Původní včela na mém dvorku (Kredit: Ferris Jabr)

Živé věci mě fascinují už od dětství. Když jsem vyrůstal v severní Kalifornii, trávil jsem spoustu času hrou venku mezi rostlinami a zvířaty. S některými kamarády jsme se plížili ke včelám, když opylovaly květiny, a chytali je do zipových sáčků, abychom si mohli zblízka prohlédnout jejich obsidiánové oči a zlaté chloupky, než jsme hmyz vrátili k jeho každodenní rutině. Někdy jsem si z keřů na dvorku vyráběl hrubé luky a šípy, z odkorněné kůry jsem vyráběl tětivy a z listí letky. Na rodinných výletech na pláž jsem se naučil rychle vyhrabávat korýše a členovce z jejich úkrytů tím, že jsem sledoval bubliny v písku při ústupu poslední vlny. A živě si vzpomínám na školní výlet do eukalyptového háje v Santa Cruz, kde se zastavily k odpočinku tisíce migrujících motýlů monarchů. Přilnuli k větvím ve velkých hnědých chuchvalcích, připomínajících mrtvé listy – dokud se jeden z nich nepohnul a neodhalil ohnivě oranžovou vnitřní stranu svých křídel.

Takové okamžiky – spolu s řadou televizních speciálů Davida Attenborougha – posílily mé nadšení z tvorů této planety. Zatímco můj mladší bratr byl posedlý svou stavebnicí K’Nex, z níž si stavěl důmyslné horské dráhy, já jsem chtěl pochopit, jak naše kočka, no, funguje. Jak se dívá na svět? Proč vrní? Z čeho se skládá srst, drápy a vousy? Jednou o Vánocích jsem si přála encyklopedii zvířat. Poté, co jsem strhla balicí papír z obrovské knihy, která nejspíš vážila o polovinu víc než já, jsem seděla u stromečku a četla celé hodiny. Není tedy příliš překvapivé, že jsem se nakonec živil psaním o přírodě a vědě.

Výrobek K’Nex (Kredit: Druyts.t via Wikimedia Commons)

Nedávno jsem však prozřel, což mě donutilo znovu se zamyslet nad tím, proč mám tak rád živé tvory, a přehodnotit, co je vlastně život. Po celou dobu, co lidé studují život, se snaží ho definovat. Ani dnes nemají vědci uspokojivou nebo všeobecně přijímanou definici života. Při úvahách o tomto problému jsem si vzpomněl na bratrovu oddanost horským dráhám K’Nex a na svou zvědavost ohledně rodinné kočky. Proč to první považujeme za neživé a to druhé za živé? Nejsou nakonec oba stroje? Uznávám, že kočka je neuvěřitelně složitý stroj schopný úžasného chování, které by sada K’Nex pravděpodobně nikdy nedokázala napodobit. Ale na té nejzákladnější úrovni, jaký je rozdíl mezi neživým a živým strojem? Patří lidé, kočky, rostliny a další tvorové do jedné kategorie a K’Nex, počítače, hvězdy a kameny do druhé? Můj závěr: Ve skutečnosti jsem se rozhodl, že život vlastně neexistuje.

Dovolte mi to rozvést.

Formální pokusy o přesnou definici života se datují přinejmenším od dob starořeckých filozofů. Aristoteles se domníval, že na rozdíl od neživé přírody mají všechny živé věci jeden ze tří druhů duší: duši vegetativní, duši zvířecí a duši rozumovou, z nichž poslední náleží výhradně člověku. Řecký anatom Galén navrhl podobný systém „vitálních duší“ založený na orgánech, které se nacházejí v plicích, krvi a nervovém systému. V 17. století začal německý chemik George Erns Stahl a další badatelé popisovat učení, které se nakonec stalo známým jako vitalismus. Vitalisté tvrdili, že „živé organismy se zásadně liší od neživých entit, protože obsahují nějaký nefyzický prvek nebo se řídí jinými principy než neživé věci“ a že organická hmota (molekuly, které obsahují uhlík a vodík a jsou produkovány živými bytostmi) nemůže vzniknout z anorganické hmoty (molekuly postrádající uhlík, které jsou výsledkem především geologických procesů). Následné experimenty ukázaly, že vitalismus je zcela nepravdivý – anorganické látky se mohou přeměnit na organické jak v laboratoři, tak mimo ni.

