Mākslīgajai dzīvei ir kopīgs bioparaksts ar sauszemes brālēniem

Sešdesmito gadu sākumā neatkarīgais zinātnieks Džeimss Lavloks strādāja par NASA konsultantu, izstrādājot veidus, kā analizēt ārpuszemes atmosfēru. Šis darbs lika viņam izdarīt dramatisku secinājumu, ka dzīvība atstās neizdzēšamu zīmogu uz jebkuras planētas ķīmisko sastāvu.

Viņš teica, ka miljardiem gadu laikā dzīvības procesi radīs ķīmisku vielu miglu, kas nav līdzīga jebkam, kas varētu veidoties parastā ķīmiskā līdzsvara apstākļos.

Viņš pat turpināja domāt, ka šī atmosfēra un tās atbalstītā dzīvība veidos sava veida pašregulējošu sistēmu, ko varētu uzskatīt par dzīvu organismu — Gaia hipotēzi. Loveloks ir slavens, ka, tiklīdz viņš redzēja Marsa atmosfēras ķīmiskās sastāva pirmo analīzi, kas gandrīz pilnībā sastāv no oglekļa dioksīda un slāpekļa, viņš zināja, ka planēta nevar uzturēt dzīvību.

Kopš tā laika bioparakstu meklēšana ir kļuvusi par svarīgu astrobiologu problēmu. Mēs zinām, piemēram, ka dzīvība uz Zemes rada lielu daudzumu skābekļa un nelielu daudzumu metāna. Un ka karbonskābēm sauszemes dzīvības formās mēdz būt pat diezgan nepāra oglekļa atomu skaits, kas tiek izmantots, lai identificētu piesārņojumu meteorītu paraugos.

Problēma, protams, ir tā, ka mums ir tikai viens dzīves piemērs, ko pētīt. Tātad dzīvības biosignatūras uz Zemes var būt maz noderīgas ET dzīvības formu identificēšanai.

Šodien Evans Dorns no Kalifornijas Tehnoloģiju institūta un pāris draugi iesaka risinājumu. Viņu ideja ir meklēt izmērāmas evolūcijas īpašības, nevis vienkāršu dzīvi. Viņi saka, ka šādam īpašumam vajadzētu būt jebkurā sistēmā, kas ir attīstījusies.

Tas ir svarīgi, jo zinātnieki ir izstrādājuši vairākas sistēmas, kurās notiek evolūcija, no kurām slavenākie ir dažādi mēģinājumi radīt mākslīgu dzīvību, izmantojot datora kodu un silīcija mikroshēmas. . Šādam parakstam vajadzētu būt gan uz Zemes, gan in silico.

Lai to noskaidrotu, Dorns un co dažādos paraugos pētīja biomolekulu, piemēram, aminoskābju un karbonskābju, sadalījumu. Viņi salīdzināja sauszemes dūņas, kurās acīmredzami ir daudz dzīvības, ar eksperimentu rezultātiem, lai sintezētu aminoskābes, kurām nav dzīvības. Un viņi pat aplūkoja meteorītu sastāvu.

Viņu rezultāti ir interesanti. Viņi atklāja, ka biomolekulu sadalījums dzīvības neesamības gadījumā parasti atspoguļo to izgatavošanas termodinamiskās izmaksas. Tātad vienkāršu aminoskābju ir daudz vairāk nekā, piemēram, sarežģīto.

Tomēr paraugi, kas satur dzīvību, neievēro šo modeli. Ja sarežģītas biomolekulas spēlē lomu dzīvības procesos un tādējādi dod zināmas priekšrocības, tās ir daudz izplatītākas, nekā to var izskaidrot ar termodinamiskiem argumentiem.

Tas ir vairāk vai mazāk tas, ko sagaidītu lielākā daļa astrobiologu.

Pēc tam Dorns un citi veica līdzīga veida analīzi par mākslīgās dzīves sistēmu, ko sauc par Avida. Šajā pasaulē dzīvības pamatelementi ir datora koda elementi, kas izpilda vienkāršas instrukcijas. Savienojiet vairākas instrukcijas kopā, un jums ir sarežģīta molekula. Ja šīm molekulām ir kods, kas ļauj tām kopēt, tās var reproducēt.

Vides faktorus, piemēram, mutāciju ātrumu, ārēji kontrolē datorzinātnieki, kuri arī ievada pastāvīgu koda plūsmu, ko organismi var patērēt attīstoties. Dorns un co pēc tam salīdzināja koda izplatību Avidian pasaulēs pirms un pēc evolūcijas.

Izrādās, ka Avidian radības uz savu vidi atstāj tādu pašu zīmogu kā sauszemes organismi uz savējo. Avidians nodrošina, ka noteikti koda biti tiek izvēlēti tā, lai tie būtu daudz izplatītāki attīstītajā sistēmā nekā sistēmā, kas sākas no nulles.

Dorns un kolēģi to sauc par monomēru pārpilnības sadalījuma bioparakstu un izvirza hipotēzi, ka tas ir kopīgs visām dzīvības formām.

Tas ir potenciāli aizraujošs rezultāts — tas, ka pastāv universāls evolūcijas bioparaksts, ko varētu izmantot, lai atklātu jebkāda veida attīstītu dzīvību. Sauciet to par evosignature.

Dorns un citi pat saka, ka viņu evasignature var liecināt par daudzsološu citplanētiešu bioķīmijas noteikšanu.

Varbūt. Pirmkārt, šiem puišiem būs jādomā par dažām iespējamām problēmām. Būtiska bioparaksta īpašība ir tāda, ka tam jābūt dzīvības, bet ne citu parastu procesu rezultātam. Tam jābūt unikālam.

Pretējā gadījumā jūs riskējat iegūt visa veida viltus pozitīvus rezultātus (kā tas patiešām notika ar Viking Mars nolaišanās ierīces testiem, kas paredzēti dzīvības noteikšanai).

Pavisam nav skaidrs, vai tas tā ir ar Dorna un co parakstu. Lai gan evolūcijai neapšaubāmi ir izšķiroša loma dzīvības attīstībā, tai ir svarīga loma arī citos procesos. Piemēram, datorzinātnieki regulāri izmanto evolūcijas procesu, lai atrisinātu tādas problēmas kā rūpnīcas plānošana un gaisa kuģu konstrukcija. Vai šie procesi demonstrētu arī izmērāmu evosignature?

Ir pāragri stāstīt. Bet Dornam un citiem tas ir jāpārbauda.

Protams, šeit ir arī cita problēma. Tas, ko šī diskusija izceļ, ir grūtības definēt dzīvi. Var gadīties, ka mēs nekad neatradīsim bioparakstu vai evosignature, kas ir pilnīgi nepārprotama dzīvības zīme, tikai labs rādītājs

Neatkarīgi no rezultāta jaunā pieeja aLife izmantošanai evosignatures testēšanai izskatās kā svarīgs jauns veids, kā izpētīt šo problēmu.

Atsauce: arxiv.org/abs/1101.1013 : Monomēru pārpilnības izplatības modeļi kā universāls bioparaksts: piemēri no zemes un digitālās dzīves

paslēpties