La settimana scorsa, biologo J. Craig Venter attraversato una soglia importante di creazione di un organismo vivente senza antenato. Nel 2007, Carl Zimmer ha Seed questo sguardo provocatorio al difficoltà inerenti alla definizione della “vita”.

È difficile pensare a una parola più carica di significato o significati-che “la vita.” Alcuni dei dibattiti più appassionanti del nostro tempo, oltre le cellule staminali o il diritto a morire, alimenti geneticamente modificati, o in tempo di guerra condotta, ruotano attorno ad essa . Sia che stiamo parlando di quando la vita inizia o quando finisce, la sacralità della vita, o il pericolo di una partita a Dio, tutti noi abbiamo un’idea di ciò che intendiamo quando parliamo di vita. Eppure, spesso si scopre, in realtà significano cose diverse. Gli scienziati, nonostante la loro intimità con il soggetto, non sono esenti da questa confusione.

“Non c’è una definizione che siamo d’accordo su”, dice Radu Popa, geobiologist e autore di Tra probabilità e la necessità: Ricerca per la definizione e origine della vita. Nel corso della ricerca il suo libro, Popa iniziato a raccogliere le definizioni che sono apparsi nella letteratura scientifica. Finalmente ha perso il conto. “Ho trovato almeno trecento, forse quattrocento definizioni,” dice.

Si tratta di un particolare stato di cose, i biologi hanno imparato di più negli ultimi dieci anni di cose come il vivere di lavoro di quanto abbiamo imparato insieme negli scorsi secoli e di un intenso dibattito è sorto su cosa fare al riguardo. Alcuni sono scettici capacità della scienza di trovare una definizione di vita che è abbastanza preciso per essere significativa, mentre altri credono una definizione non è solo possibile, ma essenziale per il futuro della biologia.

“Una scienza in cui l’oggetto più importante non ha definizione, che è assolutamente inaccettabile”, dice Popa. “Come facciamo a discuterne se si ritiene la definizione della vita ha qualcosa a che fare con il DNA e penso che abbia qualcosa a che fare con sistemi dinamici? Non possiamo avere una conversazione a qualsiasi livello. Non possiamo rendere la vita artificiale perché non riescono ad accordarsi su cosa sia la vita. Non possiamo trovare la vita su Marte, perché non possiamo concordare su ciò che la vita rappresenta. ”

Recentemente, una nuova voce è entrata nel dibattito. Carol Cleland, che insegna filosofia presso l’Università del Colorado e collabora con la NASA Astrobiology Institute-filosofo essenzialmente come loro-in-residence-sta facendo un ragionamento più radicale: gli scienziati dovrebbe semplicemente rinunciare alla ricerca di una definizione di vita. Non possono nemmeno cominciare a capire ciò che la vita è veramente, lei sostiene, fino a trovare forme di vita profondamente diversi da quelli che conosciamo qui sulla Terra. Solo quando si può confrontare con la vita la vita aliena sul nostro pianeta potremo capire la vera natura di questo onnipresente, cosa effimera.

Cleland ritiene biologi necessità di costruire un teoria della vita, proprio come i chimici costruito una teoria degli elementi fisici e costruito una teoria dell’elettromagnetismo. Definizioni, sostiene, sono interessati solo con il linguaggio ei concetti, non è vera comprensione. Prendendo sul serio la semantica, Cleland chiede di niente di meno che una rivoluzione scientifica. Solo quando cambiamo il nostro modo di pensare la vita, lei sostiene, sarà lo studio vero è cominciare.

La ricerca moderna per una definizione della vita era incorniciata da un sottile libro pubblicato nel 1943, chiamato semplicemente Che cos’è la vita? Il suo autore non era un biologo, ma un fisico. Erwin Schrödinger, che ha vinto il Premio Nobel per il suo lavoro sulla fisica quantistica nel 1933, era affascinato dal modo in cui la vita sembrava sfidare le leggi della fisica. Mentre l’universo virò verso l’entropia, esseri viventi in qualche modo creato ordine su scala molecolare. E, in qualche modo, gli esseri viventi potrebbero passare in quel modo da una generazione a quella successiva per milioni di anni.