Místo toho, aby organismům vtiskli „nějaký nefyzický prvek“, se jiní vědci pokoušeli identifikovat specifický soubor fyzikálních vlastností, které odlišují živé od neživého. Dnes namísto stručné definice života obsahuje Campbell a mnoho dalších široce používaných učebnic biologie poněkud naditý seznam takových rozlišujících vlastností, např: (skutečnost, že mnoho organismů je tvořeno buď jedinou buňkou s různými oddíly a organelami, nebo vysoce strukturovanými skupinami buněk); růst a vývoj (změna velikosti a tvaru předvídatelným způsobem); homeostáza (udržování vnitřního prostředí, které se liší od vnějšího, např. způsob, jakým buňky regulují hladinu pH a koncentraci solí); metabolismus (vynakládání energie na růst a oddálení rozpadu); reakce na podněty (změna chování v reakci na světlo, teplotu, chemické látky nebo jiné aspekty prostředí); rozmnožování (klonování nebo páření za účelem vzniku nových organismů a přenosu genetické informace z jedné generace na druhou); a evoluce (změna genetické výbavy populace v průběhu času).

Tardigrada dokáže přežít bez potravy a vody v dehydratovaném stavu více než 10 let (Kredit: Goldtseinova laboratoř prostřednictvím Wikimedia Commons via Flickr)

Je až příliš snadné rozcupovat logiku takových seznamů. Nikomu se ještě nepodařilo sestavit soubor fyzikálních vlastností, který by spojoval všechny živé věci a vylučoval vše, co označujeme jako neživé. Vždy se najdou výjimky. Většina lidí například nepovažuje krystaly za živé, přesto jsou vysoce organizované a rostou. Také oheň spotřebovává energii a zvětšuje se. Naproti tomu bakterie, tardigrádi a dokonce i někteří korýši mohou vstupovat do dlouhých období klidu, během nichž nerostou, nemění metabolismus ani se vůbec nemění, a přesto nejsou technicky vzato mrtví. Jak kategorizujeme jediný list, který spadl ze stromu? Většina lidí se shodne na tom, že když je list připevněn ke stromu, je živý: mnoho jeho buněk neúnavně pracuje na přeměně slunečního světla, oxidu uhličitého a vody v potravu a na dalších úkolech. Když se list oddělí od stromu, jeho buňky svou činnost okamžitě neukončí. Umírá na cestě k zemi; nebo když dopadne na zem; nebo když všechny jeho jednotlivé buňky nakonec zaniknou? Pokud utrhnete list z rostliny a udržujete jeho buňky vyživované a spokojené v laboratoři, je to život?“

Taková dilemata trápí téměř každou navrhovanou vlastnost života. Reagovat na prostředí není talent omezený na živé organismy – navrhli jsme nespočet strojů, které dělají právě to. Ani rozmnožování nedefinuje živou bytost. Mnoho jednotlivých živočichů se nedokáže rozmnožovat samo o sobě. Jsou tedy dvě kočky živé, protože mohou společně vytvářet nové kočky, ale jediná kočka není živá, protože nedokáže sama šířit své geny? Vezměme si také neobvyklý případ turritopsis nutricula, nesmrtelné medúzy, která může donekonečna střídat svou dospělou formu s juvenilním stadiem. Takto kolísající medúza neprodukuje potomstvo, neklonuje se a dokonce ani typickým způsobem nestárne – přesto by většina lidí připustila, že zůstává živá.

A co evoluce? Schopnost uchovávat informace v molekulách, jako je DNA a RNA, předávat tyto informace svým potomkům a přizpůsobovat se měnícímu se prostředí změnou genetické informace – tyto schopnosti jsou jistě jedinečné pro živé tvory. Mnoho biologů se zaměřuje na evoluci jako na klíčový charakteristický rys života. Na počátku 90. let 20. století byl Gerald Joyce ze Scripps Research Institute členem poradního panelu Johna Rummela, tehdejšího vedoucího exobiologického programu NASA. Během diskusí o tom, jak nejlépe najít život na jiných světech, přišel Joyce a jeho kolegové z panelu s široce citovanou pracovní definicí života: soběstačný systém schopný darwinovské evoluce. Je přehledná, stručná a vyčerpávající.

