Potencijalno alternativne forme života: „Artificial life”- digitalni organizmi

Članak autora bloga objavljen u časopisu Astronomija broj 29.

(časopis za popularizaciju astronomije i srodnih nauka)

„Artificial life”(“Alife”) ili veštački život pretstavlja pokušaj savremene nauke da, koristeći biohemiju, robotiku ili kompjuterske modele sintetiše, proizvede ili kreira život. U ovom tekstu ćemo se zadržati na razmatranju tzv. digitalnih organizama koji pretstavljaju kompjuterske programe sposobne da se samoumnožavaju, mutiraju i evoluiraju. Da li ovakve veštačke forme uopšte i možemo smatrati životom pitanje je koje izaziva podelu kako u naučnim krugovima tako i van njih. Za pristalice tradicionalističkog shvatanja života to može biti samo simulacija životnih procesa dok pristalice nekonzervativnog tumačenja smatraju da se na ovaj način generiše sam život. Dakle problem se svodi na shvatanje i definisanje pojma život te ako prihvatimo mogućnost da on može da postoji i van čisto bioloških formi i da smo mi sposobni da ga generišemo u digitalnom okruženju možemo govoriti o – tzv. digitalnim organizmima.

Ukoliko posmatramo kompjuterske viruse možemo reći da smo već, možda i nesvesno, stvorili prve rudimentirane digitalne organizme. Živa bića uopšteno gledano imaju dva osnovna dela: jedan deo koji sadrži i daje instrukcije "sistemu" kako da se održi i reprodukuje (geni) i drugi deo koji ustvari predstavlja mehanizam koji izvršava instrukcije (metabolizam). Biološki virusu nemaju svoj metabolizam već koriste metabolizam domaćina te ih zbog toga i nazivaju prelaznim formama iz žive u neživu prirodu jel bez domaćina pitanje je da li ih možemo tretirati kao živa bića. Međutim na ovo može da se gleda kao na evolutivnu prilagodljivost. Sa druge strane kompjuterski virus je program koji može da se "razmnožava" ili kopira u memoriji računara i može da “inficira” druge računare. Kao i biološki virusi nema sopstveni metabolizam ,odnosno mehanizam koji izvršava instrukcije, već reprogramira domaćinov. Dakle umesto gena ima programski kod a koristi domaćina kao i virusni parazit. Neki naučnici, poput Stivena Houkinga, smatraju da bi kompjuterske viruse mogli da smatramo živim bićima u digitalnoj formi imajući u vidu gore navedeno. Doduše analogija sa biološkim virusima nije potpuna jer oni parazitiraju na živim organizmima za razliku od kompjuterskih virusa koji parazitiraju na kompjuterskom softveru, ali sa druge strane i ravan egzistencije samog kompjuterskog virusa je potpuno drugačija te i ne bi trebalo očekivati potpunu analogiju. Ali kompjuterski virusi su tek naznaka priče o digitalnim organizmima. Naime, Thomas S. Ray devedesteih godina razvija virtuelnu biosferu pod nazivom “Tierra” u okviru kojoj se početni digitalni organizmi takmiče za energetske i materijalne “resurse”. Energetski resursi su procesorsko vreme, a materijalni pristup centralnoj memoriji. Početni digitalni organizmi u ovoj kompjuterskoj simulaciji imaju sposobnost samoumnožavanja i mutacijama kroz generacije počinju da evoluiraju stvarajući nove forme prilagođenije efikasnijem dolaženju do resursa pokazujući promene karakteristične za prirodnu selekciju. Najzanimljivije je to što su za veoma kratko vreme digitalne forme rapidno evoluirale formirajući zasebne klase, karakteristične za biološku evoluciju, kao što su paraziti, predatori itd. Posebna je zanimljivost što je za pokretanje Tierra-e dovoljan običan personalni računar. Imajući u vidu gore navedeno jasno je zbog čega je upravo Tierra poslužila za eksperimentalno ispitivanje bazičnih procesa evolutivne i ekološke dinamike. Inspirisani Tierra-om ubrzo su se pojavile slične softverske platforme kao što je “Avida” koja za razliku od Tierra-e u okviru svoje virtualne biosfere sadrži digitalne organizme koji imaju svoj zaštićeni deo memorije sa sopstvenim virtualnim procesorom pa drugi digitalni organizmi ne mogu da koriste taj deo memorije kao ni da izvršavaju kod koji nije u njihovim sopstvenim delovima memorije. Dakle osnovna razlika je u tome što Tierra-ni digitalni organizmi dele memoriju (čitaj “mozak”) i takmiče se za nju, a u Avida-i svaki organizam ima svoj sopstveni “mozak”. Radikalno drugačiji pristup primenjen je u besplatnom softveru pod nazivom “DarwinBots” koji za razliku od gore navedenih softvera sadrži digitalne organizme koji su u startu opremljeni sa sposobnostima visokog nivoa koje dalje evoluiraju u oblike sa još kompleksnijim sposobnostima. “Bots” kako se nazivaju digitalni organizmi u ovoj virtualnoj biosferi imaju sopstvene poluzaštićene delove memorije koje imaju mogućnost da štite jer drugi organizmi mogu da pribegnu agresivnoj akciji i modifikuju tuđe delove memorije. Takođe napravljeno je i nekoliko softvera koji obezbeđuju okruženje digitalnim organizmima poput softvera “Evolve”. Evidentno je da je sa gore navedenim softverima postignuto mnogo više nego što je iko i mogao da očekuje i da se nalazimo na pragu onoga što nazivamo postbiološka evolucija. Ono što se nameće kao pitanje, sa kojim možemo da se u relativno skoroj budućnosti suočimo imajući u vidu brzinu evolucije digitalnih formi, je da li će i kada digitalne forme evoluirati u svesna inteligentana digitalna bića? Takođe je zanimljivo i pitanje koliko će takav vid singularne digitalne inteligencije biti komplementaran našoj humanoj inteligenciji imajući u vidu da takva veštačka inteligencija neće biti antropocentrična i da se neće bazirati na organskoj osnovi? Decenije pred nama možda će nam doneti odgovor na neka od ovih pitanja i uopšte potvrditi ili negirati opravdanost mogućnosti postojanja veštačkog života u digitalnom medijumu.

