame, põhineb süsinikupõhistel polümeeridel," ütleb Jeffrey Bada Californias San Diegos asuvast Scripsi okeanograafia instituudist. Nendest polümeeridest - nimelt nukleiinhapetest (DNA ehituskivid), valkudest ja polüsahhariididest - on sõna otseses mõttes kasvanud kogu elu mitmekesisus.
Bada oli Stanley Milleri õpilane, üks pool duolist, kes oli 1950. aastatel Miller-Urey eksperimendi taga. See oli üks esimesi katseid, mille eesmärk oli välja selgitada, kuidas elu tekkis eluta kemikaali abil. Pärast seda on ta naasnud selle kuulsa katse juurde ja demonstreerinud veelgi suuremat hulka bioloogiliselt sobivaid molekule, mis tekivad siis, kui elektrienergia lastakse läbi ürgsel Maal arvatavalt eksisteerinud kemikaalide segu.
Kuid need kemikaalid ei ela. Alles siis, kui nad hakkavad tegema huvitavaid asju, näiteks üksteise eritamist või tapmist, lubame neile seda au. Mida on vaja ainete eluhüppe saavutamiseks? Badal on päris huvitav vastus.
„Infomolekulide ebatäiuslik replikatsioon võib kuulutada elu ja evolutsiooni päritolu ning viia seeläbi selle ülemineku eluta keemiast biokeemiasse. Replikatsiooni algus ja eriti vigadega replikatsioon tähistas erinevate võimetega "järglaste" algust. Need molekulaarsed järglased võiksid siis hakata ellujäämise nimel omavahel võistlema.
"See on molekulaarsel tasandil põhiliselt Darwini evolutsioon," ütleb Bada.
Paljude keemikute jaoks selgub, et replikatsioon - protsess, mida viirused saavad teha ainult bioloogiliste rakkudega - aitab elu määratleda. Asjaolu, et informatsioonimolekulid - DNA ja RNA - annavad replikatsiooni, viitab sellele, et need on ka elu oluline tunnus.
Kuid nende konkreetsete kemikaalide elu kirjeldamine ei ava laiemat pilti. Elu, mida me teame, võib vajada DNA-d või RNA-d, aga mis saab elust, mida me veel ei tea?
Astrobioloogid: jahtige kummalisi tulnukaid
Tulnukate elu olemuse kindlaksmääramine pole lihtne. Paljud teadlased, sealhulgas Charles Cockell ja kolleegid Edinburghi ülikooli astrobioloogiakeskusest, kasutavad maavälise elu proovikehana mikroorganisme, mis võivad ekstreemsetes tingimustes ellu jääda. Nad usuvad, et elu mujal võib olla täiesti erinevates tingimustes, kuid pärivad suure tõenäosusega elu peamised omadused, nagu me Maalt teame.
"Kuid me peame hoidma oma mõtte avatuna võimalusele avastada midagi, mis jääb sellest määratlusest täielikult välja," ütleb Cockell.
Isegi katsed kasutada meie teadmisi maisest elust tulnukate leidmiseks võivad viia vastuoluliste tulemusteni. Näiteks NASA uskus, et teeb elu määratlemisel hästi tööd 1976. aastal, kui kosmoseaparaat Viking 1 maandus edukalt Marsil, varustatud kolme elukatsega. Üks test näitas eelkõige, et Marsil oli elu: Marsi pinnases oli süsinikdioksiidi tase kõrge, mis tähendab, et mikroobid elasid ja hingasid selles.
Kuid Marsil nähtav süsinikdioksiid on nüüd üldiselt seletatav mittebioloogiliste oksüdatiivsete keemiliste reaktsioonide palju vähem põneva nähtusega.
Astrobioloogid on õppinud nendest katsetest ja kitsendanud kriteeriume, mida nad tulnukate leidmiseks kasutavad - kuid seni pole nende otsing olnud edukas.
Astrobioloogid ei tohiks siiski oma otsingukriteeriume liiga palju kitsendada. Sagan pidas süsinikukeskset tulnukate otsimist "süsinikusovinismiks", arvates, et selline lähenemine oleks väga kitsarinnaline.
"Inimesed on eeldanud, et tulnukad võivad olla ränipõhised või kasutada muid lahusteid (mitte vett)," ütleb Cockell. "Nad rääkisid isegi maavälistest intelligentsetest pilveorganismidest."
2010. aastal hämmastas bakterite avastamine tavalise fosfori asemel arseeni sisaldava DNA-ga paljusid astrobiolooge. Kuigi sellest leiust on pärast seda rohkem kui üks kord kahtluse alla seatud, loodavad paljud vaikselt, et elu ei järgi klassikalisi reegleid. Samal ajal töötavad mõned teadlased eluvormide kallal, mis ei põhine üldse keemial.
