i

Aktuální číslo:

2018/6

Téma měsíce:

Komunikace

Život je jen koncept

 |  8. 3. 2018
 |  Vesmír 97, 146, 2018/3
 |  Téma: Vznik života

Život je uměle vytvořená kategorie. Snažit se dělit systémy na živé a neživé nemá jiné než kulturně-historické opodstatnění a snaha o vytvoření všeobecně přijatelné definice života je předem odsouzená k nezdaru kvůli nemožnosti formulace teorie života.

Jeronimo Cello spolu s dalšími dvěma kolegy v roce 2002 syntetizoval genom polioviru. [1] Tak ukázal, že je možné vytvářet, podle většiny současných definic, život.

O osm let později tým Craiga Ventera provedl chemickou syntézu a sestavení životaschopného genomu bakterie podle biologické předlohy [2] a v roce 2016 se pochlubil sestavením minimální funkční bakterie, která měla pro přehlednost pořadí genů na chromozomu uspořádané do bloků podle jejich metabolických funkcí. [3] Projekt mající za cíl syntetizovat všechny chromozomy kvasinky [4] je v plném proudu a v roce 2016 odstartoval projekt, který si klade za cíl syntetizovat lidský genom. [5]

V roce 2017 Yorke Zhang s kolegy dosáhl cíle, o nějž tým Flyoda Romsberga usiloval posledních dvacet let. Rozšířili genetickou abecedu o dvě další písmena tvořící nový, plně funkční pár bází DNA, schopných informaci nejen uchovávat, ale také přepisovat do proteinů s obsahem nepřirozených aminokyselin. [6] Po bezmála čtyřech miliardách let evoluce na Zemi existuje semisyntetický organismus, který využívá tři plně funkční páry genetické abecedy namísto standardních dvou.

Kromě vytváření syntetických genomů a semisyntetických organismů se v současnosti objevují snahy o replikování vzniku procesu života na Zemi. Manželé Šponerovi z Biofyzikálního ústavu Akademie věd se v současnosti snaží provést laboratorní abiogenezi. Z jednoduchých látek a za podmínek, které se s nejvyšší pravděpodobností vyskytovaly na mladé Zemi před necelými čtyřmi miliardami let, chtějí nechat vzniknout první sebereplikující molekuly RNA. Podle dosavadních výsledků z jiných laboratoří má tento projekt velkou šanci na úspěch. [7] (Viz také článek Preludium o sopkách, bombardování Země a formamidech)

Na rok 2019 je plánováno vypuštění teleskopu Jamese Webba, jehož posláním bude mimo jiné analýza atmosfér exoplanet za účelem pátrání po stopách mimozemského života. Na základě pozorování Keplerova teleskopu se odhaduje počet planet v obyvatelných zónách hvězd v naší galaxii na 40 miliard. Takto vysoký odhad dodává optimismus lidem pátrajícím nejen po mimozemském životě, ale i po mimozemské inteligenci.

Není ovšem vyloučeno, že první setkání s cizí inteligencí neohlásí astronomové, ale IT specialisté. Rychlé pokroky v oblasti strojového učení pomocí neuronových sítí mohou vést k vzniku všeobecné umělé inteligence. Vincent Müller a Nick Bostrom v roce 2016 na základě rozsáhlého průzkumu názorů odborníků v oboru došli k závěru, že v příštích dvaceti letech je zhruba padesátiprocentní šance na vytvoření stroje překonávajícího lidský intelekt v jakémkoliv úkolu. [8]

Současný pokrok v mnoha oborech vědy znovu nutí filozofy k otevření otázky, co je to život. Přestože nyní o životě víme více než kdy dříve, stále neexistuje shoda na jeho jedné univerzální definici. Tato neshoda vychází z faktu, že život není přírodní kategorie. Rozdělení objektů na živé a neživé je totiž zastaralý koncept. 

K obhájení výroků řečených v úvodu bude nutné nejprve vysvětlit několik pojmů a vědeckých principů. Lidé, kteří mají teorii vědy v malíčku, můžou přeskočit až k následujícímu nadpisu.

Koncept představuje jakoukoliv ucelenou myšlenku. Tato myšlenka může být dobrým, nebo špatným odrazem reálného objektu či jevu, nebo může být zcela odtržena od reality. Je potřeba zdůraznit, že existence konceptů neříká nic o existenci jejich vzoru v reálném světě. To samé platí i o užitečnosti konceptů. Koncept může být užitečný a často využívaný i přesto, že se nevztahuje k reálnému objektu nebo jevu.