Schrödinger non ha avuto molto di una risposta da offrire, ma la sua domanda ha ispirato James Watson, Francis Crick, e molti altri pionieri della biologia molecolare. Hanno scoperto che il DNA porta informazioni genetiche e anche scoperto il codice genetico da cui le cellule volta che le informazioni in proteine. Hanno mappato il labirinto del metabolismo che trasforma la materia inerte in biomassa. I biologi molecolari cominciarono il loro lavoro sui misteri della vita studiando il microbo Escherichia coli e organismi qualche altro modello. Nel corso del tempo hanno scoperto che ciò che era vero per E. coli è stato per la maggior parte vero per tutti gli esseri viventi, non importa quanto diverso che potrebbe apparire all’esterno.

Gli scienziati cominciarono a definire la vita in termini molecolari, per la sua capacità di convertire in complesse molecole di composti organici, e la sua capacità di immagazzinare informazioni genetiche in those molecules che trasmetta di generazione in generazione. Quando la NASA iniziò la progettazione di sonde per la ricerca di vita su altri pianeti, si è basata su questo tipo di definizioni. Nel 1976, la sonda Viking della Nasa su Marte è arrivato dotate di dispositivi di rilevazione di vita. E ‘cercato i segni di metabolismo, osservando se qualcosa nel suolo marziano potrebbe trasformare l’anidride carbonica. Ha inoltre cercato segni biochimici della vita, in forma di molecole organiche.

In un primo momento gli scienziati sono stati i Viking incuriosito. Qualcosa nel suolo marziano ha effettivamente sembrano consumare anidride carbonica. Ma poi Viking riuscito a trovare alcun segno di molecole organiche. Gli scienziati della NASA hanno deciso di non aver trovato la vita, ma che pensano gli altri hanno rinunciato troppo in fretta. E ‘possibile che qualcosa non andava con la definizione della Viking della vita. Nel gennaio 2007, Dirk Schulze-Makuch e Joop M. Houtkooper rilevato una potenziale difetto: mentre le forme più la vita sulla Terra sono celle riempite con acqua, alcuni sono riempiti con una miscela di acqua e perossido di idrogeno. Se la vita marziana conteneva anche il perossido di idrogeno, la sostanza avrebbe potuto distruggere le molecole organiche presenti nel suolo. E quando Viking riscaldato campioni di terreno nel corso della sua misura, avrebbe causato la microbi marziano a distruggere se stessi. Avrebbe ucciso la vita stessa che stava cercando.

Nonostante queste domande, la NASA ha ridimensionato la sua ricerca di vita extraterrestre dopo Viking. E indirizzati più delle sue risorse in domande di base sulla vita stessa, e come la vita sulla Terra nasce dalla chimica prebiologica. Nel 1980, per esempio, gli scienziati della NASA ha cominciato a finanziamento marshalling prove che la vita sulla Terra non è cominciata con il DNA come molecola genetica. RNA, una versione a singolo filamento di DNA, gioca molti ruoli nella cella, come ad esempio in qualità di messaggero delle informazioni genetiche. Ma hanno scoperto che l’RNA può anche agire come un enzima, il taglio di altre molecole a parte o unirsi a loro insieme. Forse, alcuni scienziati hanno sostenuto,
una semplice forma di vita che l’RNA è stato utilizzato solo l’antenato di vita più complesse che il DNA usato, proteine e RNA. Gli scienziati hanno cominciato ad esplorare la possibilità che la vita come la conosciamo si è evoluto da un “mondo a RNA”.

Fuori di questo sforzo è venuto una delle definizioni più popolari di lavoro della vita. Nel 1992, un gruppo di scienziati della NASA si sono incontrati per consigliare sulle aree più promettenti di ricerche per capire la vita extraterrestre. “Stiamo parlando della ricerca di vita e l’origine della vita, e qualcuno ha detto, ‘Pensi che in realtà dovremmo definire che cosa stiamo parlando?'”, Ricorda Gerald Joyce del Scripps Research Institute di La Jolla , in California. Non ci volle molto tempo per gli scienziati di iniziare ad annegare nel possibilità. Con primi anni 1990, molte definizioni erano già in circolazione, ciascuno incentrato su un diverso insieme di caratteristiche che si trovano in tutte le cose viventi.

