Många av oss behöver inte tänka för mycket för att skilja levande saker från icke-levande saker. En man lever, en sten inte. Det är så enkelt! Men forskare och filosofer tror inte att en sådan enkel skillnad kan begränsas, förlåt ordlek. De har spenderat tusentals år på att räkna ut vad som gör oss levande. Stora sinnen, från Aristoteles till Carl Sagan, har erbjudit sina förklaringar - och har fortfarande inte kommit med en definition som skulle tillfredsställa alla. I bokstavlig mening har vi ännu inte en "mening" i livet.
Om något har problemet med att definiera livet blivit ännu svårare under de senaste 100 åren. Fram till 1800-talet var en av de vanliga idéerna att livet blev animerat av "livets gnista". Naturligtvis har denna idé förlorat sin vikt i den akademiska världen. Fler vetenskapliga metoder har tagit sin plats. NASA beskriver till exempel livet som "ett självbärande kemiskt system som kan utveckla darwinistisk utveckling."
Men NASAs försök att krossa livet med en enkel beskrivning är bara ett av många. Över 100 definitioner av liv har föreslagits, varav de flesta fokuserar på en handfull enkla attribut som replikering och metabolism.
För att göra saken värre har forskare från olika discipliner olika idéer om vad som behövs för att definiera något levande. Kemister säger att livet kokar ner till vissa molekyler; fysiker diskuterar termodynamik.
För att förstå varför livet är så svårt att definiera, låt oss träffa några av de forskare som arbetar för att definiera gränserna som skiljer levande saker från icke-levande saker.
Virologer: studerar det grå området vid livets gränser vi känner till
I skolorna lärs barnen komma ihåg sju processer som förmodligen bestämmer livet: rörelse, andning, känslighet, tillväxt, reproduktion, utsöndring och näring.
Kampanjvideo:
Även om detta är en användbar start för att definiera livet stannar det inte där. Det finns många saker som vi kan passa in i den här rutan och kalla dem levande. Vissa kristaller, infektiösa proteiner - prioner och till och med vissa datorprogram kommer att "leva" om vi går ut från dessa sju principer.
Det klassiska gränsexemplet är virus. "De är inte celler, de har ingen ämnesomsättning och de förblir inerta tills de stöter på celler, så många människor (inklusive många forskare) drar slutsatsen att virus inte lever", säger Patrick Forter, en mikrobiolog vid Pasteur Institute. i Paris, Frankrike.
Forter själv anser att virus är levande, men medger att beslutet beror på var du bestämmer dig för att sätta gränsen.
Medan virus saknar många av de saker som behövs för att komma in i livets klubb, har de information kodad i DNA eller RNA. Detta är en stark livsmarkör som alla levande varelser på planeten har och som indikerar att virus kan utvecklas och föröka sig - om än genom att bryta upp levande celler och invadera dem.
Det faktum att virus - som allt liv vi känner - bär DNA eller RNA har fått vissa att tro att virus bör ta en plats i vårt livsträd. Andra har i allmänhet sagt att virus håller hemligheterna i själva livets utseende. Och sedan upphör livet att se svartvitt ut och blir ganska vagt med inte riktigt levande och inte riktigt döda gränser.
Vissa forskare har antagit denna idé. De karakteriserar virus som befintliga "på gränsen mellan kemi och liv." Och detta väcker en intressant fråga: när blev kemi mer än summan av dess delar?
Kemister: studera livets recept
"Det liv vi känner är baserat på kolbaserade polymerer", säger Jeffrey Bada från Scripps Institute of Oceanography i San Diego, Kalifornien. Från dessa polymerer - nämligen nukleinsyror (byggstenarna i DNA), proteiner och polysackarider - har bokstavligen all livets mångfald vuxit.