Pro lepší pochopení uvedu dva příklady konceptů, které se nevztahují k reálným objektům nebo jevům:

Všichni víme o Poseidonovi. Máme o něm bohatou literární dokumentaci a námořníci mu dodnes dělají úlitbu při plavbách. Přesto ale víme, že Poseidon je pouze konceptem. I přes pouhou konceptuální existenci je stále do jisté míry užitečný (například na něj můžeme nadávat na rozbouřeném moři).

Jednotka používaná pro popis množství částic, mol, byla vytvořena, protože byla potřebná. Mol odpovídá počtu částic 6,022×1023. Ptáte se, proč je zvoleno právě toto číslo? Předtím, než jsme byli schopni počítat jednotlivé atomy, byl mol definován jako počet částic ve 12 gramech uhlíku. Neexistuje přírodní zákon, který by ospravedlňoval existenci této podoby konceptu množství částic. Volba 12 gramů uhlíku 12C pro definici počtu částic je historická náhoda, která se zachovala dodnes (jako například ježdění po pravé straně cesty). Hodnota tohoto čísla je v současnosti logicky neobhajitelná. To samé platí pro celou soustavu jednotek SI, které využívá současná věda. Neexistuje jiný, než historický důvod, proč by všechny SI jednotky nemohly být n-krát větší, než jsou.

Příklady konceptů, které vycházejí z reality:

Jedna částice je koncept, který můžeme použít místo molu pro popis množství částic. Koncept se samozřejmě vztahuje k reálným částicím (atomům, nebo molekulám). Tento způsob definování množství látky se běžně používá pro popis velice zředěných roztoků, nebo velmi malých množství látek. Pro větší množství látky by se dal využívat prefix yotta (1024). Yottačástice odpovídá počtu atomů v necelých 20 gramech uhlíku. Přesto, že by se zrušením molu mnoho výpočtů zjednodušilo, tak to doposud nebylo uděláno ze setrvačnosti.

Planckovy jednotky vycházejí z fundamentálních vlastností našeho vesmíru. Podobně jako v předchozím případě nahrazení SI jednotek planckovými jednotkami zjednodušuje fyzikální výpočty. I přestože rozměry těchto jednotek jsou experimentálně dokazatelné, jejich užití ve všedním světě je nepraktické pro jejich extrémně malou velikost.

Z hlediska významu pro rozšíření vědeckého poznání je mezi koncepty bez objektu nebo jevu a koncepty vycházející z objektů nebo jevů fundamentální rozdíl:

Vysvětlení příčiny velikosti metru nám neřekne nic o fungování vesmíru. Studium délky metru nám může přinést informace o lidech, kteří metr vymysleli a o historických událostech, které vedly k vítězství konceptu metru nad jinými koncepty délky.

Naproti tomu vysvětlení příčiny velikosti fyzikálních konstant, jako je Planckova délka, bude velkým skokem v našem chápání fungování vesmíru.

Z tohoto důvodu má smysl se ptát, je-li probíraný koncept čistě jen lidským konstruktem, nebo zdali je tento koncept popisem přírodní kategorie, tedy popisem objektivně existujícího jevu nebo objektu.

Jak tedy rozlišit mezi koncepty, které odrážejí skutečnost a koncepty, které jsou pouze důsledkem historických událostí a skutečnost neodrážejí přesně, nebo ji neodrážejí vůbec? Tady už se bez definic neobejdeme.

Definice slouží k přesnému popisu konceptů. Přesně definovaný koncept je možné testovat a určit, zda není v rozporu s jinými koncepty, důkazy, nebo případně sám se sebou. Bez definic může diskuse o konceptech narazit na vzájemné nepochopení diskutujících. Některé často používané koncepty zůstávají bez definic zcela úmyslně, protože jakákoliv definice by vedla k jejich vyvrácení. V diskusích se vždy ptejte po definici a to i u pojmů, které se používají běžně. Často budete překvapeni, jak moc se definice běžných pojmů liší u různých lidí.

