Биолозите обикновено определят за "живо" същество, което се възпроизвежда, реагира на околната среда, метаболизира химикали, консумира енергия и расте. Тази дефиниция работи сравнително добре на планетата Земя, но ако животът е някъде другаде във Вселената, той може да не е изграден от същите материали като нас и може да не изглежда, да не се движи и да не общува като нас.

Двама учени представят радикално нова теория, която може да трансформира нашето разбиране за това какво означава "живот".

Астробиологът от Държавния университет в Аризона Сара Уокър (Sara Imari Walker) и химикът от Университета в Глазгоу Лий Кронин (Lee Cronin) твърдят, че не може само случайността постоянно да създава изключително сложните молекули, които се срещат във всички живи същества.

За да се създадат милиарди копия на сложни обекти като протеини, човешки ръце или айфони, Вселената се нуждае от "памет" и начин за създаване и възпроизвеждане на сложна информация - процес, който много прилича на "живот".

"Електронът може да бъде създаден навсякъде във Вселената и няма история", обяснява Уокър пред New Scientist.

"Вие също сте фундаментален обект, но с голяма зависимост от миналото си. Може да посочите възрастта си, като я пресметнете до момента на раждането си, но части от вас са милиарди години по-стари. От тази гледна точка трябва да мислим за себе си като за линии на разпространяваща се информация, която временно се оказва събрана в индивида."

"Теорията на сглобяването" на Уокър и Кронин предвижда, че молекулите, произведени от биологични процеси, трябва да са по-сложни от тези, произведени от небиологични процеси. Идеята, публикувана в портала за препринти arХiv, обяснява защо някои сложни обекти са се разпространили повече от други, поставяйки нов акцент върху тяхната история.

Сега Уокър и нейните колеги тестват теорията върху отгледани в лаборатория микросветове. В експерименти те вече са открили праг, а именно броя на стъпките по пътя към сложността, който изглежда трябва да бъде изпълнен, за да се счита нещо за живо.

Те разбиват съединенията на парчета и използват масспектрометрия, за да идентифицират молекулярните им градивни елементи.

Изчислили са най-малкия брой стъпки, необходими за сглобяването на всяко съединение от тези блокове, което са нарекли "индекс на молекулярно сглобяване".

"Нашият основен аргумент е, че ако нещо се прави трудно и изисква много стъпки, тогава няма да е в изобилие, освен ако няма избран път, който го прави. В метеорит молекулите с високо ниво на сглобяване се произвеждат в толкова малки количества чрез произволни процеси, че са неоткриваеми. Но ако даден обект е жив, тогава избраните пътища могат да използват повторно части от историята на обекта, за да направят в изобилие структури с висока степен на сглобяване", обяснява Сара Уокър.

Индексът на молекулярно сглобяване (МА) е над 15 за всички биологични проби (зелено) и някои слепи проби (тъмно синьо), но е под 15 за всички неорганични, абиотични или мъртви проби. Кредит: Marshall et al., Nature Communications, 2021 г.

Единствените съединения с 15 или повече стъпки на сглобяване произхождат от живи системи или технологични процеси.

"Това може да е клетка, която конструира молекули с висока стойност на индекса на сглобяване, като протеини, или химик, който произвежда молекули с още по-висока стойност на сглобяване, като лекарството срещу рак Таксол", обясняват Уокър и Кронин.

Докато някои съединения от живи системи имат по-малко от 15 стъпки на сглобяване, нито едно неорганично съединение не е преминало този праг.

"Нашата система ... ни позволява да търсим във Вселената доказателства за това какво прави животът, вместо да се опитваме да определим какво е животът", пишат Уокър, Кронин и други учени в статия от 2021 г. в Nature Communications.

Подобно на подреждането на блокове или написването на дума, сглобяването на молекула има минимален брой стъпки. ((Marshall et al., Nature Communications, 2021)

Красотата на индекса на сглобяване е, че той не изисква извънземните да са направени от същите органични материали на въглеродна основа като съществата, които живеят на Земята, за да бъдат идентифицирани.

Индексът на сглобяване също така е безразличен към това дали извънземният живот тепърва започва да се появява или е преминал в технологичен етап, който е извън нашето разбиране. При всички тези състояния се получават сложни молекули, които не биха могли да се появят без жива система.

Екипът на Уокър и Кронин сега прилага идеята за индекс на сглобяване 15 към бъдещи мисии на НАСА.

В средата на 30-те години на нашия век Dragonfly на НАСА ще прелети през гъстата атмосфера на Титан, съставена от азот и метан, преминавайки от един обект към друг.

Луната на Сатурн Титан е единственото място в Слънчевата система, освен Земята, където има постоянни течни басейни. На повърхността му има езера от течни въглеводороди и се предполага, че под земята се намира течна вода.

Роботизираният роторен апарат ще пробива ледената повърхност на всяко място за кацане и ще извлича проба с размер по-малък от 1 грам. Тази проба ще бъде обстрелвана с бордови лазер, който ще разкъса по-големите молекули, за да може да се анализира химическият състав на пробата.

"Това е добър пример за предимството на по-общия подход към това какво представлява животът, защото Титан е много различен от Земята", посочва Уокър.

"Не очакваме нещо подобно на земния живот да еволюира или да живее в тази среда, така че ако искаме да разберем дали има живот на Титан, се нуждаем от агностичен метод.

"Моята група сега работи върху определянето на това как бихме могли да открием молекули с висока степен на сглобяване. Работим с НАСА, за да се уверим, че съществуващите им масспектрометрични уреди имат достатъчно висока разделителна способност, за да откриват молекули с висок индеь на сглобяване."

В интервюто си за New Scientist Сара Уокър казва:

"Ако правех екзотични предположения, бих казала, че има някаква сила, която движи обектите през пространството на сглобяване, за да генерира обекти с по-висок индекс на сглобяване, поради което биосферата ще се усложнява с течение на времето. Но не знам дали това е сила като в стандартната физика, опитваме се да разсъждаваме за това. Моята интуиция е, че животът е физиката, която изгражда и развива пространства с възможности. Има някаква движеща сила, която се опитва да изследва Вселената, за да създаде колкото се може повече обекти. Опитва се да увеличи максимално броя на нещата, които съществуват, а животът е начинът да го направи".

Assembly Theory Explains and Quantifies the Emergence of Selection and Evolution - Abhishek Sharma, Dániel Czégel, Michael Lachmann, Christopher P. Kempes, Sara I. Walker, Leroy Cronin; 12 Mar 2023 https://arxiv.org/abs/2206.02279 

Marshall, S.M., Mathis, C., Carrick, E. et al. Identifying molecules as biosignatures with assembly theory and mass spectrometry. Nat Commun 12, 3033 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-23258-x 

How a radical redefinition of life could help us find aliens, New Scientist

Radical New Theory Gives a Very Different Perspective on What Life Is, Science Аlert