Bada var elev av Stanley Miller, hälften av duon som stod bakom Miller-Urey-experimentet på 1950-talet, ett av de första experimenten för att ta reda på hur livet kom från icke-levande kemikalier. Han har sedan återvänt till detta berömda experiment och visat ett ännu större utbud av biologiskt lämpliga molekyler som bildas när elektricitet passerar genom en blandning av kemikalier som tros ha funnits på primitiv jord.
Men dessa kemikalier lever inte. Det är först när de börjar göra några intressanta saker som att utsöndra eller döda varandra som vi tillåter dem att hedra. Vad krävs för att ämnen ska få språnget till liv? Bada har ett ganska intressant svar.
”En ofullständig replikering av informationsmolekyler skulle kunna berätta livets och evolutionens ursprung och därmed åstadkomma denna övergång från icke-levande kemi till biokemi. Början av replikering och i synnerhet replikering med fel markerade början på "avkomma" med olika förmågor. Dessa molekylära avkommor kunde sedan börja tävla med varandra om överlevnad.
"Detta är i huvudsak darwinistisk utveckling på molekylär nivå", säger Bada.
För många kemister visar det sig att replikering - en process som virus bara kan göra med biologiska celler - hjälper till att definiera livet. Det faktum att informationsmolekyler - DNA och RNA - ger replikering antyder att de också är ett väsentligt inslag i livet.
Men att karaktärisera livet för dessa specifika kemikalier öppnar inte den större bilden. Det liv vi känner kan behöva DNA eller RNA, men hur är det med livet vi inte vet ännu?
Astrobiologer: jaga på konstiga utomjordingar
Det är inte lätt att bestämma det främmande livets natur. Många forskare, inklusive Charles Cockell och kollegor vid Centre for Astrobiology vid University of Edinburgh, använder mikroorganismer som kan överleva under extrema förhållanden som testprover av utomjordiskt liv. De tror att livet någon annanstans kan vara i mycket olika förhållanden, men kommer sannolikt att ärva livets viktigaste egenskaper som vi känner det från jorden.
"Men vi måste hålla hjärnan öppen för möjligheten att upptäcka något som ligger helt utanför denna definition", säger Cockell.
Även försök att använda vår kunskap om det jordiska livet för att försöka hitta utomjordingar kan leda till blandade resultat. NASA, till exempel, trodde att det skulle göra ett bra jobb med att definiera livet 1976, då Viking 1 rymdfarkosten lyckades landa på Mars, utrustad med tre livstidsexperiment. I synnerhet ett test visade att det fanns liv på Mars: nivån av koldioxid i Marsjorden var hög, vilket innebär att mikrober levde och andades in i den.
Men koldioxiden som ses på Mars förklaras nu allmänt av det mycket mindre spännande fenomenet med icke-biologiska oxidativa kemiska reaktioner.
Astrobiologer har lärt sig av dessa experiment och begränsat kriterierna de använder för att hitta utomjordingar - men hittills har deras sökning inte lyckats.
Astrobiologer bör dock inte begränsa sina sökkriterier för mycket. Sagan ansåg att den kolcentrerade sökningen efter utomjordingar var "kolchauvinism" och trodde att ett sådant tillvägagångssätt skulle vara mycket trångsynt.
"Människor har antagit att utlänningarna kan vara kiselbaserade eller använda andra lösningsmedel (inte vatten)", säger Cockell. "De pratade till och med om utomjordiska intelligenta molnorganismer."
Under 2010 förvånade upptäckten av bakterier med DNA som innehåller arsenik istället för standardfosfor många astrobiologer. Även om denna upptäckt har ifrågasatts mer än en gång sedan dess, hoppas många tyst att livet inte följer de klassiska reglerna. Samtidigt arbetar vissa forskare med livsformer som inte är baserade på kemi alls.
Teknologer: Bygg konstgjort liv
En gång i tiden var skapandet av artificiellt liv helt underlagt science fiction. Nu är det en fullfjädrad vetenskapsgren.
För närvarande kan nya organismer i laboratoriet skapa biologier genom att helt enkelt dela ihop delar av två eller flera kända livsformer. Men denna process kan vara mer abstrakt.