Tehnoloogid: ehitage tehiselu
Kunagi oli tehiselu loomine täielikult ulme armus. Nüüd on see täieõiguslik teadusharu.
Esialgu saavad laboris olevad uued organismid luua bioloogiaid, lihtsalt kokku pannes kahe või enama teadaoleva eluvormi osad. Kuid see protsess võib olla abstraktsem.
Alates sellest, kui Thomas Ray arvutiprogramm Tierra üritas demonstreerida digitaalsete "eluvormide" sünteesi ja arengut 1990. aastatel, on teadlased püüdnud luua arvutiprogramme, mis tõeliselt jäljendavad elu. Mõni hakkab looma isegi elulaadsete omadustega roboteid.
"Üldine idee on mõista kõigi elusüsteemide, mitte ainult elavate süsteemide põhiomadusi, mis on leitud Maalt," ütleb tehiseluekspert Mark Bedo Oregonis Portlandis asuvast Reedi kolledžist. "See on katse võtta väga lai ülevaade sellest, mis on elu, samas kui bioloogia keskendub meile tuttavatele tõsieluvormidele."
Muidugi kasutavad paljud tehiselu uurijad oma uurimistöö alusena kõike, mida me teame elust Maal. Bedo sõnul kasutavad teadlased nn PMC mudelit - programme (nt DNA), ainevahetust ja konteinerit (nt rakuseinad). "Oluline on märkida, et see pole elu üldine määratlus, vaid ainult minimaalse keemilise elu määratlus," selgitab ta.
Töötades mittekeemiliste eluvormidega, püüavad teadlased luua PMC komponentide tarkvara- või riistvaraversioone.
"Põhimõtteliselt ei usu ma, et elul on selge määratlus, kuid me peame millegi nimel pingutama," ütleb Steen Rasmussen, kes töötab Odense Lõuna-Taani ülikoolis tehiselu kallal. Grupid kogu maailmas on töötanud PMC mudeli üksikute komponentide kallal, luues süsteeme, mis demonstreerivad selle üht või teist aspekti. Siiani pole keegi suutnud seda kõike sünteetilise elu toimivaks vormiks kokku panna.
"See on ülalt-alla protsess, mis on jupphaaval üles rivistatud," selgitab ta.
Kunstliku elu uurimine võib olla kasulik ka laiemas plaanis, luues elu, mis on meile täiesti võõras. Sellised uuringud aitavad meil oma teadmisi elust täpsustada. Kuid tulemustest on veel vara rääkida.
Filosoofid: püüavad lahendada mõistatust elust
Noh, isegi kui need, kes uut elu otsivad ja üritavad luua, ei muretse selle universaalse definitsiooni pärast, kas peaksid teadlased lõpetama muret kõigi definitsioonide vähendamise üle? Nii arvab Colorado Boulderi ülikooli filosoof Carol Cleland. Vähemalt korraks.
"Kui proovite imetajaid sebra abil üldistada, siis millise omaduse valiksite?" Küsib ta. "Kindlasti mitte tema rinnad, kuna need on ainult pooltel. Nende triibud tunduvad ilmselge valikuna, kuid need on lihtsalt kokkusattumus. See ei tee sebrasid imetajateks."
Eluga on sama lugu. Võib-olla on asjad, mis meie arvates on olulised, omased ainult Maa elule. Lõppude lõpuks pärines kõik bakteritest lõvideni ühest esivanemast, mis tähendab, et universumis on meie elu vaid üks punkt andmetes.
Nagu Sagan ütles: „Inimene kipub määratlema tuttava mõistega. Kuid põhitõed ei pruugi olla tuttavad."
Kuni me pole alternatiivseid eluvorme avastanud ja uurinud, ei saa me teada, millised meie elule olulised jooned on tõeliselt universaalsed. Kunstliku elu loomine võib pakkuda viisi alternatiivsete eluvormide uurimiseks, kuid vähemalt lühikese aja jooksul pole raske ette kujutada, kuidas mõni arvutis loodud elu mõjutaks meie veendumusi elusüsteemide kohta.
Elu täpsemaks määratlemiseks peame leidma tulnukad.
Irooniline on see, et püüdes määratleda elu enne, kui need leiame, võib nende leidmine olla raskem. Kui traagiline see saab olema, kui 2020-ndatel möödub uus marsimees marsilastest lihtsalt seetõttu, et see ei tunnista teda elusolendina.
Elu määratluse leidmine võib takistada uue elu leidmist. Peame eemalduma oma praegusest kontseptsioonist ja olema avatud elu avastamisele, isegi kui me seda ei tea või ei tea.
ILYA KHEL
