En indfødt bi i min baghave (Credit: Ferris Jabr)

Jeg har været fascineret af levende væsener siden min barndom. Da jeg voksede op i det nordlige Californien, brugte jeg meget tid på at lege udendørs blandt planter og dyr. Nogle af mine venner og jeg sneg os ind på bier, mens de bestøvede blomster, og fangede dem i ziplocposer, så vi kunne se nærmere på deres obsidianøjne og gyldne hår, inden vi sendte insekterne tilbage til deres daglige rutiner. Nogle gange lavede jeg rå buer og pile af buske i min baghave, hvor jeg brugte afstribet bark som snor og blade som fletchings. På familieture til stranden lærte jeg at grave krebsdyr og leddyr hurtigt op fra deres skjulesteder ved at holde øje med bobler i sandet, efterhånden som den seneste bølge trak sig tilbage. Og jeg husker tydeligt en udflugt i folkeskolen til en lund af eukalyptustræer i Santa Cruz, hvor tusindvis af migrerende monarkesommerfugle havde gjort holdt for at hvile. De klamrede sig til grenene i store brune klumper, der lignede døde blade – indtil en af dem rørte sig og afslørede den brændende orange inderside af sine vinger.

Momenter som dette – sammen med en række David Attenborough tv-udsendelser – forstærkede min begejstring for planetens skabninger. Mens min lillebror var besat af sit K’Nex-sæt – han byggede kunstfærdige rutsjebaner – ville jeg gerne forstå, hvordan vores kat, ja, virkede. Hvordan så hun verden? Hvorfor spinder hun? Hvad var pels, kløer og knurhår lavet af? En jul bad jeg om en encyklopædi om dyr. Efter at have revet gavepapiret af en massiv bog, der nok vejede halvt så meget som jeg selv, sad jeg ved træet og læste i timevis. Det er derfor ikke så overraskende, at jeg endte med at skrive om natur og videnskab som levebrød.

En K’Nex-samling (Credit: Druyts.t via Wikimedia Commons)

For nylig fik jeg imidlertid en åbenbaring, der har tvunget mig til at genoverveje, hvorfor jeg elsker levende væsener så meget, og til at genoverveje, hvad livet egentlig er. Så længe som folk har studeret livet, har de kæmpet for at definere det. Selv i dag har videnskabsfolk ingen tilfredsstillende eller universelt accepteret definition af liv. Mens jeg tænkte over dette problem, kom jeg til at tænke på min brors hengivenhed for K’Nex rutsjebaner og min nysgerrighed over familiens kat. Hvorfor betragter vi den første som livløs og den anden som levende? Er de i sidste ende ikke begge maskiner? Indrømmet, en kat er en utrolig kompleks maskine, der er i stand til at udvise en fantastisk adfærd, som et K’Nex-sæt sandsynligvis aldrig vil kunne efterligne. Men på det mest grundlæggende plan, hvad er så forskellen på en livløs maskine og en levende maskine? Hører mennesker, katte, planter og andre skabninger til i én kategori og K’Nex, computere, stjerner og sten i en anden? Min konklusion: Nej. Faktisk, besluttede jeg, at liv faktisk ikke eksisterer.

Lad mig uddybe det.

Formelle forsøg på at definere livet præcist går i hvert fald tilbage til de gamle græske filosoffers tid. Aristoteles mente, at alle levende væsener i modsætning til de livløse har en af tre slags sjæle: vegetative sjæle, dyresjæle og rationelle sjæle, hvoraf den sidste udelukkende tilhørte mennesket. Den græske anatom Galen foreslog et lignende, organbaseret system af “vitale ånder” i lungerne, blodet og nervesystemet. I det 17. århundrede begyndte den tyske kemiker George Erns Stahl og andre forskere at beskrive en doktrin, som med tiden blev kendt som vitalisme. Vitalisterne hævdede, at “levende organismer er fundamentalt forskellige fra ikke-levende enheder, fordi de indeholder et eller andet ikke-fysisk element eller er styret af andre principper end livløse ting”, og at organisk stof (molekyler, der indeholdt kulstof og brint og blev produceret af levende væsener) ikke kunne opstå af uorganisk stof (molekyler uden kulstof, der primært var resultatet af geologiske processer). Efterfølgende eksperimenter afslørede, at vitalismen var helt usand – uorganisk materiale kan omdannes til organisk materiale både i og uden for laboratoriet.