Ända sedan Thomas Rays Tierra-datorprogram försökte demonstrera syntesen och utvecklingen av digitala "livsformer" på 1990-talet har forskare försökt skapa datorprogram som verkligen imiterar livet. Vissa börjar till och med skapa robotar med livsliknande egenskaper.
"Den allmänna idén är att förstå de väsentliga egenskaperna hos alla levande system, inte bara levande system som har hittats på jorden", säger artificiell livsexpert Mark Bedo från Reed College i Portland, Oregon. "Detta är ett försök att ta en mycket bred bild av vad livet är, medan biologin fokuserar på de verkliga former som vi känner till."
Naturligtvis använder många konstgjorda livsforskare allt vi vet om livet på jorden som grund för sin forskning. Bedo säger att forskarna använder det som kallas en "PMC-modell" - program (t.ex. DNA), ämnesomsättning och en behållare (t.ex. cellväggar). "Det är viktigt att notera att detta inte är en allmän definition av liv, utan en definition av minsta kemiska livslängd", förklarar han.
Arbetar med icke-kemiska livsformer, forskare försöker skapa programvara eller hårdvaruversioner av PMC-komponenter.
"I grund och botten tror jag inte att livet har en tydlig definition, men vi måste sträva efter något", säger Steen Rasmussen, som arbetar med konstgjort liv vid Syddansk universitet i Odense. Grupper runt om i världen har arbetat med enskilda komponenter i PMC-modellen och skapat system som visar en eller annan aspekt av den. Hittills har ingen lyckats sammanföra allt till en fungerande form av syntetiskt liv.
"Det är en uppifrån och ner-process, som står i rad bit för bit", förklarar han.
Forskning om artificiellt liv kan också vara till nytta i bredare skala och skapa liv som är helt främmande för oss. Sådan forskning hjälper oss att förfina vår kunskap om livet. Men det är för tidigt att prata om resultaten.
Filosofer: försöker lösa livets gåta
Tja, även om de som letar efter - och försöker skapa - nytt liv inte är oroliga för dess universella definition, bör forskare sluta oroa sig för att minska alla definitioner till en? Carol Cleland, en filosof vid University of Colorado Boulder, tycker det. Åtminstone för en stund.
”Om du försöker generalisera däggdjur med hjälp av en zebra, vilken egenskap skulle du välja?” Frågar hon.”Definitivt inte hennes bröst, eftersom bara hälften har dem. Deras ränder verkar som ett självklart val, men de är bara en tillfällighet. Det här är inte det som gör zebror däggdjur."
Det är samma sak med livet. Det kan vara så att de saker vi tycker är viktiga egentligen bara är liv på jorden. Trots allt härstammar allt från bakterier till lejon från en gemensam förfader, vilket betyder att vårt liv i universum bara är en punkt i data.
Som Sagan sa:”Människan tenderar att definiera i termer av det bekanta. Men grundläggande sanningar kanske inte är bekanta."
Tills vi har upptäckt och studerat alternativa livsformer kan vi inte veta vilka egenskaper som är viktiga för vårt liv som verkligen är universella. Att skapa konstgjort liv kan erbjuda ett sätt att utforska alternativa livsformer, men åtminstone på kort sikt är det inte svårt att föreställa sig hur något liv som skapas på en dator skulle påverka vår tro på levande system.
För att definiera livet mer exakt måste vi hitta utomjordingar.
Ironin är att försöka definiera livet innan vi hittar dem kan göra det svårare att hitta dem. Hur tragiskt det kommer att bli om en ny rover på 2020-talet passerar en marsman bara för att den inte känner igen honom som ett levande varelse.
Att hitta en definition av liv kan komma i vägen för att hitta ett nytt liv. Vi måste gå bort från vårt nuvarande koncept och vara öppna för att upptäcka livet, även om vi inte vet eller inte vet det.
ILYA KHEL