Podívejme se, jak se tato definice vypořádává s viry, které komplikují hledání definice života více než jakákoli jiná entita. Viry jsou v podstatě vlákna DNA nebo RNA zabalená do bílkovinného obalu; nemají buňky ani metabolismus, ale mají geny a mohou se vyvíjet. Joyce však vysvětluje, že aby byl organismus „soběstačným systémem“, musí obsahovat všechny informace potřebné k reprodukci a darwinovské evoluci. Kvůli tomuto omezení tvrdí, že viry nesplňují pracovní definici. Virus přece musí napadnout buňku a zmocnit se jí, aby mohl vytvářet své kopie. „Virový genom se vyvíjí pouze v kontextu hostitelské buňky,“ řekl Joyce v nedávném rozhovoru.

Skupina bakteriofágů, virů, které se vyvinuly, aby infikovaly bakterie (Kredit: Dr. Graham Beards prostřednictvím Wikimedia Commons)

Když se však nad tím opravdu zamyslíte, pracovní definice života podle NASA není schopna pojmout nejednoznačnost virů lépe než jakákoli jiná navrhovaná definice. Parazitický červ žijící ve střevech člověka – všeobecně považovaný za odpornou, ale velmi reálnou formu života – má veškerou genetickou informaci, kterou potřebuje k rozmnožování, ale nikdy by toho nebyl schopen bez buněk a molekul v lidských střevech, z nichž krade energii potřebnou k přežití. Stejně tak virus má veškerou genetickou informaci potřebnou k vlastní replikaci, ale nemá všechny potřebné buněčné mechanismy. Tvrzení, že situace červa je kategoricky odlišná od situace viru, je chabý argument. Jak červ, tak virus se množí a vyvíjejí pouze „v kontextu“ svých hostitelů. Ve skutečnosti je virus mnohem efektivnějším rozmnožovatelem než červ. Zatímco virus se hned pustí do práce a k zahájení masivní replikace potřebuje jen několik proteinů v buněčném jádře, reprodukce parazitického červa vyžaduje využití celého orgánu jiného živočicha a bude úspěšná pouze tehdy, pokud červ přežije dostatečně dlouho, aby se mohl živit, růst a klást vajíčka. Pokud tedy použijeme pracovní definici NASA a vyřadíme viry z oblasti života, musíme dále vyloučit všechny druhy mnohem větších parazitů včetně červů, hub a rostlin.

Definice života jako soběstačného systému schopného darwinovské evoluce nás také nutí připustit, že některé počítačové programy jsou živé. Například genetické algoritmy napodobují přírodní výběr, aby dospěly k optimálnímu řešení problému: jsou to bitová pole, která kódují vlastnosti, vyvíjejí se, soutěží mezi sebou o reprodukci a dokonce si vyměňují informace. Podobně softwarové platformy jako Avida vytvářejí „digitální organismy“, které „se skládají z digitálních bitů, jež mohou mutovat podobně jako DNA“. Jinými slovy, i ony se vyvíjejí. „Avida není simulací evoluce, je její instancí,“ řekl Robert Pennock z Michiganské státní univerzity Carlu Zimmerovi v časopise Discover. „Jsou zde všechny základní části darwinovského procesu. Tyto věci se replikují, mutují, vzájemně si konkurují. Probíhá tam samotný proces přírodního výběru. Pokud je to ústřední bod definice života, pak se s těmito věcmi počítá.“

