Molti di noi non hanno bisogno di pensare troppo per distinguere gli esseri viventi da quelli non viventi. Un uomo è vivo, una pietra no. È così semplice! Tuttavia, scienziati e filosofi non credono che una distinzione così semplice possa essere limitata, scusate il gioco di parole. Hanno passato migliaia di anni a cercare di capire cosa ci rende vivi. Grandi menti, da Aristotele a Carl Sagan, hanno offerto le loro spiegazioni e non hanno ancora trovato una definizione che soddisfi tutti. In senso letterale, non abbiamo ancora un "significato" nella vita.
Semmai, il problema di definire la vita è diventato ancora più difficile negli ultimi 100 anni circa. Fino al XIX secolo, una delle idee comuni era che la vita si animasse attraverso la "scintilla della vita". Ora, ovviamente, questa idea ha perso il suo peso nel mondo accademico. Altri approcci scientifici hanno preso il suo posto. La NASA, ad esempio, descrive la vita come "un sistema chimico autosufficiente capace di un'evoluzione darwiniana".
Ma il tentativo della NASA di distruggere la vita con una semplice descrizione è solo uno dei tanti. Sono state proposte oltre 100 definizioni di vita, la maggior parte delle quali si concentra su una manciata di semplici attributi come la replicazione e il metabolismo.
A peggiorare le cose, scienziati di diverse discipline hanno idee diverse su ciò che è necessario per definire qualcosa di vivo. I chimici dicono che la vita è ridotta a certe molecole; i fisici discutono della termodinamica.
Per capire perché la vita è così difficile da definire, incontriamo alcuni degli scienziati che stanno lavorando per definire i confini che separano gli esseri viventi da quelli non viventi.
Virologi: studiando la zona grigia ai confini della vita che conosciamo
Nelle scuole, ai bambini viene insegnato a ricordare sette processi che presumibilmente determinano la vita: movimento, respirazione, sensibilità, crescita, riproduzione, escrezione e nutrizione.
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Sebbene questo sia un utile inizio per definire la vita, non si ferma qui. Ci sono molte cose che potremmo inserire in questa scatola e chiamarle vive. Alcuni cristalli, proteine infettive - prioni e persino alcuni programmi per computer saranno "vivi" se procediamo da questi sette principi.
Il classico esempio borderline sono i virus. "Non sono cellule, non hanno metabolismo e rimangono inerti fino a quando non incontrano le cellule, così tante persone (compresi molti scienziati) concludono che i virus non vivono", afferma Patrick Forter, microbiologo presso l'Istituto Pasteur a Parigi, Francia.
Lo stesso Forter considera i virus vivi, ma ammette che la decisione dipende da dove decidi di inserire il punto limite.
Sebbene i virus non abbiano molte delle cose necessarie per entrare nel club della vita, hanno informazioni codificate nel DNA o nell'RNA. Questo è un forte indicatore di vita che ha qualsiasi creatura vivente sul pianeta e che indica che i virus possono evolversi e moltiplicarsi, anche se rompendo le cellule viventi e invadendole.
Il fatto che i virus - come tutta la vita che conosciamo - trasportino DNA o RNA ha portato alcuni a pensare che i virus dovrebbero avere un posto nel nostro albero della vita. Altri generalmente affermano che i virus mantengono segreti sull'aspetto stesso della vita. E poi la vita smette di sembrare in bianco e nero e diventa una dimensione piuttosto vaga con confini non del tutto vivi e non del tutto morti.
Alcuni scienziati hanno adottato questa idea. Caratterizzano i virus come esistenti "al confine tra chimica e vita". E questo solleva una domanda interessante: quando la chimica è diventata qualcosa di più della somma delle sue parti?
Chimici: studia la ricetta della vita
"La vita che conosciamo è basata su polimeri a base di carbonio", afferma Jeffrey Bada dello Scripps Institute of Oceanography di San Diego, in California. Da questi polimeri - vale a dire acidi nucleici (i mattoni del DNA), proteine e polisaccaridi - è letteralmente cresciuta tutta la diversità della vita.
