4584 ARTYKUŁÓW W SERWISIE
ZNAJDŹ NAS
W INTERNECIE
ŚRODOWISKO

Życie rozpoczęło się dzięki algorytmom

30 Gru 2016
ŚRODOWISKO
autor: Anna Borkowska

Nic dziwnego, że naukowcy nie rozwikłali jeszcze zagadki pochodzenia życia. Nie rozpoznaliby oni odpowiedzi na tę zagadkę nawet, jeśli by ją znaleźli. Każda propozycja rozwiązania zagadki pochodzenia życia napotyka dość niewygodne utrudnienie, a mianowicie to, że życie nie dało się jeszcze dokładnie zdefiniować i w konsekwencji tego, dość ciężko jest stwierdzić, jak się zaczęło…

„Bez konkretnej definicji życia, problem jego powstania nie jest zbyt jasno postawiony”

– napisali Sara Imari Walker i Paul Davies, fizycy i astrobiolodzy z Arizona State University.

Życie rozpoczęło się przypuszczalnie wtedy, kiedy pojawiły się bardzo skomplikowane procesy chemiczne. Różnorodne nieżywe cząsteczki skumulowały się w taki sposób, że rozpoczęły procesy metaboliczne, reprodukcyjne, a w efekcie rozpoczęły ewolucję. Mając to na uwadze, naukowcy zajmujący się początkami życia skupili się na odkryciu, jakie były te pierwsze cząsteczki oraz jak „działały”. Walker i Davies zaznaczają jednak, że ważne jest zawężenie poszukiwań do jednego, właściwego aspektu aktywności molekularnej.

„Powszechnym źródłem zamieszania jest fakt, że cząsteczki pełnią trzy różne role: strukturalną, informacyjną oraz chemiczną”

– napisali badacze w artykule opublikowanym w czasopiśmie „Journal of the Royal Society Interface”.

Doszli oni do wniosku, że to właśnie rola informacyjna jest kluczowa, jeśli chodzi o przekształcenie chemii nieorganicznej w życie.

„Sposób, w jaki informacje przepływają przez oraz pomiędzy komórkami i pod-komórkowymi strukturami, jest inny niż można zaobserwować w naturze. Jeśli życie jest czymś więcej niż tylko skomplikowaną chemią, to właśnie te unikalne właściwości zarządzania informacjami mogą być wyznacznikiem tej różnicy”

– powiedzieli Walker i Davies.

Postulują oni, że w początkach życia nastąpiło rozdzielenie przetwarzania oraz przechowywania informacji. Metabolizm jest sam w sobie rodzajem przetwarzania informacji – informacja wejściowa jest „przetwarzana” poprzez procesy chemiczne w produkty wyjściowe, tak jak program komputerowy przetwarza dane wejściowe w dane wyjściowe. Jednak samoistne reakcje chemiczne nie stanowią jeszcze życia. To właśnie pochodzenie tego przetwarzającego wszystko i kontrolującego co się dzieje „komputera”, stanowi początek życia.

„Materia ożywiona i nieożywiona różnią się fundamentalnie sposobem w jaki informacje są zorganizowane i jak przepływają przez system: systemy biologiczne wyróżniają się tym, że informacja manipuluje materią, w której powstaje”

– zapewniają Walker i Davies.

Według nich, to właśnie kontrola informacji nad materią, w której ta informacja powstaje, jest cechą definiującą życie.

„Początek życia może być zatem zidentyfikowany jako moment, w którym informacja zdobywa wyższą przyczynową efektywność od materii, która ją wytworzyła”.

Mówiąc prościej, kiedy informacja przechowywana w cząsteczkach zaczyna tym cząsteczkom rozkazywać, chemia staje się życiem.

Walker i Davies odnoszą się do tej transformacji jako „przejęcia algorytmicznego”. Reakcje chemiczne, takie jak metabolizm, przetwarzają analogowe informacje – informacje są reprezentowane fizycznie w samych cząsteczkach biorących udział w procesach. Program komputerowy życia jest przechowywany cyfrowo w DNA. Informacje zawarte w DNA są przetwarzane algorytmicznie poprzez odczytywanie kodów zawartych w poukładanych specjalnie cząsteczkach, które są różne od cząsteczek biorących udział w metabolizmie.

Te cyfrowo przechowywane informacje zawierają nie tylko plan konstrukcji organizmu, ale również instrukcje jak stworzyć organizm z tego planu. Te instrukcje (algorytm) kontrolują chemię, a więc przejęcie algorytmiczne jest punktem zwrotnym, jeśli chodzi o początek życia. Wyraźnie zaznacza punkt przejścia pomiędzy życiem i nie-życiem, tym samym wyraźniej nakreślając pytanie o pochodzenie życia.

„Prawdziwym wyzwaniem w wyjaśnianiu pochodzenia życia jest wyjaśnienie tego w jaki sposób instruktażowe systemy kontroli informacji pojawiają się naturalnie oraz spontanicznie wyłącznie z dynamiki molekularnej”

– piszą Walker i Davies.

Przyznają oni, że pewien rodzaj „analogowego” życia mógłby istnieć, ale doszłoby do dużo gorszej sytuacji, jeśli system kontroli informacji przejąłby kontrolę nad konkurencyjnym systemem chemicznym. Cyfrowy system algorytmiczny byłby w stanie lepiej radzić sobie ze zmianami w środowisku, dzięki „fizycznemu rozdzieleniu informacji od jej materialnej reprezentacji”.

„Zatem, formy życia, które przejdą na system cyfrowy, mogą być jedynymi systemami, które przetrwają na dłuższą metę i przez to mogą być jedynymi pozostałymi produktami procesu, który doprowadził do powstania życia”

– spekulują Walker i Davies.

W każdym razie, postrzeganie życia jako procesu obliczeniowego pozwala odnieść się do niektórych starych problemów w całkowicie nowy sposób. W szczególności, podminowuje to stary pogląd na temat tego, że życie jest zbyt skomplikowane żeby powstać bez „projektanta”. W rzeczy samej, systemy algorytmiczne takie jak „cellular automata” pokazują, że systemy o olbrzymiej złożoności mogą wyłaniać się z prostych zasad działających w początkowo prostych systemach, co podkreślił Stephen Wolfram w swojej książce z 2002 roku – „A New Kind of Science”.

Źródło: Royal Society

Zdjęcie: Pixabay

KOMENTARZE disqus
komentuj przez Disqus
Wiedzocholik na Facebooku
POLUB NAS    
Wiedzocholik na Instagramie Wiedzocholik na Instagramie
Przeglądnij się
OBSERWUJ NAS    
Wiedzocholik na Twitterze