I stedet for at give organismer “et eller andet ikke-fysisk element” forsøgte andre videnskabsmænd at identificere et specifikt sæt fysiske egenskaber, der adskilte det levende fra det ikke-levende. I dag, i stedet for en kortfattet definition af liv, indeholder Campbell og mange andre udbredte lærebøger i biologi en temmelig opblæst liste over sådanne kendetegn, f.eks: orden (det faktum, at mange organismer består af enten en enkelt celle med forskellige rum og organeller eller stærkt strukturerede grupper af celler); vækst og udvikling (ændring af størrelse og form på en forudsigelig måde); homeostase (opretholdelse af et indre miljø, der adskiller sig fra et ydre miljø, som f.eks. den måde, hvorpå celler regulerer deres pH-niveau og saltkoncentrationer); stofskifte (bruge energi til at vokse og forsinke nedbrydning); reagere på stimuli (ændre adfærd som reaktion på lys, temperatur, kemikalier eller andre aspekter af miljøet); reproduktion (kloning eller parring for at frembringe nye organismer og overføre genetisk information fra en generation til den næste); og evolution (ændringen i en populations genetiske sammensætning over tid).

En tardigrade kan overleve uden mad eller vand i afhyret tilstand i mere end 10 år (Credit: Goldtsein lab via Wikimedia Commons via Flickr)

Det er næsten for nemt at makulere logikken i sådanne lister. Ingen har nogensinde formået at sammensætte et sæt fysiske egenskaber, der forener alle levende ting og udelukker alt, hvad vi betegner som livløst. Der er altid undtagelser. De fleste mennesker anser f.eks. ikke krystaller for at være levende, men alligevel er de meget organiserede og vokser. Ild bruger også energi og bliver større. I modsætning hertil kan bakterier, tardigrader og endog nogle krebsdyr gå ind i lange perioder af dvale, hvor de ikke vokser, metaboliserer eller ændrer sig overhovedet, men alligevel er de teknisk set ikke døde. Hvordan kategoriserer vi et enkelt blad, der er faldet ned fra et træ? De fleste mennesker vil være enige i, at et blad er levende, når det sidder fast på et træ: dets mange celler arbejder utrætteligt for bl.a. at omdanne sollys, kuldioxid og vand til mad. Når et blad løsner sig fra et træ, ophører dets celler ikke øjeblikkeligt med deres aktiviteter. Dør det på vej til jorden, eller dør det, når det rammer jorden, eller når alle dets individuelle celler ender med at uddø? Hvis man plukker et blad fra en plante og holder dens celler næret og lykkelige i et laboratorium, er det så liv?

Sådanne dilemmaer plager stort set alle foreslåede kendetegn ved liv. At reagere på omgivelserne er ikke et talent, der er begrænset til levende organismer – vi har designet utallige maskiner, der gør netop det. Selv reproduktion definerer ikke et levende væsen. Mange individuelle dyr kan ikke reproducere sig selv. Så er to katte levende, fordi de kan skabe nye katte sammen, men en enkelt kat er ikke levende, fordi den ikke selv kan formere sine gener? Tænk også på det usædvanlige tilfælde med turritopsis nutricula, den udødelige vandmand, som kan veksle i det uendelige mellem sin voksne form og sit ungdomsstadie. En gelé, der vakler på denne måde, producerer ikke afkom, kloner ikke sig selv og ældes ikke engang på den typiske måde – og alligevel vil de fleste mennesker indrømme, at den stadig er i live.

Men hvad med evolutionen? Evnen til at lagre information i molekyler som DNA og RNA, til at videregive denne information til sit afkom og til at tilpasse sig et skiftende miljø ved at ændre genetisk information – disse talenter er helt sikkert unikke for levende væsener. Mange biologer har fokuseret på evolutionen som livets vigtigste kendetegn. I begyndelsen af 1990’erne var Gerald Joyce fra Scripps Research Institute medlem af et rådgivende panel for John Rummel, der på det tidspunkt var leder af NASA’s exobiologiske program. Under drøftelser om, hvordan man bedst kunne finde liv i andre verdener, kom Joyce og hans medpanelmedlemmer frem til en bredt citeret arbejdsdefinition af liv: et selvbærende system, der er i stand til at foretage darwinistisk evolution. Den er overskuelig, kortfattet og omfattende. Men fungerer den?