Bada era uno studente di Stanley Miller, metà del duo che era dietro l'esperimento Miller-Urey negli anni '50, uno dei primi esperimenti per capire come la vita emergeva da sostanze chimiche non viventi. Da allora è tornato a questo famoso esperimento e ha dimostrato una gamma ancora più ampia di molecole biologicamente adatte che si formano quando l'elettricità passa attraverso una miscela di sostanze chimiche che si ritiene esistessero sulla Terra primitiva.
Ma queste sostanze chimiche non sono vive. È solo quando iniziano a fare cose interessanti come espellersi o uccidersi a vicenda che permettiamo loro questo onore. Cosa serve perché le sostanze facciano il salto alla vita? Bada ha una risposta piuttosto interessante.
“Una replica imperfetta delle molecole di informazione potrebbe annunciare l'origine della vita e dell'evoluzione e quindi portare a questa transizione dalla chimica non vivente alla biochimica. L'inizio della replica e, in particolare, della replica con errori ha segnato l'inizio della "prole" con abilità diverse. Questi discendenti molecolari potrebbero quindi iniziare a competere tra loro per la sopravvivenza.
"Questa è essenzialmente l'evoluzione darwiniana a livello molecolare", dice Bada.
Per molti chimici, risulta che la replicazione - un processo che i virus possono fare solo con le cellule biologiche - aiuta a definire la vita. Il fatto che le molecole informative - DNA e RNA - forniscano la replicazione suggerisce che sono anche una caratteristica essenziale della vita.
Ma caratterizzare la vita per queste sostanze chimiche specifiche non apre un quadro più ampio. La vita che conosciamo potrebbe aver bisogno di DNA o RNA, ma che dire della vita che ancora non conosciamo?
Astrobiologi: a caccia di strani alieni
Determinare la natura della vita aliena non è facile. Molti scienziati, tra cui Charles Cockell e colleghi del Center for Astrobiology dell'Università di Edimburgo, stanno usando microrganismi in grado di sopravvivere in condizioni estreme come campioni di vita extraterrestre. Credono che la vita altrove potrebbe essere in condizioni molto diverse, ma molto probabilmente erediterà le caratteristiche chiave della vita così come la conosciamo dalla Terra.
"Ma dobbiamo tenere la mente aperta alla possibilità di rilevare qualcosa che è completamente al di fuori di questa definizione", afferma Cockell.
Anche i tentativi di utilizzare la nostra conoscenza della vita terrena per cercare di trovare alieni possono portare a risultati contrastanti. La NASA, ad esempio, credeva che avrebbe fatto un buon lavoro nel definire la vita nel 1976, quando la navicella spaziale Viking 1 atterrò con successo su Marte, equipaggiata con tre esperimenti per la vita. Un test, in particolare, ha mostrato che c'era vita su Marte: il livello di anidride carbonica nel suolo marziano era alto, il che significa che i microbi vivevano e respiravano in esso.
Ma l'anidride carbonica vista su Marte è ora ampiamente spiegata dal fenomeno molto meno eccitante delle reazioni chimiche ossidative non biologiche.
Gli astrobiologi hanno imparato da questi esperimenti e hanno ristretto i criteri che usano per trovare gli alieni, ma finora la loro ricerca non ha avuto successo.
Tuttavia, gli astrobiologi non dovrebbero restringere troppo i criteri di ricerca. Sagan considerava la ricerca incentrata sul carbonio degli alieni "sciovinismo del carbonio", ritenendo che un tale approccio sarebbe stato molto ristretto.
"La gente ha supposto che gli alieni potessero essere a base di silicio o utilizzare altri solventi (non acqua)", dice Cockell. "Hanno anche parlato di organismi nuvolosi intelligenti extraterrestri".
Nel 2010, la scoperta di batteri con DNA contenente arsenico al posto del fosforo standard ha stupito molti astrobiologi. Sebbene questa scoperta sia stata messa in discussione più di una volta da allora, molti sperano tranquillamente che la vita non segua le regole classiche. Allo stesso tempo, alcuni scienziati stanno lavorando su forme di vita che non sono affatto basate sulla chimica.
Tecnologi: costruisci la vita artificiale
C'era una volta, la creazione della vita artificiale era interamente in balia della fantascienza. Ora è una branca della scienza a tutti gli effetti.
Per il momento, nuovi organismi in laboratorio possono creare biologie semplicemente mettendo insieme parti di due o più forme di vita conosciute. Ma questo processo può essere più astratto.