Koncepty a definice

Jakýkoliv koncept může být definován. Koncepty můžeme rozdělit do dvou kategorií:

(1) koncepty, které můžou být definovány definicí založenou výhradně na teorii, nebo souboru teorií (takzvané teoretické definice) a

(2) koncepty, které tímto způsobem být definovány nemůžou, protože je logicky nemožné formulovat teorie přesně vymezující definovaný koncept.

Definice neteoretických konceptů se může zdát lidem nahodilá, jestliže vycházejí z kulturně-historických událostí jiných kultur. Důležité je podotknout, že všechny koncepty je možné definovat kulturně-historickou definicí, ale pouze některé pomocí teoretických definic.

Například koncept viditelného světla můžeme definovat pomocí teorie elektromagnetismu v kombinaci s teoriemi excitace zrakových pigmentů lidského oka. Rozsah vlnových délek viditelného světla není dán uměle, ale vychází z přírodních zákonů a lidské fyziologie.

Barvy duhy jsou příkladem konceptů, které není možné definovat teoretickou definicí. Rozsah vlnových délek příslušícím jednotlivým barvám se liší podle vnímání jednotlivých kultur nebo jedinců. Před 15. stoletím koncept oranžové barvy v Evropě vůbec neexistoval. Místo něho se používalo označení žluto-červená (podobně, jako dnes používáme modro-zelená). Naše neschopnost formulovat teoretické definice jednotlivých barev duhy je daná neexistencí jakékoliv objektivní kvality, která by toto rozdělení ospravedlňovala.

Není vyloučené, že tyto objektivní kvality nikdy nenajdeme, ale z našeho současného poznání víme, že je to vysoce nepravděpodobné. Můžeme tedy udělat závěr, že barvy duhy nejsou přírodní kategorií (natural kind), a je tedy možné je definovat pouze pomocí kulturně-historických definic.

Zjištění, že barvy duhy existují pouze na úrovni konceptu, vůbec nemění nic na jejich užitečnosti. Toto zjištění nám pomáhá lépe porozumět přírodě a říká nám, že pro odhalení fungování vesmíru nemá smysl ptát se, kde končí červená a začíná oranžová v duze.

Rozdíl mezi koncepty popisujícími objektivní vlastnosti vesmíru a koncepty, které vycházejí z lidské kultury (a tudíž by mohly být formulovány odlišně), je v možnosti koncept definovat teoretickou definicí.

Pokud jsme schopni vytvořit teorii nebo soubor teorií o daném konceptu, pak je možné, že tento koncept popisuje přírodní zákony. Testováním můžeme pravdivost teorie verifikovat (dočasně potvrdit její platnost), nebo falsifikovat (teorii vyvrátit a dokázat její neplatnost). Kulturně-historické definice není možno testovat, nejčastěji proto, že jsou definovány jako nevyvratitelné. Nevyvratitelných konceptů může vytvořit kdokoliv během chvilky nepřeberné množství. Mezi známé příklady nevyvratitelných konceptů patří Neviditelný růžový jednorožec nebo třeba Russellova čajová konvice obíhající Slunce někde mezi Zemí a Marsem. Nevyvratitelnost není důkazem existence konceptu.

Celou vědu můžeme chápat jako testování předpokladu, že žijeme ve vesmíru, jenž se řídí určitou sadou přírodních zákonů, které podléhají zákonům logiky a které je možné testovat. Doposud nebyl zdokumentován věrohodný případ porušení zákonů logiky v přírodě.

Přes veškerou snahu se doposud nikomu nepovedlo vyvrátit předpoklad o logickém uspořádání vesmíru. Proto můžeme tento předpoklad považovat za správný. S jistotou to ovšem tvrdit nemůžeme. Ve vědě neexistuje žádná autorita, které vědci věří. Nic není dáno jako absolutní jistota a vše je podrobeno zevrubnému testování.

Pokud se vědci podaří předložit důkazy vyvracející zažité teorie, tak má zajištěnu slávu přímo úměrnou známosti vyvrácené teorie. Založení vědy na předpokladu, že je možno realitu popsat, definovat a pochopit pomocí logiky, vedlo k obrovskému rozmachu poznání. Tento postup používáme prostě proto, že funguje.

Přírodní jevy zkoumáme pomocí vyslovení domněnky (hypotézy), kterou následně testujeme. Pokud se ukáže, že je tato hypotéza v rozporu s experimentálními důkazy, tak ji zavrhneme. Pokud se ukáže být v souladu s důkazy, pak ji můžeme povýšit na teorii. Ve vědě vše, co je v rozporu s důkazy, je bořeno a nahrazováno koncepty lépe odpovídajícími realitě. Tímto se postupně dostáváme k přesnějšímu modelu fungování vesmíru.