Dovolím si tvrdit, že Joyceova vlastní laboratoř zasadila pracovní definici života NASA další zničující ránu. On a mnoho dalších vědců upřednostňuje příběh o vzniku života známý jako hypotéza světa RNA. Veškerý život na naší planetě závisí na DNA a RNA. V moderních živých organismech uchovává DNA informace potřebné ke stavbě bílkovin a molekulárních strojů, které dohromady tvoří pulzující buňku. Zpočátku si vědci mysleli, že chemické reakce potřebné ke stavbě těchto buněčných strojů mohou katalyzovat pouze bílkoviny známé jako enzymy. V 80. letech 20. století však Thomas Cech a Sidney Altman zjistili, že ve spolupráci s různými bílkovinnými enzymy čte informace zakódované v DNA mnoho různých druhů enzymů RNA – neboli ribozymů – a staví jednotlivé části buňky kousek po kousku. Hypotéza světa RNA předpokládá, že nejstarší organismy na planetě se při plnění všech těchto úkolů – ukládání i využívání genetické informace – spoléhaly pouze na RNA, a to bez pomoci DNA nebo doprovodu bílkovinných enzymů.

Geotermální bazén ve Wyomingu. Před téměř čtyřmi miliardami let se to, čemu říkáme život, mohlo poprvé vyvinout v podobných „teplých rybníčcích“, jak to vyjádřil Darwin. (Kredit: Caleb Dorfman, přes Flickr)

Tady se dozvíte, jak k tomu mohlo dojít: Před téměř čtyřmi miliardami let se v prvotní pozemské polévce volně se pohybující nukleotidy – stavební kameny RNA a DNA – spojovaly do stále delších řetězců, až nakonec vznikly ribozymy, které byly dostatečně velké a složité na to, aby vytvářely nové kopie sebe sama, a měly tak mnohem větší šanci na přežití než RNA, které se rozmnožovat nemohly. Tyto první ribozymy byly obaleny jednoduchými samoskladnými membránami, které vytvořily první buňky. Kromě toho, že ribozymy vytvářely další RNA, mohly spojovat nukleotidy do řetězců DNA; nukleotidy mohly také samovolně vytvářet DNA. Ať tak či onak, DNA nahradila RNA jako hlavní molekulu uchovávající informace, protože byla stabilnější. A bílkoviny převzaly mnoho katalytických rolí, protože byly tak všestranné a rozmanité. Buňky moderních organismů však stále obsahují pravděpodobně zbytky původního světa RNA. Například ribozom – svazek RNA a bílkovin, který vytváří bílkoviny po jedné aminokyselině – je ribozym. Existuje také skupina virů, které používají RNA jako svůj primární genetický materiál

Pro ověření hypotézy o světě RNA se Joyce a další vědci pokusili vytvořit typy samoreplikujících se ribozymů, které mohly kdysi existovat v prvotní polévce planety. V polovině roku 2000 Joyce a Tracey Lincolnová zkonstruovali v laboratoři biliony náhodných volně se pohybujících sekvencí RNA, podobných raným RNA, které spolu mohly soupeřit před miliardami let, a izolovali sekvence, které byly náhodou schopné spojit dva jiné kusy RNA. Tím, že tyto sekvence postavili proti sobě, vytvořili nakonec dva ribozymy, které se mohly replikovat donekonečna, pokud jim byl dodán dostatek nukleotidů. Tyto holé molekuly RNA se mohou nejen množit, ale také mutovat a vyvíjet se. Ribozymy změnily malé segmenty svého genetického kódu, aby se například přizpůsobily proměnlivým podmínkám prostředí.

„Splňují pracovní definici života,“ říká Joyce. „Je to samoudržující se darwinovská evoluce.“ Váhá však s tvrzením, že ribozymy jsou skutečně živé. Než se pustí do doktora Frankensteina, chce vidět, jak jeho výtvor inovuje zcela nové chování, ne jen modifikuje něco, co už umí. „Myslím, že to, co mu chybí, je, že musí být vynalézavý, musí přicházet s novými řešeními,“ říká.