Nel corso del tempo, gli scienziati della NASA è venuto a convenire che cosa regola la vita è oltre la sua capacità di evolversi secondo le regole di base Darwin ha proposto 150 anni fa. La vita, hanno deciso, era un sistema chimico autosufficiente in grado di evoluzione darwiniana. E ‘stato l’origine di questo sistema in evoluzione che ha segnato l’origine della vita. Ora, le sostanze chimiche sono stati organizzati in cellule, in specie, in lignaggi che sono sopravvissuti e modificato nel corso di milioni di anni in un processo che la Terra non aveva mai visto prima. “La storia comincia ad essere scritto in molecole”, dice Joyce. “Ecco perché la biologia è diverso da quello della chimica.”

Joyce si affretta a sottolineare che nessuno nel corso della riunione ha affermato di aver trovato la definizione ultima della vita. Ma avevano trovato una definizione di lavoro, uno che potrebbe essere un utile strumento per l’applicazione di ciò che è conosciuto circa la vita sulla Terra la vita altrove. Come le capacità del 21 ° secolo della scienza resa un’abbondanza sempre maggiore di informazioni, i biologi sono in grado di sviluppare le più sofisticate definizioni di lavoro. Con ogni raffinatezza, mirano a promuovere le loro possibilità di riconoscere una nuova vita, sia su altri mondi o nei propri laboratori.

Carol Cleland ha iniziato a meditare la definizione di vita alla fine del 1990. Aveva trascorso gran parte della sua carriera come filosofo riflettendo fondamentali, questioni metafisiche come causa ed effetto. Ma nel 1996, quando gli scienziati della NASA trovato quello che sembrava fossili di microbi all’interno di un meteorite proveniente da Marte, Cleland stato invitato a parlare su un panel sul mistero.

Guardando dentro la materia, Cleland ha concluso che un sacco di polemiche è uscito di confusione. I critici sono state trattando il rapporto della NASA, come se fosse scienza sperimentale, con una ipotesi che potrebbe essere verificata con gli esperimenti. Ma è impossibile fare scienza sperimentale su una singola roccia di 4 miliardi di anni. Invece, gli scienziati della NASA stavano facendo scienza storica, che ha sostenuto Cleland era come legittima una scienza come scienza sperimentale.

parlare Cleland ha portato ad un invito ad aderire alla NASA Astrobiology Institute. Lì, come ha imparato come gli scienziati presso l’Istituto pensato alla ricerca di vita extraterrestre, qualcosa partì radar filosofico di Cleland. “Tutti stava lavorando con una definizione di vita”, dice lei. Cleland iniziato a sentire che il concetto di tentare di definire la vita è stata profondamente imperfetto, e ha fatto il suo preoccupazioni del pubblico in una riunione convocata “La natura della vita” della Associazione Americana per il Progresso della Scienza nel 2001. Rivolgendosi ad un pubblico di scienziati, ha detto la ricerca di una definizione di vita era al di là problematico, e dovrebbero semplicemente smettere di cercare uno. La ricerca può essere sia impossibile o scientificamente banali. Fine della storia.

“C’è stata un’esplosione”, dice Cleland. “Tutti urlava contro di me. E ‘stato davvero sorprendente. Tutti avevano le loro definizioni compagnia e che voleva l’aria di loro. E qui ho detto loro la definizione del progetto è stato tutto inutile “.

Non tutti tra il pubblico urlava, però. “Quello che ha detto fatto un sacco di senso per me”, dice Christopher Chyba, professore di astronomia all’Università di Princeton. Un allievo di Carl Sagan, Chyba fatto alcune delle prime stime di quanto materiale organico potrebbe essere stato consegnato alla Terra primordiale da comete e meteoriti, materiale che potrebbe essere composto di alcuni degli ingredienti grezzi della vita. Dopo aver conseguito una laurea in filosofia della scienza presso l’Università di Cambridge, mentre studiava per diventare uno scienziato, Chyba sentiva una naturale affinità per la prospettiva di Cleland. “Carol è un filosofo e non sto», dice. “Ma queste sono questioni che mi hanno interessato per lungo tempo.”