Pokud nám dostupné důkazy neumožní vybrat správnější teorii, pak se přikloníme k teorii, která je jednodušší, dokud nezískáme více důkazů. Toto pravidlo se označuje jako Occamova břitva:

Můžu vytvořit hypotézu, že objekty k zemi padají proto, že je k ní přitlačuje Létající špagetové monstrum, které nelze nijak detekovat. Zrychlení udílené padajícím objektům Létajícím špagetovým monstrem je totožné se zrychlením, které získáme z nejpřesnějších výpočtů založených na moderní fyzice. Protože žádný důkaz nevyvrací vysvětlení zahrnující Létající špagetové monstrum, pak dokud se nenajde důkaz potvrzující hypotézu s Létajícím špagetovým monstrem, tak díky pravidlu Occamovy břitvy zůstaneme u vysvětlení, které je jednodušší a Létající špagetové monstrum nezahrnuje.

Occamova břitva souvisí s dalším vědeckým pravidlem a to, že důkazní břemeno leží na tom, kdo předkládá pozitivní tvrzení.

Já tvrdím, že Létající špagetové monstrum existuje a Albert tvrdí, že na jeho existenci nevěří. V tuto chvíli bych já mohl namítnout, že Albert nepředložil důkazy o neexistenci Létajícího špagetového monstra a že zastávám pravidlo, že důkazní břemeno leží na tom, kdo zastává negativní tvrzení. Na to by Albert mohl po krátkém zamyšlení říct, že Létající špagetové monstrum bylo právě sežráno Neviditelným růžovým jednorožcem. Na toto tvrzení bych nemohl nic namítnout, protože nedokážu předložit důkaz, že tomu tak není. (Nebo bych mohl říct, ať se jde Albert vycpat. Popření logiky má tu nevýhodu, že spory je možné řešit v podstatě pouze násilím.)

Druhá (správná, ale méně vtipná) varianta je, že pokud nepředložím důkaz svého pozitivního tvrzení, pak je toto tvrzení (až do předložení důkazu) považováno za nepodložené a není potřeba mu přikládat žádný význam.

Pravidlo o důkazním břemenu je logickým důsledkem nemožnosti dokázat negativní tvrzení:

Tvrzení, že černé labutě neexistují, nelze učinit nehledě na to, kolik bílých labutí jsem v životě viděl. Ale každé tvrzení může vyvrátit jediný důkaz, který je s ním v rozporu. Například jediná černá labuť.

Occamova břitva a pravidlo, že důkazní břemeno leží na tom, kdo zastává pozitivní tvrzení, zajišťují, že věda zůstává prostá ad hoc vysvětlení a zbytečných tvrzení.

Je život přírodní kategorie?

V současnosti existuje přes sto různých definic života publikovaných v odborných časopisech. [9] Zdá se, že každý, kdo se tímto problémem zabýval, se rozhodl formulovat definici života jinak. Neshoda mezi vědci poukazuje na skutečnost, že žádná z publikovaných definic doposud neprošla úspěšně verifikačním procesem a nebyla všeobecně přijata. Dosavadní neexistence definice života může naznačovat, že život přírodní kategorií není.

Následující text ukazuje, co v současnosti o životě víme, jaké faktory by se měly zohlednit při formulaci jeho definice a zdali je vůbec možné teorii života formulovat.

Vzhledem k tomu, že není možné smysluplně psát o konceptu, který jsem ještě nedefinoval, budu vycházet z definice, kterou na základě analýzy předchozích definic předložil Edward Trifonov: život je replikace s variací. [9] Výběr této definice není podpořen žádnými důkazy – pouze se mi zdá být výstižná a přitažlivá díky své minimalistické eleganci. (Kdyby existovaly objektivní důvody pro preferenci jedné z mnoha známých definic, pak by vůbec nemusel existovat tento článek.) Nicméně většina výroků v následujícím textu zůstává pravdivých, i když život definujeme jakoukoliv jinou z publikovaných definic.