Na kraju ovog razmatranja može se zaključiti da u svetu ogromnog napretka svih grana nauke i tehnologije ubrzo možemo biti suočeni sa potencijalnim pozitivnim i negativnim implikacijama koje nose ovakva istraživanja. Nedavno sintetisanje veštačkog hromozoma i dalji radikalni inžinjering u sintetisanju prvog veštačkog biohemijskog života upotrebom labaratorijskih hemikalija od strane Krega Ventera kao i gore navedena istraživanja samo još jednom potvrđuju da je čovečanstvo na pragu nove epohe.

Potencijalno alternativne forme života: neorganski život

Članak autora bloga objavljen u časopisu Astronomija broj 28.

(časopis za popularizaciju astronomije i srodnih nauka)

Savremena nauka dala je mnogo odgovora o živim bićima i vrlo precizno opisala ogroman broj životnih procesa ali i pored toga ostaje paradoks da još uvek nemamo definitivan odgovor na pitanje:„šta je to život“? Na osnovu dosadašnjih saznanja možemo dati neku vrstu radne definicije koja bi glasila: život je deo klase fenomena predstavljen uređenim i otvorenim sistemima sposobnim da umanje svoju unutrašnju entropiju koristeći substance ili slobodnu energiju dobijenu iz okruženja a pri tom su i kontinualni u smislu da mogu da stvaraju slične, ali nezavisne uređene sisteme. Koristeći ovu dosta široku, nekonzervativnu definiciju života u graničnim slučajevima možemo teorijski razmatrati potencijalne alternativne forme života poput raznih vrsta neorganskog, veštačkog i acelularnog života, kao i o potencijalno najranijim teorijskim formama života na Zemlji poput RNK–a života, gvožđe-sumpor života itd. U ovom tekstu zadržaćemo se na teorijsko razmatranje postojanja neorganskog života.