Lad os undersøge, hvordan denne definition håndterer vira, som har kompliceret bestræbelserne på at definere liv mere end nogen anden enhed. Virus er i bund og grund DNA- eller RNA-strenge pakket ind i en proteinskal; de har hverken celler eller et stofskifte, men de har gener og kan udvikle sig. Joyce forklarer imidlertid, at for at være et “selvbærende system” skal en organisme indeholde al den information, der er nødvendig for at kunne reproducere sig og gennemgå den darwinistiske evolution, for at den kan være et “selvbærende system”. På grund af denne begrænsning hævder han, at vira ikke opfylder arbejdsdefinitionen. En virus skal trods alt invadere og kapre en celle for at kunne lave kopier af sig selv. “Virusgenomet udvikler sig kun i forbindelse med værtscellen,” sagde Joyce i et interview for nylig.

En klynge af bakteriofager, virus, der har udviklet sig til at inficere bakterier (Credit: Dr. Graham Beards via Wikimedia Commons)

Når man virkelig tænker over det, er NASA’s arbejdsdefinition af liv dog ikke i stand til at rumme tvetydigheden ved virus bedre end nogen anden foreslået definition. En parasitær orm, der lever inde i et menneskes tarme – som i almindelighed betragtes som en afskyelig, men meget reel form for liv – har al den genetiske information, den har brug for til at reproducere sig, men den ville aldrig kunne gøre det uden celler og molekyler i menneskets tarme, hvorfra den stjæler den energi, den har brug for for at overleve. På samme måde har en virus alle de genetiske oplysninger, der er nødvendige for at kunne reproducere sig selv, men den har ikke alle de nødvendige cellulære mekanismer. At hævde, at ormens situation er kategorisk anderledes end virussens, er et skrøbeligt argument. Både ormen og virussen reproducerer og udvikler sig kun “i sammenhæng” med deres værter. Faktisk er virussen en langt mere effektiv reproducerer end ormen. Mens virussen går direkte til sagen og kun har brug for nogle få proteiner i en cellekerne for at sætte gang i en massiv replikation, kræver den parasitiske ormes reproduktion brug af et helt organ i et andet dyr og vil kun lykkes, hvis ormen overlever længe nok til at spise, vokse og lægge æg. Så hvis vi bruger NASA’s arbejdsdefinition til at forvise virus fra livets område, må vi yderligere udelukke alle mulige meget større parasitter, herunder orme, svampe og planter.

Definition af liv som et selvbærende system, der er i stand til Darwinistisk evolution, tvinger os også til at indrømme, at visse computerprogrammer er levende. Genetiske algoritmer efterligner f.eks. den naturlige udvælgelse for at nå frem til den optimale løsning på et problem: de er bit-arrays, der koder egenskaber, udvikler sig, konkurrerer med hinanden om at reproducere sig og endda udveksler information. På samme måde skaber softwareplatforme som Avida “digitale organismer”, der “består af digitale bits, der kan mutere på samme måde som DNA muterer”. Med andre ord udvikler de sig også. “Avida er ikke en simulering af evolutionen; det er en instans af den,” sagde Robert Pennock fra Michigan State University til Carl Zimmer i Discover. “Alle de centrale dele af den darwinistiske proces er der. Disse ting replikerer, de muterer, de konkurrerer med hinanden. Selve den naturlige udvælgelsesproces finder sted der. Hvis det er centralt for definitionen af liv, så tæller disse ting med.”