Vznik života v laboratoři

Problémem vzniku života na Zemi se v  padesátých letech minulého století zabýval Stanley Miller. Jeho slavný experiment, kdy zahříval báň s vodou v atmosféře z metanu, amoniaku a vodíku, v níž probíhaly elektrické výboje, vedl ke spontánní produkci několika aminokyselin. Tento experiment dokládal, že složité organické molekuly mohou spontánně vznikat z jednoduchých reaktantů. Podobné experimenty, v nichž byla zvolena atmosféra lépe odrážející naše současné představy o stavu Země před vznikem života, rovněž vedly k syntéze základních kamenů nezbytných pro život.

Čeští vědci v roce 2016 publikovali, jak se z formamidu (látky vznikající reakcí metanu, oxidu uhelnatého a dusíku v prebiotické atmosféře) po zásahu laserem formují všechny báze vyskytující se v RNA. [10] Prudké zahřátí formamidu laserem na mnohatisícové teploty mělo simulovat podmínky po impaktu meteoru.

Rovněž v roce 2014 byla publikována práce z laboratoře profesora Ernesta Di Maura, ukazující, že za podmínek pravděpodobně panujících na naší Zemi před 4 miliardami let dochází k samovolnému vzniku dlouhých řetězců ribonukleové kyseliny z formamidu ve vodě. [7]

„Má smysl rozlišovat mezi živou a neživou molekulou, zvláště když totožná molekula může podle současných definic patřit do obou kategorií současně?“

Di Mauro použil místo vysokých teplot, které by vedly k rozpadu vznikajících řetězců RNA, katalýzu minerálními látkami běžně se vyskytujícími na Zemi. Při těchto reakcích současně spontánně vznikají i aminokyseliny s hlavním zastoupením glycinu a alaninu, což jsou pravděpodobně stavební kameny prvních peptidů. Dnes to vypadá, že je jen otázkou času, kdy v laboratoři vzniknou první molekuly RNA schopné replikace. A přesně toho se nyní snaží dosáhnout manželé Šponerovi (viz článek).

Vznik života se s nejvyšší pravděpodobností řídí stejnými fyzikálními zákony jako kterákoliv jiná chemická reakce. Zbytek příběhu, tedy nárůst komplexity od prvních jednoduchých RNA replikátorů až po dnešní faunu a flóru, je velice dobře vysvětlen procesem evoluce.

Otázkou zůstává, co tvoří hranici mezi chemií a životem. Odkdy můžeme o molekulách nebo systémech mluvit jako o živých?

Přepínání mezi živým a neživým

Následující experiment je pouze myšlenkový, ale není mi znám důvod, proč by nešel fyzicky provést. Jeho účelem je získat podklad k dalšímu přemýšlení o definici života:

Na rozdíl od předchozího pokusu, kde byly nastaveny pouze počáteční podmínky, a čekali jsme, zda se život spontánně vyvine, u tohoto experimentu si konkrétního zástupce života syntetizujeme cíleně. Podobně to učinil Jeronimo Cello se syntézou virové DNA viru způsobujícího dětskou obrnu.

Pro náš myšlenkový experiment si jako zástupce života zvolíme viroidy, které se v přírodě vyskytují pouze jako molekuly RNA, takže po jejich laboratorní syntéze jsou zcela nerozeznatelné od svých „divoce žijících“ protějšků.

Při syntéze ale uděláme drobnou změnu. Na jedno místo v jejich genomu umístíme syntetický pár bází z dílny již zmíněného Floyda Romsberga. Takto připravená molekula po infekci rostlinných buněk bude nefunkční. Její replikace sice začne, ale poběží pouze do místa, kde se nachází syntetický pár bází. Replikace se zde zastaví kvůli tomu, že hostitelská polymeráza nebude mít k dispozici komplementární syntetické ribonukleosidtrifosfáty (molekuly využívané polymerázami pro syntézu RNA viroidu). Protože viroid není schopen replikace, můžeme jej označit za neživý. Když ale úplně stejnou molekulou RNA viroidu infikujeme rostlinné buňky, které obsahují ribonukleosidtrifosfáty syntetických bází, pak dojde ke kompletní replikaci a tento viroid obsahující syntetický pár bází můžeme označit za živý.

Jsou tedy tyto viroidy živé, nebo neživé předtím, než se rozhodneme, které buňky s nimi budeme infikovat? Může být jedna a tatáž molekula zároveň živá, i neživá? Vidíme, že označení živé se nevztahuje k žádné fyzické vlastnosti zmiňovaných viroidů, ale pouze k samotnému procesu replikace (který je v přírodě vždy spojený s jistou mírou nepřesnosti, vedoucí v průběhu mnoha generací a ve spojení se selekcí k evoluci).

