Какво е живот? Каква е физиката на живота?

Каква е физиката на живота?

Това не е просто философски въпрос - той има практически последици за търсенето на живот другаде в галактиката. Знаем как изглежда земният живот на редица нива, но откриването му на друга планета може да изисква от нас да предефинираме какво имаме предвид под "живот". Нова статия на Стюарт Бартлет (Stuart Bartlett) от Калифорнийския технологичен институт и неговите съавтори предоставя нова рамка за това как може да се дефинира животът, която би могла да надхвърли сегашните ни представи за "живот".

Що е то живот?

Според новата рамка, животът не е просто химичен или термодинамичен - той е информационен. По-специално, той включва обработка на това, което те наричат "семантична информация" (Semantic Information или SI). По тяхното определение SI е информация, която помага на организмите да оцелеят - например "не яж това червено зрънце". Синтактичната информация, от друга страна, е просто сурови данни и може да бъде отхвърлена като "шум" от живота, без никакви последици за неговата жизнеспособност.

Жизнеспособността е наистина един от ключовете за разбирането на рамката. Авторите определят живота като имащ присъща, сравнително проста цел - да не умре. От друга страна, нещо, което има сложни химични и термодинамични системи, като скала или ураган, няма такива притеснения (да не умре). Животът трябва постоянно да наблюдава обкръжението си по отношение на наличната храна, външната температура и дали има нещо отровно наоколо. Всички тези информации са в SI - което означава, че имат съществено влияние върху жизнеспособността на формата на живот. От друга страна, една скала всъщност не се интересува дали отровата или храната са кръгли или червени, нито каква е температурата.

Това прозрение представлява задълбочаване на един от стълбовете на "рамката на живота", първоначално предложена от д-р Бартлет като начин за разбиране на "универсалния живот". Тя се състои от четири стълба:

• Дисипация (използване на енергия),
• Автокатализа (растеж),
• Хомеостаза (стабилност) и
• Обучение (обработка на информация).

Дефиницията на SI, описана в статията, добре допълва повече подробности за този четвърти стълб.

Химическата градина и произхода на живота

Една от най-интересните части на тази рамка на мислене са последиците за изследванията на "произхода на живота". Обикновено учените под произход на живота си представят не момента на образуването на първата специфична молекула като ДНК, а като за информационния преход, когато молекулите са започнали да обработват информацията около себе си, за да подобрят собствената си жизнеспособност. За щастие, за разлика от толкова много теории за абиогенезата, тази е свързана с тест, който може да я опровергае.

"Химическата градина" е структура, която се самосглобява чрез смесване на метални соли в разтвор. За експеримента е нужен и инструмент, наречен Епсилон-машина, представляващ един вид алгоритъм, използван в този контекст да действа като генератор на модели (партерни), но скриващ ги зад слоеве сложност. Ако се включи този алгоритъм към функционален генератор за генериране на електрически сигнали, той би могъл ефективно да маскира сложен патерн в тези сигнали.

Ако се свърже изхода на функционалния генератор към "Химическата градина" и потенциално бихте могли да видите това, което на повърхността изглежда като "глупави" минерали, реагиращи по начин, отразяващ скрития модел, разработен от алгоритъма.

Измерването на растежа на градината с вътрешното състояние на Епсилон-машината предоставя фалшифицируемите доказателства, необходими за доказване дали Химическата градина може да започне да обработва информация - по-специално чрез съпоставяне на вътрешната ѝ структура с тази на модела, предоставен от Епсилон-машината.

Какво общо има това с космоса?

Д-р Бартлет работи и за Института SETI и има редица астрономи като съавтори на статията, какво общо има всичко това с космоса? Има две непосредствени последици от рамката - едната трябва да се справи с минималния размер на живота, докато другата е свързана с това как потенциално бихме могли да го открием на извънземни планети.
За да може да разкрива своята среда с цел да подобри своята жизнеспособност, клетъчната структура трябва да има сензори, които могат наистина да контролират околната среда

Физиката налага ограничение от 0,4 μm (микрометра) за минималния размер на клетка, способна да побере това сензорно оборудване. Ако размерът е по-малък, Брауновото движение ще наруши способността на клетката да определя точно обкръжаващата я среда. Това би се случило по два начина.