Da quando il programma per computer Tierra di Thomas Ray ha tentato di dimostrare la sintesi e l'evoluzione delle "forme di vita" digitali negli anni '90, gli scienziati hanno cercato di creare programmi per computer che imitano veramente la vita. Alcuni stanno persino iniziando a creare robot con tratti realistici.
"L'idea generale è quella di comprendere le proprietà essenziali di tutti i sistemi viventi, non solo i sistemi viventi che sono stati trovati sulla Terra", dice l'esperto di vita artificiale Mark Bedo del Reed College di Portland, Oregon. "Questo è un tentativo di avere una visione molto ampia di ciò che è la vita, mentre la biologia si concentra sulle forme di vita reale che conosciamo".
Naturalmente, molti ricercatori sulla vita artificiale usano tutto ciò che sappiamo sulla vita sulla Terra come base per le loro ricerche. Bedo dice che i ricercatori stanno usando quello che viene chiamato un "modello PMC" - programmi (ad esempio, DNA), metabolismo e un contenitore (ad esempio, pareti cellulari). "È importante notare che questa non è una definizione generale di vita, ma solo una definizione di vita chimica minima", spiega.
Lavorando su forme di vita non chimiche, gli scienziati stanno cercando di creare versioni software o hardware dei componenti PMC.
"Fondamentalmente, non credo che la vita abbia una definizione chiara, ma dobbiamo lottare per qualcosa", dice Steen Rasmussen, che sta lavorando alla vita artificiale presso l'Università della Danimarca meridionale a Odense. Gruppi in tutto il mondo hanno lavorato su singoli componenti del modello PMC, creando sistemi che ne dimostrano un aspetto o l'altro. Finora nessuno è riuscito a mettere tutto insieme in una forma funzionante di vita sintetica.
"È un processo dall'alto verso il basso, che si allinea pezzo per pezzo", spiega.
La ricerca sulla vita artificiale può anche essere utile su scala più ampia, creando una vita che ci è completamente estranea. Tale ricerca ci aiuta ad affinare la nostra conoscenza della vita. Ma è troppo presto per parlare dei risultati.
Filosofi: cercando di risolvere l'enigma della vita
Ebbene, anche se coloro che cercano - e cercano di creare - una nuova vita non sono preoccupati per la sua definizione universale, gli scienziati dovrebbero smettere di preoccuparsi di ridurre tutte le definizioni a una? Carol Cleland, una filosofa dell'Università del Colorado Boulder, la pensa così. Almeno per un po.
"Se stai cercando di generalizzare i mammiferi usando una zebra, quale tratto sceglieresti?", Chiede. “Sicuramente non i suoi seni, perché solo la metà li ha. Le loro strisce sembrano una scelta ovvia, ma sono solo una coincidenza. Questo non è ciò che rende le zebre mammiferi ".
È lo stesso con la vita. Può essere che le cose che pensiamo siano importanti in realtà sono solo la vita sulla Terra. Dopotutto, tutto, dai batteri ai leoni, discendeva da un antenato comune, il che significa che nell'universo la nostra vita è solo un punto nei dati.
Come ha detto Sagan: “L'uomo tende a definire in termini di familiare. Ma le verità fondamentali potrebbero non essere familiari.
Finché non abbiamo scoperto e studiato forme di vita alternative, non possiamo sapere quali tratti importanti per la nostra vita sono veramente universali. Fare vita artificiale può offrire un modo per esplorare forme di vita alternative, ma almeno a breve termine, non è difficile immaginare come qualsiasi vita creata su un computer potrebbe influenzare le nostre convinzioni sui sistemi viventi.
Per definire la vita in modo più accurato, dobbiamo trovare gli alieni.
L'ironia è che cercare di definire la vita prima di trovarli può rendere più difficile trovarli. Quanto sarà tragico se negli anni '20 un nuovo rover passa accanto a un marziano semplicemente perché non lo riconosce come essere vivente.
Trovare una definizione di vita può ostacolare la ricerca di una nuova vita. Dobbiamo allontanarci dal nostro concetto attuale ed essere aperti alla scoperta della vita, anche se non lo sappiamo o non lo sappiamo.
ILYA KHEL