Kromě toho jestliže zvolíme definici života, podle níž jsou živé jen systémy schopné replikace, pak by podle této definice nebyl živý ani poslední jedinec pohlavně se rozmnožujícího druhu. Absence partnera znemožňuje rozmnožení (což je analogie k nepříhodným podmínkám pro viroid) a v konečném důsledku definice života, které se opírají o evoluci, nezahrnují neplodné jedince mezi živé systémy.

Je tedy možné formulovat definici života, která by zahrnovala i neplodné jedince? O to se pokusil Hans Hateren a definici života formuloval jako schopnost aktivně reagovat na změny v prostředí, a to buď chováním, nebo evolucí. Kromě toho že ani tato definice nemůže říct, jestli je viroid s nepřirozeným párem bází živý nebo ne, dříve než zvolíme, které buňky s ním budeme infikovat, tak naráží na problém, kam zařadit počítačové programy.

Živé programy

Exponenciální nárůst výkonu počítačů a čím dál tím komplexnější pochopení biologie na molekulární úrovni nám umožní v blízké budoucnosti simulovat organismy v počítači. Openworm.org je velice zajímavý projekt, který má za cíl vytvořit kompletní simulaci červa C. elegans na buněčné úrovni, a to včetně plně funkční nervové soustavy.

Úspěchem bude, když se podaří simulovat běžné druhy chování (pohyb, sociální chování, útěk před predátorem) tak, že nedokážeme najít rozdíl mezi chováním virtuálního červa od jeho živého protějšku. Představme si, že tento virtuální červ uspěje v červí obdobě Turingova testu a v jeho chování nenalezneme nic, čím by se lišil od reálného (neplodného) červa.

Pokud tedy zavrhneme definice, podle nichž nejsou neplodní lidé živí, a zvolíme Haterenovu definici zahrnující chování, pak simulace červa v počítači je rovněž živá. Ostatně stejně jako umělé inteligence v současných počítačových hrách, které jsou schopny reagovat na změny v prostředí.

Doposud nebyl předložen žádný důkaz, že by existovala nějaká kvalita, která by oddělovala živé systémy od neživých. Rovněž nebyla přednesena ani hypotéza života, která by nebyla v rozporu s pozorováními nebo sama se sebou. Současné kulturně-historické definice se při důkladnějším prozkoumání jeví jako nevyhovující našim představám o životě a sestavit definici na základě vědeckých hypotéz o životě je pro jejich absenci nemožné.

Ještě udělám odbočku k organické chemii. Podle mě je pochopení konceptu množiny organických látek velice dobrý precedens pro pochopení konceptu množiny objektů, které považujeme za živé.

Precedens: organická chemie je jen koncept

Zkusme se zamyslet nad tím, čím se liší organické a anorganické látky (tab. I). Před 19. stoletím byli vědci přesvědčeni, že látky produkované živými organismy obsahují blíže neurčenou, ale nejspíše nadpřirozenou vitální sílu, případně že je vitální síla nutná k jejich vytvoření. Ta měla představovat objektivní kvalitu, která ospravedlňuje spojení některých látek pod hlavičkou organické.

Přesvědčení, že organické látky vyžadují přítomnost vitální síly, bylo tehdy nepřímo podpořeno absencí uměle syntetizovaných organických látek. Označení organické molekuly mělo tehdy opodstatnění pouze v neplatné hypotéze o existenci vitální síly.

Při studiu průběhu reakcí organických sloučenin si můžeme povšimnout jistých vzorců chování specifických pro organické látky. To ale neznamená, že stejné vlastnosti nemůžeme pozorovat u látek označených jako anorganické a naopak.

Historické rozdělení látek na organické a anorganické však přetrvalo, i když víme, že průběh chemické reakce se řídí úplně stejnými fyzikálními zákony, ať už reagující látky označíme tak či tak.

Koncept organické chemie se stále používá, protože se tento koncept jednoduše hodí k hrubému vymezení oboru studia. Každému chemikovi je ale (minimálně nepřímo) známá Kekulého poučka o absenci podstatných rozdílů mezi organickou a anorganickou chemií.