Jeg vil hævde, at Joyces eget laboratorium leverede endnu et ødelæggende slag mod NASA’s arbejdsdefinition af liv. Han og mange andre forskere går ind for en historie om livets oprindelse, der er kendt som RNA-verdenshypotesen. Alt liv på vores planet afhænger af DNA og RNA. I moderne levende organismer lagrer DNA den information, der er nødvendig for at opbygge de proteiner og molekylære maskiner, der tilsammen udgør en travl celle. I begyndelsen troede forskerne, at kun proteiner, der kaldes enzymer, kunne katalysere de kemiske reaktioner, der er nødvendige for at opbygge dette cellemaskineri. I 1980’erne opdagede Thomas Cech og Sidney Altman imidlertid, at mange forskellige former for RNA-enzymer – eller ribozymer – i samarbejde med forskellige proteinenzymer læser den information, der er kodet i DNA, og opbygger cellens forskellige dele stykke for stykke. RNA-verdenshypotesen går ud fra, at de tidligste organismer på planeten udelukkende var afhængige af RNA til at udføre alle disse opgaver – både at lagre og bruge genetisk information – uden hjælp fra DNA eller en række proteinenzymer.

En geotermisk pool i Wyoming. For næsten fire milliarder år siden kan det, vi kalder liv, først have udviklet sig i lignende “varme små bassiner”, som Darwin udtrykte det. (Kilde: Caleb Dorfman, via Flickr)

Her er, hvordan det måske er sket: For næsten fire milliarder år siden, i Jordens ursuppe, blev frit flydende nukleotider – byggestenene i RNA og DNA – forbundet til længere og længere kæder og dannede til sidst ribozymer, der var store og komplekse nok til at lave nye kopier af sig selv og dermed havde en langt større chance for at overleve end RNA’er, der ikke kunne reproducere sig selv. Enkle selvsamlende membraner omsluttede disse tidlige ribozymer og dannede de første celler. Ud over at lave mere RNA kan ribozymer have forbundet nukleotider til DNA-kæder; nukleotider kan også have dannet DNA spontant. Uanset hvad, erstattede DNA RNA som det vigtigste informationslagringsmolekyle, fordi det var mere stabilt. Og proteiner påtog sig mange katalytiske roller, fordi de var så alsidige og forskelligartede. Men cellerne i moderne organismer indeholder stadig, hvad der sandsynligvis er rester af den oprindelige RNA-verden. Ribosomet, for eksempel – et bundt af RNA og proteiner, der opbygger proteiner en aminosyre ad gangen – er et ribozym. Der findes også en gruppe af vira, der bruger RNA som deres primære genetiske materiale

For at teste RNA-verdenshypotesen har Joyce og andre forskere forsøgt at skabe de typer af selvreplikerende ribozymer, som måske engang har eksisteret i planetens ursuppe. I midten af 2000’erne konstruerede Joyce og Tracey Lincoln trillioner af tilfældige frit svævende RNA-sekvenser i laboratoriet, der ligner de tidlige RNA’er, der kan have konkurreret med hinanden for milliarder af år siden, og isolerede sekvenser, der tilfældigvis var i stand til at binde to andre stykker RNA sammen. Ved at sætte disse sekvenser op mod hinanden producerede parret til sidst to ribozymer, der kunne replikere hinanden i det uendelige, så længe de blev forsynet med tilstrækkelige nukleotider. Disse nøgne RNA-molekyler kan ikke blot reproducere sig, de kan også mutere og udvikle sig. Ribozymerne har ændret små segmenter af deres genetiske kode for at tilpasse sig f.eks. til svingende miljøforhold.

“De opfylder arbejdsdefinitionen af liv”, siger Joyce. “Det er selvbærende darwinistisk evolution.” Men han tøver med at sige, at ribozymerne virkelig er levende. Før han bliver helt Dr. Frankenstein, vil han gerne se sin skabning innovere en helt ny adfærd og ikke blot ændre noget, den allerede kan. “Jeg tror, at det, der mangler, er, at den skal være opfindsom og komme med nye løsninger,” siger han.

Men jeg tror ikke, at Joyce giver ribozymerne nok kredit. Evolution er en ændring i generne over tid; man behøver ikke at være vidne til, at grise får vinger eller RNA’er samles til alfabetets bogstaver for at se evolutionen på arbejde. Fremkomsten af blå øjenfarve for mellem 6.000 og 10.000 år siden – blot en anden variation af iris-pigmenter – er et lige så legitimt eksempel på evolution som de første dinosaurer med fjer. Hvis vi definerer liv som et “selvbærende system, der er i stand til at gennemføre darwinistisk evolution”, kan jeg ikke se nogen legitim grund til at nægte selvreplikerende ribozymer eller vira at blive kaldt liv. Men jeg ser en grund til at droppe denne arbejdsdefinition og alle andre definitioner af liv helt og holdent.