Chyba e Cleland unito le loro forze. Hanno unito le competenze in materia di Astrobiologia Chyba con intuizioni filosofiche Cleland, producendo un attacco out sulla definizione della vita. Hanno cominciato a catalogare tutte le carenze delle definizioni di molte proposte di vita, come essi escluse le cose che sappiamo di essere vivi e inclusi cose che non sono. Cleland, per esempio, dubbi che l’evoluzione darwiniana, il nucleo della definizione della NASA di vita, è essenziale. “Penso che tali argomenti sono deboli”, dice. Lei immagina microbi alieni pieni di enzimi, ma i geni mancanti. Gli enzimi costruire più enzimi e microbi spaccata in due. Non potevano evolvere attraverso l’evoluzione darwiniana, perché non avrebbero i geni. Ma potrebbero ancora cambiare, come loro ambiente mutato. Cleland non rivendica alcuna prova che queste cose esistono, ma lei sostiene che gli scienziati non possono escludere.

Cleland e Chyba anche stabilito che ci fosse un problema ancora più grande con il perseguimento di una definizione di vita, uno che sta nella natura delle definizioni stesse. “Se davvero capire che cosa è una definizione”, dice Chyba, “non sta a gestire il problema”.

In alcuni casi, le definizioni sono semplici. La definizione di uno scapolo, per esempio, è un uomo non sposato. In altre parole, se sei un uomo, se siete sposati, sei-per definizione-scapolo. Essere un uomo non è sufficiente a farvi uno scapolo, e non è celibe. Questo tipo di definizione non richiede una profonda conoscenza della natura delle cose. Si tratta semplicemente di un modo di organizzare le idee. “I filosofi hanno conosciuto da molto tempo che se si vuole fare una definizione, siete solo organizzare i concetti in testa”, spiega Cleland. “È quello che le definizioni fare”.

La vita è diversa. La definizione non è solo una questione di legare insieme una collezione di concetti. Quando la gente cerca di definire la vita, scelgono alcune delle caratteristiche degli esseri viventi e li rendono l’essenza stessa della vita. E che, Cleland e Chyba sostengono, è un errore. “Non vogliamo sapere qual è la parola vita significa per noi. Vogliamo sapere cosa è la vita è“, Spiega Cleland.

In questo senso, gli scienziati che tentano di definire la vita oggi commettere lo stesso errore che ha fatto alchimisti nel Medioevo. Alchimisti cercato di definire le sostanze da loro proprietà, senza alcuna comprensione della chimica di base. Acqua, per esempio, è stata definita secondo la sua capacità di sciogliere solidi diversi. Questa definizione ha portato alchimisti in confusione. Dato che il ghiaccio non è stato possibile sciogliere nulla, non poteva essere l’acqua. Alchimisti diedero il nome “acqua” a cose che sappiamo adesso non sono niente del genere. Hanno chiamato acido nitrico Aqua Fortis, O l’acqua forte, perché potrebbe sciogliere maggior parte dei metalli. Acqua regiaO acqua nobile, era in realtà una miscela di acido cloridrico e acido nitrico che era abbastanza potente da sciogliere anche l’oro e platino, metalli cosiddetto nobile.

La ricerca di una migliore definizione di acqua non avrebbe ottenuto alchimisti da questo pantano. Una soluzione venuto solo nel 18 ° secolo, gli scienziati hanno formulato una teoria della chimica. Il comportamento di acqua e altre sostanze rende improvvisamente molto senso quando si rendono conto che sono tutti composti da atomi, che sono a loro volta composti da particelle più piccole. Farmacie possibilità di dire ora l’acqua è H2O. Tuttavia, “‘L’acqua è H2O ‘non è una definizione “, spiega Cleland. “E ‘una scoperta”.