V chemii se za přelomový okamžik pro zavrhnutí vitální teorie označuje rok 1828, kdy Friedrich Wöhler syntetizoval močovinu. Přestože tato syntéza a další podobné jasně vyvracely vitalismus, jeho zastánci tento koncept dlouho odmítali opustit. Dnes víme, že neexistují žádné nepřekonatelné překážky bránící syntéze jakékoliv organické látky, včetně těch, které se v přírodě nikdy nevyskytovaly.

Co se zavrhování starých konceptů týče, laboratorní vznik života z jednoduché chemie bude zřejmě v dalších generacích vnímán podobně jako Wöhlerova syntéza močoviny. Syntetická biologie umožní de novo vytváření známých organismů nebo vytváření zcela nových replikujících se systémů, na které evoluce na Zemi nepřišla.

Nedělit živé a neživé

První replikující se molekula RNA se od nereplikujících, samovolně vznikajících RNA molekul mohla lišit jednoduchou konformační, sekvenční nebo jinou spontánně vznikající změnou. Nejúspěšnější potomek první replikující se molekuly obsahoval zase jinou drobnou změnu, která mu zajišťovala větší úspěšnost při replikaci. Zbytek příběhu je už všem dobře známý příběh evoluce. V celé dlouhé sérii rodičů a potomků nenalezneme ostrou hranici, kde bychom mohli prohlásit: rodič je prebiotický, potomek je živý.

Co se existence života v reálném světě týče, tak zastávám nulovou hypotézu. Tedy že neexistuje žádná objektivní kvalita nebo soubor kvalit, které by odlišovaly živé systémy od neživých.

V souladu s vědeckou metodou je tato hypotéza platná, dokud se nenalezne důkaz, který ji vyvrací. Tvrzení opaku, tedy to, že taková kvalita existuje, je pozitivní tvrzení zatížené důkazním břemenem. Jestliže neexistuje kvalita, která by vydělovala množinu živých objektů, pak můžeme udělat závěr: buď jsou všechny objekty živé, nebo můžeme správně použít Occamovu břitvu a říct, že dělit objekty na živé a neživé nemá smysl.

Dobrá hypotéza se pozná i podle toho, jestli nabízí předpovědi, na jejichž základě je možné ji testovat. Některé z předpovědí odvozené z nulové hypotézy života tedy jsou:

1. Při výběru správných vstupních podmínek dojde ke spontánnímu vzniku replikujících se molekul RNA.

2. Vytvoření funkční buňky z jednoduché chemie je sice složitý, ale splnitelný úkol.

3. Molekulární robotika a molekulární biologie se budou úzce prolínat a bude čím dál tím těžší rozlišit biologického robota od jeho syntetického protějšku na základě pozorování jejich chování.

4. S nástupem syntetické biologie, umělé inteligence a pokročilé (nano)robotiky bude stále obtížnější pochopit rozdíly mezi živým a neživým.

Jsem přesvědčený, že nulová hypotéza o neexistenci života má vyšší prediktivní potenciál než jakákoliv hypotéza o životě. Naopak setrvávat v představě, že život má zvláštní atributy, by mohlo mít negativní dopad na uvažování o etických či bezpečnostních otázkách. Je možné, že v příštích dvaceti letech nástupce programu AlphaZero dosáhne všeobecné superinteligence zahrnující model vlastní existence. Představa, že my jsme na rozdíl od programu živí, by na jednu stranu mohla vést k podcenění rizik spojených s obecnou umělou inteligencí z důvodu ignorování hrozeb, které očekáváme pouze od živých bytostí, na druhou stranu by mohla vést k neetickému zacházení s umělou inteligencí.

Uvědomění si, že označení „život“ nepřináší žádnou zázračnou kvalitu, může pomoci lidem, aby si uvědomili, že neexistuje důvod, proč by nešly uspořádat atomy do struktur, které jsou schopny nás výrazně překonat v jakémkoliv směru.

Co tedy jsme, když odborně vzato nejsme živí? Jsme komplexní molekulární stroje vytvořené procesem evoluce, které si uvědomují svou vlastní existenci a nyní poprvé získávající schopnosti se cíleně opravovat a upravovat na molekulární úrovni.

Přijmutí neexistence života jakožto přírodní kategorie je další krok na naší nepopulární cestě z antropocentrického pohledu na realitu.