Myslím si však, že Joyce ribozymům nepřikládá dostatečnou váhu. Evoluce je změna genů v průběhu času; člověk nemusí být svědkem toho, jak prasatům rostou křídla nebo jak se RNA skládá do písmen abecedy, aby viděl, jak evoluce funguje. Vznik modré barvy očí před 6 000 až 10 000 lety – prostě další variace pigmentů duhovky – je stejně legitimním příkladem evoluce jako první opeření dinosauři. Pokud definujeme život jako „soběstačný systém schopný darwinovské evoluce“, nevidím žádný legitimní důvod, proč upírat samoreplikujícím se ribozymům nebo virům přízvisko život. Vidím však důvod, proč se této pracovní definice a všech ostatních definic života vůbec vzdát.

Proč je definování života tak frustrující? Proč se vědcům a filozofům po staletí nedaří najít konkrétní fyzikální vlastnost nebo soubor vlastností, které by jasně oddělovaly živé od neživého? Protože taková vlastnost neexistuje. Život je pojem, který jsme si vymysleli. Na té nejzákladnější úrovni je veškerá existující hmota uspořádáním atomů a jejich základních částic. Tato uspořádání spadají do obrovského spektra složitosti, od jediného atomu vodíku až po něco tak složitého, jako je mozek. Ve snaze definovat život jsme nakreslili hranici na libovolné úrovni složitosti a prohlásili, že vše nad touto hranicí je živé a vše pod ní nikoli. Ve skutečnosti toto rozdělení mimo mysl neexistuje. Neexistuje žádná hranice, kdy se soubor atomů náhle stává živým, žádné kategorické rozlišení mezi živým a neživým, žádná frankensteinovská jiskra. Nepodařilo se nám definovat život, protože v první řadě nikdy nebylo co definovat.“

Nervózně jsem tyto myšlenky vysvětloval Joyceovi po telefonu a očekával, že se mi vysměje a řekne, že jsou absurdní. Koneckonců je to někdo, kdo pomohl NASA definovat život. Ale Joyce řekl, že argument, že život je pojem, je „dokonalý“. Souhlasí s tím, že mise definovat život je v některých ohledech marná. Pracovní definice byla ve skutečnosti jen jazykovou vymožeností. „Snažili jsme se pomoci NASA najít mimozemský život,“ říká. „Nemohli jsme slovo ‚život‘ používat v každém odstavci a nedefinovat ho.“

Carol Clelandová, filozofka z Coloradské univerzity v Boulderu, která strávila roky výzkumem pokusů o delinifikaci života, si také myslí, že instinkt přesně definovat život je scestný – ale ještě není připravena popřít fyzikální realitu života. „Dospět k závěru, že život nemá vlastní povahu, je stejně předčasné jako definovat život,“ říká. „Myslím, že nejlepším přístupem je považovat to, co se obvykle považuje za definitivní kritéria života, za kritéria předběžná.“

Snímek pořízený elektronovým skenovacím mikroskopem meteoritu ALH 84001, který údajně vznikl na Marsu před 4 miliardami let, než se nakonec dostal na Zemi. Hrstka vědců se domnívá, že řetězcům podobné struktury na fotografii jsou zkamenělé marťanské nanobakterie, ale většina badatelů je skeptická (Kredit: NASA, via Wikimedia Commons)

Co skutečně potřebujeme, napsal Cleland, je „dobře potvrzená, dostatečně obecná teorie života“. Uvádí analogii s chemiky v šestnáctém století. Než vědci pochopili, že vzduch, špína, kyseliny a všechny chemické látky se skládají z molekul, snažili se definovat vodu. Dokázali vyjmenovat její vlastnosti – byla vlhká, průhledná, bez chuti, mrzla a mohla rozpouštět mnoho dalších látek – ale nedokázali ji přesně charakterizovat, dokud vědci nezjistili, že vodu tvoří dva atomy vodíku spojené s atomem kyslíku. Ať už je voda slaná, kalná, obarvená, tekutá nebo zmrzlá, vždy je to H20; mohou do ní být přimíchány další prvky, ale trojčlenné molekuly, které tvoří to, čemu říkáme voda, jsou vždy přítomny. Kyselina dusičná může připomínat vodu, ale není to voda, protože obě látky mají odlišnou molekulární strukturu. Cleland říká, že vytvoření ekvivalentu molekulární teorie pro život bude vyžadovat větší vzorek. Tvrdí, že zatím máme pouze jeden příklad toho, co je život – život na Zemi založený na DNA a RNA. Představte si, že se snažíte vytvořit teorii o savcích pozorováním pouze zeber. Právě v takové situaci se nacházíme, když se snažíme určit, co dělá život životem, uzavírá Cleland.

