Νέα θεωρία δίνει μια διαφορετική οπτική για το τι είναι η ζωή

Οι βιολόγοι ορίζουν συνήθως τη «ζωή» ως μια οντότητα που αναπαράγεται, ανταποκρίνεται και προσαρμόζεται στο περιβάλλον της, μεταβολίζει χημικές ουσίες, καταναλώνει ενέργεια και αναπτύσσεται. Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, η «ζωή» είναι μια δυαδική κατάσταση, κάτι που είναι είτε ζωντανό είτε όχι.

Αυτός ο ορισμός λειτουργεί αρκετά καλά στον πλανήτη Γη, με τους ιούς να αποτελούν μια αξιοσημείωτη εξαίρεση. Αλλά αν η ζωή είναι αλλού στο σύμπαν, μπορεί να μην είναι φτιαγμένη από το ίδιο υλικό με εμάς. Μπορεί να μην φαίνεται, να μην κινείται ή να μην επικοινωνεί όπως εμείς. Πώς, λοιπόν, θα το προσδιορίσουμε ως ζωή;

Η αστροβιολόγος Sara Walker από το Πανεπιστήμιο της Πολιτείας της Αριζόνα και ο χημικός Lee Cronin από το Πανεπιστήμιο της Γλασκόβης πιστεύουν ότι έχουν βρει έναν τρόπο.

Υποστηρίζουν ότι η τύχη από μόνη της δεν μπορεί να παραγάγει με συνέπεια τα εξαιρετικά πολύπλοκα μόρια που βρίσκονται σε όλα τα ζωντανά πλάσματα.

Για να ελέγξουν την πρόβλεψή τους, η ομάδα τους ανέλυσε μια σειρά από οργανικές και ανόργανες ενώσεις από όλο τον κόσμο και το Διάστημα

Για να παράγει δισεκατομμύρια αντίγραφα περίπλοκων αντικειμένων όπως πρωτεΐνες, ανθρώπινα χέρια ή iPhone, το σύμπαν χρειάζεται μια «μνήμη» και έναν τρόπο δημιουργίας και αναπαραγωγής πολύπλοκων πληροφοριών – μια διαδικασία που μοιάζει πολύ με τη «ζωή».

«Θεωρία συναρμολόγησης»

«Ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να δημιουργηθεί οπουδήποτε στο σύμπαν και δεν έχει ιστορία», λέει η Walker στο New Scientist.

«Είστε επίσης ένα θεμελιώδες αντικείμενο, αλλά με μεγάλη ιστορική εξάρτηση. Ίσως θέλετε να αναφέρετε την ηλικία σας πηγαίνοντας πίσω στη στιγμή που γεννηθήκατε, αλλά ορισμένα μέρη σας είναι δισεκατομμύρια χρόνια μεγαλύτερα. Από αυτή την προοπτική, θα πρέπει να θεωρούμε τους εαυτούς μας ως γενεαλογίες διάδοσης πληροφοριών που βρίσκονται προσωρινά συγκεντρωμένες σε ένα άτομο» εξηγεί η ίδια.

Η «θεωρία συναρμολόγησης» των Walker και Cronin προβλέπει ότι τα μόρια που παράγονται από βιολογικές διεργασίες πρέπει να είναι πιο περίπλοκα από εκείνα που παράγονται από μη βιολογικές διεργασίες.

Για να ελέγξουν την πρόβλεψή τους, η ομάδα τους ανέλυσε μια σειρά από οργανικές και ανόργανες ενώσεις από όλο τον κόσμο και το Διάστημα, συμπεριλαμβανομένων βακτηρίων E. coli, μαγιάς, ούρων, θαλασσινού νερού, μετεωριτών, ναρκωτικών, μπύρας στο σπίτι και σκωτσέζικου ουίσκι.

Έσπασαν τις ενώσεις σε κομμάτια και χρησιμοποίησαν φασματομετρία μάζας για να αναγνωρίσουν τα μοριακά τους δομικά στοιχεία.

Υπολόγισαν τον μικρότερο αριθμό βημάτων που απαιτούνται για να επανασυναρμολογηθεί κάθε ένωση από αυτά τα μπλοκ – τα οποία ονόμασαν «δείκτη μοριακής συναρμολόγησης».