Първо, клетката би могла буквално да се разклати толкова бързо, че да загуби ориентацията си, без да е в състояние да реагира на информацията, която обработва.

Второ, клетката би прихващала на случаен принцип молекули, които няма да са представителни за реалната ѝ среда, което по същество би довело до неточно отчитане и би могло да подмами клетката да направи нещо, което вреди на жизнеспособността ѝ, вместо да ѝ помогне.

В крайна сметка това означава, че минималният размер на клетката трябва да е един и същ навсякъде - независимо дали е на Земята или на Титан (кто статията използва като пример). Това би трябвало да важи и за живота на други планети, въпреки че как бихме засекли група клетки с диаметър 0,4 μm от светлинни години разстояние, е загадка на този етап.

Въпреки това, бихме могли да открием живот на други планети, като го „побутнем“. В контекста на извънземния живот, ако изпратим сигнал до друга планета и тя отговори с „интелигентен“ отговор, това е доста ясен случай за доказателство за живот. Просто трябва да разширим определението си за това какво е „интелигентен“ отговор.

Най-вероятно това би било увеличение обема на информацията, която идва от тази конкретна планета, въпреки че самото търсене на тази информация е труден процес. Би могло също да се използва Теорията на сглобяването, за да се измери колко сложни молекули има друга планета. В някои случаи може да има молекули, които са твърде сложни, за да се образуват случайно и трябва да са били задвижвани от процес, който използва информация, като еволюцията.

Рамките обикновено са полезни за предоставяне на начини за размисъл за света и тази не е по-различна. Тя също така идва с някои фалшифицируеми тестове, които интересуват учените и могат да се проведат сравнително евтино. Все още има дебат дали трябва да изпращаме сигнали до други светове, вместо просто да ги приемаме, но фактът, че потенциално бихме могли да открием живот по начина, по който той реагира на тези сигнали, е нещо друго, което трябва да се вземе предвид като част от този аргумент. Засега тази рамка е полезен инструмент в набора на астрономите - но ако премине някои тестове за фалшифицируемост, някой ден може да помогне да преосмислим разговора си за това как е започнал животът във Вселената.

В крайна сметка това означава, че минималният размер на клетката трябва да е един и същ навсякъде - независимо дали е на Земята или на Титан (кто статията използва като пример). Това би трябвало да важи и за живота на други планети, въпреки че как бихме засекли група клетки с диаметър 0,4 μm от светлинни години разстояние, е загадка на този етап.

Въпреки това, бихме могли да открием живот на други планети, като го „побутнем“. В контекста на извънземния живот, ако изпратим сигнал до друга планета и тя отговори с „интелигентен“ отговор, това е доста ясен случай за доказателство за живот. Просто трябва да разширим определението си за това какво е „интелигентен“ отговор.

Най-вероятно това би било увеличение обема на информацията, която идва от тази конкретна планета, въпреки че самото търсене на тази информация е труден процес. Би могло също да се използва Теорията на сглобяването, за да се измери колко сложни молекули има друга планета. В някои случаи може да има молекули, които са твърде сложни, за да се образуват случайно и трябва да са били задвижвани от процес, който използва информация, като еволюцията.

Рамките обикновено са полезни за предоставяне на начини за размисъл за света и тази не е по-различна. Тя също така идва с някои фалшифицируеми тестове, които интересуват учените и могат да се проведат сравнително евтино. Все още има дебат дали трябва да изпращаме сигнали до други светове, вместо просто да ги приемаме, но фактът, че потенциално бихме могли да открием живот по начина, по който той реагира на тези сигнали, е нещо друго, което трябва да се вземе предвид като част от този аргумент. Засега тази рамка е полезен инструмент в набора на астрономите - но ако премине някои тестове за фалшифицируемост, някой ден може да помогне да преосмислим разговора си за това как е започнал животът във Вселената.

Още по темата

14/03/2025

Медицина

Имало ли е живот на Марс? Показано е едно от най-силните доказателства досега в особена скала

19/05/2019

Животът

Парадокс: За да се появи животът са нужни 9 млрд. години, а Земята е само на 4.5

09/02/2016

Животът

Възможен е живот на спътник на Сатурн, има рН като на Земята

31/12/2014

Животът

Kакво е Живот. Теории за произхода на живота