Hvorfor er det så frustrerende svært at definere liv? Hvorfor har videnskabsfolk og filosoffer i århundreder ikke formået at finde en specifik fysisk egenskab eller et sæt af egenskaber, der klart adskiller det levende fra det livløse? Fordi en sådan egenskab ikke eksisterer. Liv er et begreb, som vi har opfundet. På det mest grundlæggende plan er alt materie, der eksisterer, et arrangement af atomer og de partikler, der udgør dem. Disse arrangementer falder inden for et enormt spektrum af kompleksitet, fra et enkelt brintatom til noget så indviklet som en hjerne. I forsøget på at definere liv har vi trukket en grænse ved et vilkårligt kompleksitetsniveau og erklæret, at alt over denne grænse er levende, og at alt under den ikke er det. I virkeligheden eksisterer denne opdeling ikke uden for sindet. Der findes ingen tærskel, hvor en samling af atomer pludselig bliver levende, ingen kategorisk skelnen mellem det levende og det livløse, ingen Frankenstein-gnist. Vi har ikke formået at definere liv, fordi der aldrig har været noget at definere i første omgang.

Jeg forklarede nervøst disse idéer til Joyce i telefonen, idet jeg forventede, at han ville grine og fortælle mig, at de var absurde. Det er trods alt en person, der hjalp NASA med at definere livet. Men Joyce sagde, at argumentet om, at liv er et koncept, er “perfekt”. Han er enig i, at missionen med at definere liv på nogle måder er nyttesløs. Arbejdsdefinitionen var i virkeligheden bare en sproglig bekvemmelighed. “Vi forsøgte at hjælpe NASA med at finde extraterrestrisk liv,” siger han. “Vi kunne ikke bruge ordet ‘liv’ i hvert eneste afsnit uden at definere det.”

Carol Cleland, filosof ved University of Colorado Boulder, der har brugt flere år på at undersøge forsøg på at afgrænse livet, mener også, at instinktet til at definere livet præcist er misforstået – men hun er endnu ikke klar til at benægte livets fysiske virkelighed. “Det er lige så for tidligt at nå til den konklusion, at der ikke er nogen iboende natur i livet, som det er at definere livet”, siger hun. “Jeg tror, at den bedste holdning er at behandle det, der normalt betragtes som de definitive kriterier for liv, som foreløbige kriterier.”

Et foto taget med et elektronscanningsmikroskop af meteoritten ALH 84001, som angiveligt blev dannet på Mars for 4 milliarder år siden, før den til sidst nåede jorden. En håndfuld forskere mener, at de kædelignende strukturer på billedet er fossiliserede marsianske nanobakterier, men de fleste forskere er skeptiske (Credit: NASA, via Wikimedia Commons)

Hvad vi virkelig har brug for, har Cleland skrevet, er “en velbekræftet, tilstrækkeligt generel teori om liv”. Hun drager en analogi til kemikere i det sekstende århundrede. Før forskerne forstod, at luft, snavs, syrer og alle kemiske stoffer var lavet af molekyler, kæmpede de med at definere vand. De kunne opregne dets egenskaber – det var vådt, gennemsigtigt, smagløst, kunne fryses, og det kunne opløse mange andre stoffer – men de kunne ikke præcist karakterisere det, indtil forskerne opdagede, at vand består af to hydrogenatomer bundet til et oxygenatom. Uanset om det er salt, mudret, farvet, flydende eller frosset, er vand altid H20. Der kan være andre grundstoffer blandet ind i det, men de tredelte molekyler, der gør det, vi kalder vand, til vand, er der altid. Salpetersyre kan ligne vand, men det er ikke vand, fordi de to stoffer har forskellige molekylære strukturer. Cleland mener, at det vil kræve en større stikprøve at skabe en tilsvarende molekylær teori for livet. Hun hævder, at vi indtil videre kun har ét eksempel på, hvad liv er – det DNA- og RNA-baserede liv på Jorden. Forestil dig at forsøge at skabe en teori om pattedyr ved kun at observere zebraer. Det er den situation, vi befinder os i, når vi forsøger at identificere, hvad der gør liv til liv til liv, konkluderer Cleland.