Invece di cercare di formulare una definizione di vita, Cleland e Chyba sostengono, abbiamo bisogno di sviluppare una teoria della vita, una spiegazione generale della natura che unisce insieme una miriade di fenomeni apparentemente casuali. I biologi hanno scoperto un certo numero di teorie, la teoria dei germi della malattia e la teoria darwiniana dell’evoluzione per selezione naturale, per esempio, ancora non hanno teoria a pieno titolo della vita stessa. L’uniformità di fondo della vita è una delle grandi scoperte della biologia moderna, ma è anche un ostacolo. Esso rappresenta un unico punto di dati, e persiane noi la possibilità di “vita strano.” Non abbiamo idea esattamente quali funzionalità di vita così come lo conosciamo sono essenziali per la vita come noi non saperlo.

Una teoria della vita ci permetterebbe di capire ciò che conta per la vita, cosa possibile, le forme che può avere, e perché. Sarebbe Vediamo le connessioni che altrimenti non, come i chimici può vedere l’unità nascosta tra una nuvola nel cielo e un blocco di ghiaccio. Gli scienziati stanno già cercando di costruire una teoria della vita. Un certo numero di ricercatori hanno sviluppato una teoria in cui la vita è un sistema auto-organizzato che può essere descritto con i fisici stessi principi utilizzati per descrivere gli uragani o le galassie. Come biologi saperne di più e di più su come i milioni di molecole in una cella di lavoro insieme, questi teorici possono mettere le loro idee a più prove precise.

Per Cleland, il modo più promettente per costruire una teoria della vita è alla ricerca di vita aliena. Nel 2013, l’Agenzia spaziale europea prevede di mettere un rover su Marte indietro. Chiamato ExoMars, sarà forare la crosta marziana per cercare segni di vita. La NASA ha in programma proprio sul tavolo da disegno, tra cui una possibile missione che avrebbe portato il suolo marziano sulla Terra per lo studio intenso. Nel frattempo, altri habitat promettenti per la vita, come ad esempio alcune delle lune di Giove e Saturno, invitano. Cleland sostiene che la ricerca di vita aliena ci permetta di iniziare a capire ciò che è veramente universale della vita, piuttosto che solo generalizzando dalla vita come noi la conosciamo. Solo quando avremo più dati, lei ragioni, avremo una base di confronto. Allo stato attuale, dice Cleland, “non abbiamo macinato al mulino teorica.”

Lembo del cosmo non sono l’unico luogo dove gli scienziati, potrebbe essere necessario saper riconoscere un nuovo tipo di vita. In effetti, alcuni sostengono che il primo luogo che incontriamo forme uniche della vita non può essere su un altro pianeta, ma in un laboratorio dove gli scienziati stanno attualmente cercando di rendere la vita da zero. “E ‘sta per accadere nella nostra vita”, promette Marco Bedau, co-fondatore del Centro Europeo per Living Technology.

Sequenziamento del genoma-pioniere Craig Venter ei suoi colleghi stanno cercando di elaborare un catalogo minimo di geni essenziali per mantenere un organismo vivo. Hanno in programma di sintetizzare questo genoma scarno e iniettare in una cella vuota. Se la cella fino stivali, inizierà a produrre le proteine dal suo genoma artificiale, crescerà, e sarà riprodursi.

Altre squadre si stanno muovendo da zero. Jack Szostak della Harvard Medical School, sta conducendo uno sforzo per costruire la vita RNA-based. Lui ei suoi colleghi hanno scoperto che molecole di RNA possono spontaneamente scivolare dentro le vescicole microscopiche, e le vescicole possono crescere e dividersi. Szostak, per uno, non pensa che una definizione di vita è importante per il suo lavoro. “Non sono mai stato particolarmente interessato alla definizione di vita, o nei dibattiti e speculazioni filosofiche che genera questo argomento”, dice Szostak. “Sono contento per ottenere solo con il lavoro, che spero continuerà a far luce sulle possibili percorsi per l’origine della vita”.

Altri ricercatori sono d’accordo. Saper riconoscere la vita è importante non solo scientifica, sostengono, ma anche eticamente. Gli scienziati devono sapere quando i loro armeggiare con la chimica ha attraversato in un armeggiare con la vita stessa, dice Bedau. Ma Bedau-che è anche un filosofo a Reed College-doesnt pensare definizioni convenzionali di vita farà il trucco. “E ‘forse non così utile a concentrarsi su una definizione della vita come di concentrarsi su pietre miliari,” dice. “Se qualcosa è vivo o non è più una questione di grado.”