Αποδείξεις για το τι κάνει η ζωή και όχι τι είναι ζωή

Οι μόνες ενώσεις με 15 ή περισσότερα στάδια συναρμολόγησης προέρχονταν από ζωντανά συστήματα ή τεχνολογικές διεργασίες.

«Αυτό θα μπορούσε να είναι ένα κύτταρο που κατασκευάζει μόρια υψηλής συναρμολόγησης όπως πρωτεΐνες ή ένας χημικός που παράγει μόρια με ακόμη υψηλότερη αξία συναρμολόγησης, όπως το αντικαρκινικό φάρμακο Taxol», εξηγούν οι Walker και Cronin.

Ενώ ορισμένες ενώσεις από ζωντανά συστήματα είχαν λιγότερα από 15 στάδια συναρμολόγησης, καμία ανόργανη ένωση δεν ξεπέρασε αυτό το όριο.

«Το σύστημά μας… μας επιτρέπει να αναζητούμε το σύμπαν αγνωστικά για αποδείξεις για το τι κάνει η ζωή αντί να προσπαθούμε να ορίσουμε τι είναι ζωή», έγραψαν οι Walker, Cronin και άλλοι σε ένα άρθρο του Nature Communications το 2021.

Η ομορφιά του δείκτη συναρμολόγησης είναι ότι δεν απαιτεί οι εξωγήινοι να είναι κατασκευασμένοι από τα ίδια —με βάση τον άνθρακα— οργανικά υλικά όπως τα πλάσματα που ζουν στη Γη για να αναγνωριστούν.

Ο δείκτης συναρμολόγησης είναι επίσης αδιάφορος για το αν η εξωγήινη ζωή έχει μόλις αρχίζει να αναδύεται ή έχει περάσει σε ένα τεχνολογικό στάδιο πέρα από την κατανόησή μας. Όλες αυτές οι καταστάσεις παράγουν πολύπλοκα μόρια που δεν θα μπορούσαν να συμβούν χωρίς ένα ζωντανό σύστημα.

Η ομάδα της Walker και του Cronin εφαρμόζει τώρα την ιδέα ενός δείκτη συναρμολόγησης  των 15 σε μελλοντικές αποστολές της NASA.

Αποστολή «Dragonfly»

Στα μέσα της δεκαετίας του 2030, το Dragonfly της NASA θα πετάξει μέσα από την πυκνή ατμόσφαιρα του Τιτάνα από άζωτο και μεθάνιο, μετακινούμενος από τη μια τοποθεσία στην άλλη.

Το φεγγάρι του Κρόνου, ο Τιτάνας, είναι το μόνο μέρος στο Ηλιακό Σύστημα εκτός από τη Γη που έχει στάσιμα σώματα υγρών. Έχει λίμνες υγρών υδρογονανθράκων στην επιφάνειά του και πιστεύεται ότι φιλοξενεί υγρό νερό υπόγεια.

Το ρομποτικό περιστροφικό σκάφος θα τρυπήσει στην παγωμένη επιφάνεια σε κάθε σημείο προσγείωσης και θα εξάγει ένα δείγμα μεγέθους λιγότερο από 1 γραμμάριο. Αυτό το δείγμα θα εκτοξευθεί με ένα λέιζερ πίσω στο σκάφος, το οποίο θα διασπάσει μεγαλύτερα μόρια έτσι ώστε να μπορεί να αναλυθεί η χημική σύνθεση του βράχου.

«Είναι ένα καλό παράδειγμα του πλεονεκτήματος του να ληφθεί μια γενικότερη προσέγγιση για το τι είναι ζωή, επειδή ο Τιτάνας είναι πολύ διαφορετικός από τη Γη», λέει η Walker.

«Δεν περιμένουμε κάτι σαν τη γήινη ζωή να εξελιχθεί ή να ζήσει σε αυτό το περιβάλλον, οπότε αν θέλουμε να μάθουμε αν υπάρχει ζωή στον Τιτάνα, χρειαζόμαστε μια αγνωστική τεχνική. Η ομάδα μου εργάζεται τώρα για τον προσδιορισμό του τρόπου με τον οποίο μπορούμε να ανιχνεύσουμε μόρια υψηλής συναρμολόγησης. Συνεργαζόμαστε με τη NASA για να διασφαλίσουμε ότι τα υπάρχοντα όργανα φασματομετρίας μάζας έχουν αρκετά υψηλή ανάλυση ώστε να μπορούν να τα ανιχνεύσουν» καταλήγει.