Jeg er uenig. At opdage eksempler på fremmed liv på andre planeter ville utvivlsomt udvide vores forståelse af, hvordan de ting, vi kalder levende organismer, fungerer, og hvordan de overhovedet er opstået, men sådanne opdagelser ville sandsynligvis ikke hjælpe os med at formulere en revolutionerende ny teori om livet. Kemikere fra det 16. århundrede kunne ikke finde ud af, hvad der adskilte vand fra andre stoffer, fordi de ikke forstod dets grundlæggende natur: de vidste ikke, at ethvert stof består af et bestemt arrangement af molekyler. I modsætning hertil ved moderne videnskabsmænd nøjagtigt, hvad væsenerne på vores planet er lavet af – celler, proteiner, DNA og RNA. Det, der adskiller molekyler af vand, sten og sølvtøj fra katte, mennesker og andre levende væsener, er ikke “liv”, men kompleksitet. Forskerne har allerede tilstrækkelig viden til at forklare, hvorfor det, vi har kaldt organismer, generelt kan gøre ting, som det meste af det, vi kalder livløst, ikke kan – forklare, hvordan bakterier laver nye kopier af sig selv og hurtigt tilpasser sig deres omgivelser, og hvorfor sten ikke gør det – uden at proklamere, at liv er det ene og ikke liv det andet, og at de to aldrig skal mødes.

At anerkende liv som et begreb fratager på ingen måde det, vi kalder liv, dets pragt. Det er ikke sådan, at der ikke er nogen materiel forskel mellem levende ting og livløse ting; snarere vil vi aldrig finde en klar skillelinje mellem de to, fordi forestillingen om liv og ikke-levn som forskellige kategorier netop er det – en forestilling, ikke en realitet. Alt det ved levende væsener, som fascinerede mig som dreng, er lige så forunderligt for mig nu, selv med min nye forståelse af livet. Jeg tror, at det, der virkelig forener de ting, som vi siger er levende, ikke er nogen egenskab, der er iboende for disse ting selv; det er snarere vores opfattelse af dem, vores kærlighed til dem og – ærligt talt – vores hybris og narcissisme.

Først meddelte vi, at alt på Jorden kunne adskilles i to grupper – de levende og de livløse – og det er ikke nogen hemmelighed, hvilken gruppe vi mener er overlegen. Derefter placerede vi ikke blot os selv i den første gruppe, vi insisterede yderligere på at måle alle andre livsformer på planeten mod os selv. Jo mere noget ligner os – jo mere det ser ud til at bevæge sig, tale, føle og tænke – jo mere levende er det for os, selv om det særlige sæt af egenskaber, der gør et menneske til et menneske, tydeligvis ikke er den eneste måde (eller, evolutionært set, endog den mest vellykkede måde) at være et “levende væsen” på.’

Vores afdøde familiekat, Jasmine (Credit: Jabr-familien)

Helt ærligt, det, som vi kalder liv, er umuligt uden og uadskilleligt fra det, som vi betragter som livløst. Hvis vi på en eller anden måde kunne se den underliggende virkelighed på vores planet – for at forstå dens struktur på alle skalaer på samme tid, fra det mikroskopiske til det makroskopiske – ville vi se verden i utallige sandkorn, en gigantisk, dirrende sfære af atomer. Ligesom man kan forme tusindvis af praktisk talt identiske sandkorn på en strand til slotte, havfruer eller hvad man nu kan forestille sig, samles og adskilles de utallige atomer, som udgør alt på planeten, hele tiden og skaber et uophørligt skiftende kalejdoskop af stof. Nogle af disse flokke af partikler ville være det, vi har kaldt bjerge, oceaner og skyer; andre ville være træer, fisk og fugle. Nogle ville være relativt inaktive, mens andre ville ændre sig med ufattelig hastighed og på forbløffende komplekse måder. Nogle ville være rutsjebaner og andre katte.