Bedau è stato proprio quello che riflettendo quelle pietre miliari potrebbe essere. Per l’attribuzione del vivente, come egli sostiene, un sistema ha bisogno di tre caratteristiche di base. La vita ha bisogno di un contenitore, ma ha bisogno di un modo per codificare e replicare le informazioni, e ha bisogno di un modo per catturare e utilizzare l’energia.

Ciò che rende speciale questa triade negli esseri viventi è che ogni funzione dipende gli altri due. Il nostro DNA può sopravvivere solo all’interno di una membrana cellulare, e dipende dal nostro metabolismo per alimentare la sua replica. Ma membrane dipenderà il nostro DNA, a sua volta per codificare le proteine che possono costruire. Per rendere possibile il metabolismo, la cellula immagazzina l’energia ei geni per codificare gli enzimi necessari. Geni e membrane dipendono da metabolismo di fornire i loro materie prime.

In passato, gli scienziati si sono uniti due parti della triade alla volta. E solo ora stanno cominciando a unirsi tutti e tre. Per Bedau, per testimoniare questo traguardo ultimo offrirà l’opportunità per un controllo stretto della vita di processo-one che possono rivelare più di quanto ci aspettiamo.

Conviene forse la scienza di abbandonare queste definizioni di lavoro, queste pietre miliari della vita? E ‘mai possibile? Gli scienziati possono fare progressi senza di loro? Sarà la loro ricerca verso una teoria del progresso vita più velocemente senza di loro?

Cleland, per esempio, la pensa così. Sostenendo che gli scienziati abbandonare definizioni di vita, non significa che essi dovrebbero gettare le mani in aria. “Alcuni scienziati visualizzare i miei argomenti che si ritrovano con nulla per limitare la loro ricerca, ma non credo che sia vero”, spiega Cleland.

Come abbiamo esplorare l’universo, Cleland pensa che dovremmo lasciare tutti i nostri preconcetti su ciò che la vita ha da essere a casa. “Quando vai nello spazio esterno, che stai andando a trovare strano sistemi fisici”, dice. “Alcuni di loro stanno per essere vivente, ma molti di loro stanno per essere non vivente. Ci sono un sacco e un sacco di fenomeni scoperti su Marte e Titano che nessuno è stato in grado di capire. Quindi, facciamo in essere in esecuzione in periodo di cose strane quando andiamo in altri mondi. La cosa più importante è la ricerca di anomalie. ”

E ‘anomalie, Cleland ricorda, che hanno sempre spinto in avanti della scienza, come gli scienziati hanno riconosciuto incongruenze tra le vecchie idee. Espongono i difetti in vecchi modi di pensare. Entrambi forza e consentire agli scienziati di ampliare la portata della loro visione. Se Cleland ha ragione, le anomalie scientifiche hanno le potenzialità per ampliare la nostra comprensione della vera vita. In alcuni casi, possono rivelarsi poco più di chimica particolare che non ha nulla a che fare con la vita. Ma in altri casi, possono essere effettivamente “vita” che sfida tutte le nostre aspettative di ciò che il termine può contemplare.

Se l’opera di Cleland, Chyba, e gli altri è una guida, la biologia può essere il ciclo torna alle sue radici antiche. Il biologo primo è stato Aristotele, che, 2.400 anni fa, ha offerto il primo account registrato della vita. Naturalmente, Aristotele fu anche un grande filosofo, e la sua biologia e filosofia erano intimamente legati. Scienza e filosofia si separò nel secolo dei Lumi, ma oggi, come biologi spingere sempre più in profondità nei meccanismi fondamentali della vita, i filosofi si rivelano di avere cose importanti da dire su quello che ha trovato lì. Ora, come la biologia entra in una nuova era, e comprende sempre di più i principi della fisica e della filosofia, potremmo essere sulla cuspide di una armonia meravigliosa che ci permetterà di fare finalmente il senso di tutto il quadro, e non solo sue parti.

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