Nesouhlasím. Objevení příkladů cizího života na jiných planetách by nepochybně rozšířilo naše chápání toho, jak fungují věci, které nazýváme živými organismy, a jak se vůbec vyvinuly, ale takové objevy by nám pravděpodobně nepomohly formulovat novou převratnou teorii života. Chemici šestnáctého století nedokázali přesně určit, čím se voda liší od ostatních látek, protože nerozuměli její základní podstatě: nevěděli, že každá látka se skládá ze specifického uspořádání molekul. Naproti tomu moderní vědci přesně vědí, z čeho jsou tvorové na naší planetě složeni – z buněk, bílkovin, DNA a RNA. To, co odlišuje molekuly vody, kamenů a stříbra od koček, lidí a dalších živých tvorů, není „život“, ale složitost. Vědci již mají dostatek poznatků k tomu, aby vysvětlili, proč to, co jsme nazvali organismy, může obecně dělat věci, které většina toho, co nazýváme neživým, dělat nemůže – aby vysvětlili, jak bakterie vytvářejí nové kopie sebe sama a rychle se přizpůsobují svému prostředí, a proč kameny ne – aniž by museli prohlašovat, že život je to a neživot ono a nikdy se obojí nepotká.

Poznání života jako pojmu v žádném případě neubírá tomu, co nazýváme životem, na jeho nádheře. Nejde o to, že by mezi živými a neživými věcmi nebyl žádný materiální rozdíl; spíše mezi nimi nikdy nenajdeme nějakou čistou dělící čáru, protože pojem života a neživota jako odlišných kategorií je právě jen pojmem, nikoli skutečností. Všechno, co mě na živých tvorech fascinovalo jako chlapce, je pro mě stejně podivuhodné i nyní, i s mým novým chápáním života. Myslím, že to, co skutečně spojuje věci, o nichž říkáme, že jsou živé, není žádná vlastnost vlastní těmto věcem samotným; je to spíše naše vnímání těchto věcí, naše láska k nim a – upřímně řečeno – naše pýcha a narcismus.

Nejprve jsme oznámili, že vše na Zemi lze rozdělit do dvou skupin – na živé a neživé – a není žádným tajemstvím, kterou z nich považujeme za nadřazenou. Pak jsme nejenže sami sebe zařadili do první skupiny, ale dále jsme trvali na poměřování všech ostatních forem života na planetě se sebou samými. Čím více se nám něco podobá – čím více se zdá, že se to hýbe, mluví, cítí, myslí – tím je to pro nás živější, přestože konkrétní soubor vlastností, který dělá člověka člověkem, zjevně není jedinou (nebo z evolučního hlediska dokonce nejúspěšnější) cestou, jak se stát „živou věcí“.‘

Naše zesnulá rodinná kočka Jasmína (Kredit: rodina Jabrových)

Pravdou je, že to, co nazýváme životem, je nemožné bez toho, co považujeme za neživé, a je od toho neoddělitelné. Kdybychom mohli nějak nahlédnout do základní reality naší planety – pochopit její strukturu v každém měřítku současně, od mikroskopického po makroskopické – viděli bychom svět v nesčetných zrnkách písku, v obrovské chvějící se kouli atomů. Stejně jako lze z tisíců prakticky stejných zrnek písku na pláži vytvarovat hrady, mořské panny nebo cokoli, co si člověk dokáže představit, nespočetné atomy, z nichž se skládá vše na planetě, se neustále shlukují a rozkládají a vytvářejí neustále se měnící kaleidoskop hmoty. Některá z těchto hejn částic by mohla být tím, co jsme pojmenovali hory, oceány a mraky; jiná stromy, ryby a ptáci. Některé by byly relativně inertní, jiné by se měnily nepředstavitelnou rychlostí a nepředstavitelně složitým způsobem. Některé by byly horské dráhy a jiné kočky.