Czym właściwie jest życie? Naukowcy stworzyli radykalną definicję

"Koń jaki jest, każdy widzi" - pisał w 1745 r. ks. Benedykt Chmielowski w jednym z pierwszych stworzonych w języku polskim słowników encyklopedycznych "Nowe Ateny". Dla osiemnastowiecznego szlachcica natura konia była czymś oczywistym, ale współcześni naukowcy również mają swoje "konie" - zjawiska, które wydają się dla nas instynktownie oczywiste, dopóki nie zaczniemy się nad nimi poważnie zastanawiać. Może największym z nich jest życie. Nauka do tej pory w zasadzie nie doczekała się jednej, spójnej definicji tego, czym ono właściwie jest.

Nie można naukowcom zarzucić, że nie próbowali. W literaturze naukowej opublikowano dotąd co najmniej 123 definicje życia. Izraelski bioinformatyk Edward Trifonov próbował nawet w 2011 r. wydestylować z nich jedną, podstawową. Posługując się statystyczną analizą słów pojawiających się w opublikowanych już definicjach, stworzył własną, która, jak sądził, jest najbardziej uniwersalna. Według niej życie to "samoreprodukcja ze zmianami".

Trifonov pisał, że da się ona zastosować "nie tylko do ziemskiego życia, ale i do jakichkolwiek form życia, jakie może podpowiedzieć wyobraźnia, jak życie pozaziemskie, życie wykorzystujące alternatywne reakcje chemiczne, modele komputerowe i formy abstrakcyjne." Szybko wytknięto mu jednak, że trudno za kompletną uznać definicję, która z klubu żywych istot wyklucza np. istoty bezpłodne.

"Ludzie chcą skupiać się na rzeczach, łączących całe znane nam życie" - pisał biolog Chris Kempes z multidyscyplinarnego Instytutu Santa Fe. "Ale te cechy są charakterystyczne dla ewolucyjnej historii naszej planety, do naszej historii życia. To nie jest uniwersalne ujęcie i z pewnością nie pomoże nam zidentyfikować żywych istot poza Układem Słonecznym, które mogą zupełnie przekraczać granice zrozumienia".

Kempes postanowił więc stworzyć zupełnie nowe, radykalne ramy, które mają pozwolić nam opisywać życie w jego wszystkich możliwych formach. Wspólnie z badaczem systemów złożonych Davidem Krakauerem stworzył definicję, w której za żywe można uznać nawet kulturę, las czy gospodarkę. "Kultura ludzka żyje dzięki materialnej podstawie umysłów, podobnie jak organizmy wielokomórkowe żyją dzięki materialnym podstawom stworzonym przez organizmy jednokomórkowe" - wyjaśnia Kempes.

Naukowcy poszerzyli definicję "życia", łącząc w niej dwa procesy: energetyczne i informacyjne, które mogą kodować i przekazywać w czasie informacje potrzebne do adaptacji do środowiska. Opublikowali swoją pracę w periodyku “Journal of Molecular Evolution" Skupienie się na ewolucji, jako sile napędowej życia mogło sprawić, że nie dostrzegliśmy jego ogólnych zasad" - piszą autorzy.

Opierając się na swojej nowej definicji, naukowcy argumentują, że życie pojawiło się na Ziemi wiele razy i że współistniejemy z wieloma jego formami.

Ramy Kempesa i Krakauera obejmują trzy współistniejące warstwy. Pierwsza z nich to materialne podstawy życia, czyli wszelkie substancje umożliwiające jego powstanie. Druga to wypływające z uniwersalnych praw Wszechświata ograniczenia dla jego możliwych form. Trzecia warstwa obejmuje procesy optymalizacji, które napędzają adaptację. Uczeni  traktują życie jako rodzaj informacji, a procesy kluczowe dla życia są analogiczne do procesów obliczeniowych.

Koncepcja łączy w jeden system założenia biologii, fizyki i teorii informacji. "Spodziewamy się, że wiele nowych koncepcji biologicznych będzie definiowanych przez »dziwną plątaninę« tych trzech poziomów, ponieważ wszystkie  poziomy nieuchronnie będą ewoluować wspólnie".

Gdy rozważamy życie w nowych ramach, pojawia się kilka istotnych możliwości. Po pierwsze, życie powstaje wiele razy - niektóre pozorne adaptacje są w rzeczywistości "nową formą życia, a nie tylko adaptacją" - wyjaśnia Krakauer. A po drugie, przybiera znacznie szerszy zakres form, niż pozwalają na to konwencjonalne definicje. I niekoniecznie opartych wyłącznie na biologii.

Badacze stwierdzają, że skupiając się na cechach pojedynczych organizmów, nauka często zaniedbuje stopień, w jakim życie organizmów zależy od całych ekosystemów, a także ignorują to, że dany system może być żywy w większym lub mniejszym stopniu. W ujęciu Kempesa i Krakauera życie to kontinuum, całe spektrum możliwych "poziomów" życia, a nie zjawisko binarne, w którym można powiedzieć tylko, że coś jest żywe albo nie.

Ujęcie to pozwala też rozwiązać problemy, które dotąd znajdowały się na "ziemi niczyjej" między biologią a filozofią. Weźmy chociaż nasze własne ciała. Czy człowiek jako jednostka składa się tylko z komórek zrodzonych z tego samego DNA, czy obejmuje też bogactwo zamieszkującej nasze organizmy i niezbędnej do życia flory bakteryjnej? W definicji Kempesa i Krakauera odpowiedź jest jasna - "człowiek" to cały system ściśle powiązanych elementów wspólnie działających w celu przystosowania się do środowiska.

Po co właściwie tworzyć takie definicje? Uczeni twierdzą, że może ona być kluczem do lepszego zrozumienia otaczającego nas świata i przygotować nas na przyszłość. Krakauer wyjaśnia, że dzięki niej będziemy lepiej przygotowani "do budowania urządzeń do znajdowania życia", ale także do tworzenia w laboratoriach jego nowych form. I pozwoli je nam rozpoznać, nawet jeśli zasadniczo różni się ono od życia istniejącego dziś na Ziemi.