Článek byl inspirovaný příspěvkem J. Špačka: Life exists only as a concept, Czech and Slovak Linguistic Review 1, 92–105, 2014.

 

Literatura

[1] Cello J. et al.: Chemical Synthesis of Poliovirus cDNA: Generation of Infectious Virus in the Absence of Natural Template. Science 297, 1016–1018, 2002.

[2] Gibson D. G. et al.: Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome, Science 329, 52, 2010.

[3] Hutchinson C. A. et al.: Design and synthesis of a minimal bacterial genome, Science 351, 6280, 2016.

[4] http://syntheticyeast.org

[5] https://www.nytimes.com/2016/06/03/science/human-genome-project-write-synthetic-dna.html

[6] Zhang Y. et al.: A semi-synthetic organism that stores and retrieves increased genetic information, Nature 551, 644, 2017.

[7] Di Mauro E. et al.: The path to life’s origins. Remaining hurdles. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics 32, 512–522, 2014.

[8] Müller V. C. et al.: Future Progress in Artificial Intelligence: A Survey of Expert Opinion, In: Müller V. (eds.): Fundamental Issues of Artificial Intelligence. Synthese Library (Studies in Epistemology, Logic, Methodology, and Philosophy of Science), vol. 376. Springer, Cham 2016.

[9] Trifonov E.: Vocabulary of Definitions of Life Suggests a Definition. Journal of Biomolecular Structure & Dynamics 29, 259–266, 2011.

[10] Shrnuto v Šponer J. E. et al.: Prebiotic synthesis of nucleic acids and their building blocks at the atomic level – merging models and mechanisms from advanced computations and experiments, Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 20047, 2016.

[11] Hateren J. H.: A New Criterion for Demarcating Life from Non-Life, Origin of Life and Evolution of Biosphere 43, 491–500, 2013.

[12] Šponer J. E. et al.: Emergence of the First Catalytic Oligonucleotides in a Formamide-Based Origin Scenario, Chem. Eur. J. 22, 3572–3586, 2016.

 

 

 

Ke stažení

TÉMA MĚSÍCE: Vznik života
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Organická chemie, Anorganická chemie

O autorovi

Jan Špaček

Mgr. Jan Špaček (*1986) vystudoval obor molekulární biologie a genetika na  Masarykově univerzitě. V současné době se v rámci doktorského studia (program genomika a proteomika) zabývá elektrochemií nukleových kyselin na Biofyzikálním ústavu AV ČR a Středoevropském technologickém institutu (CETEIC MU).
Špaček Jan

Další články k tématu

Preludium o sopkách, bombardování Země a formamiduuzamčeno

Při úvahách o vzniku života si vědci kladou celou řadu otázek, na něž dosud nelze jednoznačně odpovědět. Kde se formoval, jaké jsou jeho stavební...

Mezi chemií a smrtí

Jak se z biologie vytrácí, ale nikdy nevytratí představa životní síly. Rozdíl mezi živou a neživou hmotou lidi fascinoval odjakživa. Strom v ohni...

Ozvěny životauzamčeno

Obří antény observatoří jako ALMA většinou nenaslouchají potenciální rádiové komunikaci mimozemšťanů, přesto jednou snad objeví známky života...

Překážka, nebo výzva pro mimozemský život?uzamčeno

Mezi tělesy cizích planetárních soustav, a to i těmi velikostí podobnými Zemi, nacházíme i oceánické planety s vysokotlakými formami ledu na...

Doporučujeme

Tři sestry postmoderních válek

Tři sestry postmoderních válek

Eva Bobůrková  |  4. 6. 2018
Mohli to být i vaši sousedi, ale teď to jsou váleční zabijáci. Proč jdou tito chlapi do války? Jiní muži jdou zase vydělávat do ciziny a v rodné...
Tajná služba hlásí

Tajná služba hlásí

Tereza Petrusková  |  4. 6. 2018
Nepochybně i teď, kdy čtete tyto řádky, někdo ve vaší blízkosti odposlouchává. Nemusí to být nutně policie, podezřívající vás z organizovaného...
Neznámá tvář molekul života

Neznámá tvář molekul života

Ondřej Vrtiška  |  4. 6. 2018
Vztah nukleových kyselin a proteinů je podle středoškolských učebnic poměrně prostý. DNA nese dědičnou informaci, RNA je její poslíček a proteiny...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné