Recimo, da je človeštvo poslalo izvidniško sondo na nek oddaljeni planet in odkrilo snov, ki je ni bilo na Zemlji. Kaj naj stori z njo? Kemična analiza? Kaj, če je živ in ga bo kemična analiza ubila? Kako to ugotoviti?
Zdaj v znanosti obstaja približno sto definicij, kaj je življenje. In ko je toliko definicij, to pomeni, da sami znanstveniki ne razumejo povsem, kaj je to.
Številne definicije se nanašajo na "beljakovine" in "celice", ki morda niso nujno prisotne v življenju tujcev. Poleg tega se zdi, da na začetku zemeljskega življenja tudi niso bili odsotni (o tem pa več o tem kasneje).
Če skušamo iz teh definicij vzeti skupni del, se izkaže, da živa bitja izmenjujejo snovi z okoljem (metabolizem), ima sposobnost rasti, reagiranja na zunanje pogoje, razmnoževanje …
Preverimo te določbe.
Presnova. To je lastnost skoraj vsakega kemičnega procesa. Isti ogenj pri svečah, na primer, odvzame kisik iz okolja in oddaja ogljikov dioksid, tako kot mi. Ali ga to oživi?
Razmnoževanje Razmnožuje se tudi računalniški virus.
Rast. Tudi kristali rastejo. In s trkanjem po isti sveči lahko po nesreči "razširite" ogenj po sobi.
Promocijski video:
Odziv na zunanje pogoje. Ledeni kristali rastejo hitreje pri nizkih temperaturah - reagirajo na zunanje razmere.
To pomeni, da vsi ti znaki - metabolizem, sposobnost razmnoževanja in rasti, reagiranje na zunanje okolje - niso dovolj.
Znanstveniki so definicijo življenja dopolnili z novim pogojem: živo bitje v procesu izmenjave ustvarja bolj zapletene snovi.
Kristal raste, računalniški virus se množi, ogenj ustvarja zapletene snovi. Vendar to ni življenje!
Po eni strani je pogoj resničen: celoten sklop živih beljakovin (in obstaja na milijone različnih) je ustvarjen iz dvajsetih aminokislin. Po drugi strani pa v istem plamenu sveče naključno nastajajo zelo zapletene snovi: antracen, fenantren …
Vendar obstaja bistvena razlika.
Kar se sintetizira v plamenu, ni potrebno za ogenj, celo škodljivo je (iz saje na primer ugasne). Toda to, kar se sintetizira v živem organizmu, se uporablja za njegovo izgradnjo, za pomoč pri isti sintezi, za zaščito pred zunanjim okoljem. Ostane in potem lahko preide k potomcem.
Ta pogoj, ki so ga poimenovali "kopičenje in prenos informacij", danes velja za glavno lastnost življenja. In kako se te informacije nabirajo - s sintezo snovi, potrebnih za preživetje, s prenosom protiteles, s prirojenimi nagoni ali s tiskano besedo (kot se vam dogaja zdaj) - je to že drugotnega pomena.
Kako bi neživi lahko postal živ?
Kako je nastalo življenje? Na to vprašanje je tudi veliko odgovorov. "Pripeljani iz vesolja", "iztovorjeni kot poskus določene civilizacije" - takšni odgovori znova sprožijo enaka vprašanja: kako je potem nastalo življenje na domačem planetu te določene civilizacije?
Ob opazovanju živega sveta okoli nas je zelo težko predstavljati, da bi vsa ta kompleksnost in raznolikost lahko nekako nastala sama. In če predpostavimo, da so v nekaterih starodavnih časih vsa živa bitja predstavljala samo ena vrsta življenja?
Zdaj geologi najdejo množico slojevitih kamnov, stromatolitov, ki jih tvorijo trajnice kolonije cianobakterij. Torej, najstarejši od teh kamnov je star tri in pol milijarde let. Niso znane več sledi dejavnosti takratnih živih bitij. Se pravi, da so bili edini, ki so takrat živeli na Zemlji, cianobakterije.
Stromatoliti.
Toda tudi bakterija je že zelo kompleksen organizem. V njem se sintetizira veliko različnih beljakovin, dedne informacije so shranjene v DNK, RNA (ribonukleinska kislina) pa se uporablja za prenos in transport. Ali se lahko vse te snovi nenadoma pojavijo po naključju in združijo skupaj?
Cianobakterije.
Znanstveniki so pred kratkim odkrili, da obstajajo biokemične reakcije, za katere beljakovine niso potrebne. Te reakcije se lahko nadaljujejo samo s sodelovanjem RNA, tako imenovanih ribocimov.
Predstavljajmo si tako živ organizem. Najbolj spominja na kapljico z raztopino nukleinskih kislin v notranjosti. Nekatere molekule hranijo dedne informacije, druge pa sintetizirajo nove RNA. Drugi pa tvorijo lupino.
Kako poteka prehrana in razmnoževanje v takem organizmu? Primerne molekule iz zunanjega okolja se združujejo z molekulami lupine in se potegnejo navznoter. Notranje se na enak način združijo s prej obstoječimi "dolgimi" verigami RNA. Seveda je za to, da se nova veriga lahko veže s kemičnimi vezmi, zelo dolgo ali kratkotrajno visoka temperatura ali pomoč drugega RNA-ribozima.
Molekula RNA pod elektronskim mikroskopom.
Toda glavna naloga je vsaj izpolnjena - takšna kapljica raztopine lahko že nabira in prenaša koristne informacije, torej že živi.
Kaj omogoča, da se prave molekule združijo?
Nesreča?
Jezikovna teorija življenja
Tako smo ugotovili, da življenje nastane kot rezultat kombinacije neživih elementov, njegova glavna značilnost pa je sposobnost shranjevanja in prenosa informacij.
In zdaj - pozornost. Obstaja pojav, ki se obnaša na enak način, čeprav ga ne smatramo za živega. Res je, ta pojav pogosto imenujemo "živi", vendar v figurativnem smislu. Kaj je ta pojav? Oglejte si sliko.
Poskusite prebrati, kaj piše tukaj. Nič napisanega! So samo pisma in v njihovem naključnem kopičenju ni smisla. Lahko rečemo, da je ta zbirka pisem "mrtva".
Zdaj so iste črke povezane v določenem zaporedju:
Poskusite prebrati, kaj piše tukaj. Nič napisanega! So samo pisma in v njihovem naključnem kopičenju ni smisla. Lahko rečemo, da je ta zbirka pisem "mrtva".
Zdaj so iste črke povezane v določenem zaporedju:
Ste uganili, kateri fenomen ima enake lastnosti kot življenje? Jezik! Navadni jezik, v katerem govorimo, razmišljamo, beremo in pišemo. Pa tudi včasih ga imenujemo "živ":
Informacije kopiči in prenaša, smisel (življenje) pa se v njem poraja kot rezultat kombinacije nesmiselnih (neživečih) elementov …
In to še ni vse! Jezik lahko "raste" (število besed in pomenov v njem narašča), se "množi" (tvori narečja, prislove, žargone, slenge, literarne zvrsti) in ustvarja "zapletene snovi" (človeška dejanja).
In končno: mnogi pesniki in filozofi resno trdijo, da nismo mi tisti, ki "govorimo z jezikom", ampak ta jezik "govori z nami". Se pravi, nimamo jezika, imamo pa jezik.
Se pravi, da jezik uporablja ljudi kot orodje in gnezdišče. Izgovarjamo zanj zvoke in pišemo črke, jezik pa nam v te misli postavlja misli za te besede in črke …
In kaj, če jezik ne uporabljajo ljudje, ampak na primer molekule kot "servisno osebje"? Čeprav - nehaj, nehaj …
Uporablja jih, pravkar beremo o tem! Prav zaradi uporabe dušikovih podlag za tvorbo besed - DNK, je na Zemlji nastalo življenje!.. Izkazalo se je, da imajo filozofi in pesniki prav. Jezik je ustvaril ljudi.
Od živega do življenja in nazaj
Za nastanek življenja sta potrebna presnova in sinteza snovi. Ko se ti procesi ustavijo, verjamejo, da se je življenje tudi ustavilo. Ali je ta odpoved vedno trajna?
Zelena žaba.
Vzemimo navadno zeleno žabo. Pogosto prezimujejo na istem mestu, kjer živijo, na dnu ribnika. Ko pride zima in akumulacija zamrzne, žabe pogosto zmrznejo z njo. Njihovo srce ne bije, dihanja ni in njihov metabolizem je praktično odsoten. Je življenja konec?
Ne, za nekaj časa se je ustavilo. Takšno žabo je vredno segreti, premaknila se bo, zaživela. Sibirski salamander newt zamrzne vsako zimo in lahko v tem stanju preživi do devetdeset let (lahko pa tudi več).
Sibirski salamander newt.
Mi sami in številna bitja okoli nas so večcelični organizmi. Menijo, da imajo takšni organizmi individualnost, sposobnost zapomnjenja in pridobivanje izkušenj. Kaj se zgodi, če so prekinjene vse povezave med celicami? Kaj se bo zgodilo s posameznikom?
Preprosto večcelično bitje, hidra, je bilo usposobljeno, da se brani - da umakne svoje pičke v odgovor na bliskavico. Hidra je bila nato nežno vtrena skozi gazo in razbila njeno telo v posamezne celice. Celične hidre in gobice se po tej operaciji lahko ponovno združijo. Izkazalo se je, da se je znova združena hidra spomnila, česa se je naučila, in tudi potegnila v pipke.
Hydra (levo) in planinski črv.
Pri plavarskih črvih se celice po ločitvi ne morejo zliti, toda en planarian lahko absorbira celice iz drugega. Izkaže se, da se na ta način tudi prenašajo izkušnje. Se pravi, da nekaj naučite načrtnega in ga nato nanesete na drugega, lahko na ta način prenesete, kar ste se naučili. (To ne pomeni, da se boste tudi vi, ko smo pojedli učitelja matematike, naučili pitagorejskega izrekanja: naša prebava in spomin sta urejena drugače.)
Je mogoče iz sestavnih delov ustvariti življenje sam? Izkazalo se je, da lahko. Lani poleti je skupina znanstvenikov ustvarila DNK iz nič, ga skrila v lupino, napolnila to lupino z ribosomi in vsem potrebnim - in novo bakterijo, ki še nikoli ni obstajala, so začeli živeti, se hraniti in deliti.
Druga skupina znanstvenikov se je že naučila nadomestiti "črke abecede" DNK - dušikove baze - s popolnoma novimi.
Znanstveniki sanjajo, da bodo novi organizmi, ki so jih ustvarili, lahko živeli na drugih planetih v popolnoma drugačnih pogojih. Kdo ve, morda bomo postali tista civilizacija, ki seje življenje na drugih planetih …