Život kakvog poznajemo na Zemlji baziran je na kompleksnim molekulima trodimenzionalne strukture čiji je stožer atom ugljenika. Pored ugljenika u sastav za život bitnih molekula ulaze još i vodonik, kiseonik i azot i oni čine 99% svih atoma živih ćelija dok preostalih 1% čini još 12 hemijskih elemenata. Ova jedinjenja nazivamo organskim i kod svih do sada poznatih živih bića neophodna su kako u strukturnom tako i u funkcionalnom pogledu. Ovo je jedini obrazac života koji poznajemo ali se postavlja veliko pitanje da li je i jedini mogući. Kada se spomene neorganski život uglavnom se misli na život koji nije baziran na ugljeniku već na nekom od potencijalnih supstituenata ugljenika poput silicijuma, fosfora i azota ili još egzotičnijih spekulacija kao što su one sa arsenom, hlorom i sumporom. Međutim ovde se nećemo baviti gore navedenim oblicima već mogućnošću postojanja radikalno drugačijih neorganskih formi života poput života u međuzvezdanoj prašini. Naime, grupa naučnika sastavljena od stručnjaka sa Ruske Akademije nauke, Max-Plank instituta iz Nemačke i Instituta za fiziku iz Sidneja obajavila je ove godine rad pod nazivom “Od plazma kristala i helikoidnih struktura ka neorganskoj živoj materiji” razmatrajući mogućnost da život u nekim oblicima može postojati na nekim mestima koja su, gledano sa aspekta života kakvog mi poznajemo, veoma negostoljubiva. Ova grupa naučnika pošla je od pretpostavke da postoji mogućnost da čestice prašine suspendovane u plazmi, što je slično uslovima u međuzvezdanoj prašini, mogu da se samoorganizuju. Smatralo se da nivo organizacije čestica neće biti posebno visok međutim simulacijom ovih uslova korišćenjem kompjuterskog modela pokazano je da se čestice prašine u ovim uslovima samoorganizuju u mikroskopski male, helikoidne strukture koje imaju sposobnost da umnožavaju same sebe, da interaguju sa sredinom i da evoluiraju u stabilnije oblike. Ovo bi mogao da bude značajan korak napred, u shvatanju fenomena života i mogućih principa na kojima isti može da počiva, iako se radi samo o kompjuterskoj simulaciji. Uslovi koji su simulirani pored toga što su slični uslovima u međuzvezdanoj prašini su jako slični i uslovima koji su vladali na našoj planeti u ranim fazama njene evolucije što otvara mogućnost da su i na Zemlji mogle da se razviju slične strukture koje bi pretstavljale neke vrste kalupa za razvoj sličnih organskih molekula kakve danas poznajemo. Jedna grupa naučnika otišla je i korak dalje teoretišući o ovakvom modelu potencijalno žive materije. Arvidas Tamulis i saradnici opisuju sličnu samoorganizujuću strukturu koju nazivaju “molecular quantum computing cloud” koja ima mogućnost absorbovanja magnetne i svetlosne energije od zvezda i planeta, obrade podataka i kretanja u prostoru korišćenjem pritiska izazvanog zračenjem. Ovaj model je međutim veoma teorijski “nategnut” i na ivici da sklizne u naučnu fantastiku. Inače danas postoji veliki broj različitih teorijskih modela koji pokušavaju da svoje utemeljenje pronađu u nauci, a neki su prilično interesantni i intrigantni ali nažalost većina nema veze sa naukom i ostaje u domenu naučne fantastike. Kao primer možemo uzeti ideju o životu bez materijalnog tela tj. životu baziranom na “čistoj energiji”(npr. elektromagnetnoj), iako ovo deluje vrlo interesantno neosnovano je sa naučne strane o tome uopšte raspravljati jer biće sastavljeno samo od npr. fotona ne bi moglo da se kreće sporije od svetlosti i suštinski bi egzistiralo van normalnog vremenskog toka ostatka univerzuma.

Ove teorijske spekulacije uopšte i nemoraju da odgovaraju suštinskoj realnosti ali mogu biti od koristi astrobiolozima kao upozorenje da pri traženju života u svemiru moraju ostati širom otvorenih očiju i za život na bitno drugačijim principima od našeg jer velika je mogućnost da je princip živog bića na našoj planeti verovatno samo specijalni slučaj opšteg principa života.