Автор оригинала: Stuart Bartlett, Michael L. Wong. Данная статья мотивирована необходимостью построить более общую картину, что такое жизнь (и какой она может быть) по отношению к остальным явлениям во Вселенной. (Является переводом довольно любопытной научной статьи от 16 апреля 2020 года).

Введение. Зачем нужно новое определение для жизни?

Мы утверждаем, что большинство стандартных определений жизни ограничены и могут помешать будущим астробиологическим исследованиям в задаче поиска новых форм жизни. На данный момент в NASA используется такое определение – «самоподдерживающаяся химическая система, способная к эволюции Дарвина».

Несмотря на то, что это довольно точное описание жизни, которая присутствует в данный момент на планете Земля, поиск во Вселенной явлений, которые соответствуют этому определению, похож на игру в дартс игроком, который концентрируется только на центре мишени. Для тех кто не знает, как устроен дартс, мы перечислим три основные проблемы при таком подходе к игре:

• Попасть сложно из-за слишком маленькой целевой зоны
• Это не самая выгодная зона для попадания (гораздо лучше целиться в 3х60)
• Есть множество других довольно выгодных участков для прицеливания

Следовательно, при поиске внеземной жизни мы должны учитывать, что:

• Жизнь, очень точно подходящая под признаки той, с которой мы знакомы, может быть очень редкой во Вселенной, однако более общий класс жизнеподобных феноменов может быть куда более распространённым.
• Могут существовать системы, которые только предстоит открыть или хотя бы представить, и они будут более успешно удовлетворять критериям жизни, даже по сравнению с земной.
• Ослабив наши ограничения в определении жизни, мы откроем весь спектр параметров физических и химических взаимодействий, которые могут создавать жизнь.

Так же нас мотивируют жаркие споры в области происхождения жизни, которые разделили исследователей на множество лагерей, в каждом из которых спорщики ищут свой, «единственно истинный» сценарий появления жизни. Мы утверждаем, что большая часть споров произошла из-за различий в предположении о том, что есть жизнь и, соответственно, каким было её начало.

Переопределяя сам термин «жизнь», мы надеемся, что это поможет более глубокому взаимопониманию и информационному обмену между сообществами исследователей. Характерные функции жизни

Многие теории происхождения жизни сосредоточены на объяснении возникновения «характерных функций» – специфических аспектов современной земной биологии, которые, как предполагается, присутствовали при ее возникновении. Часто также подразумевается, что они имеют более фундаментальное значение для жизни в том смысле, что после их естественного появления должны возникать и остальные признаки жизни.

Другой взгляд предполагает существование неких «законов сохранения», подобных тем, что играют важную роль в физике и инженерии. То есть какие-то материальные и функциональные ограничения, которые присущи для жизни с самого начала. Любая система, которая не соответствует этим ограничениям не может называться жизнью (в рамках этого подхода).

Одним из примеров такого подхода является «принцип сохранения химии», на который ссылаются в [3]. Их аргумент выглядит таким образом: «Химические свойства организмов более консервативны, чем изменяющаяся окружающая среда, и поэтому сохраняют информацию о древних условиях окружающей среды» [4]. В соответствии с этим принципом поиск контекста происхождения жизни, по сути, представляет собой поиск пребиотических сред, максимально приближенных к клеточным условиям.

Рисунок 1. Три распространённых примера характерных функций жизни в теориях её происхождения.

Примерами характерных функций являются репликация РНК по шаблонам, циклы реакций, формирующие ранние виды метаболизма и изоляция систем липидными мембранами от окружающего мира (рис. 1). Это приводит к возникновению различных «первичных» теорий возникновения жизни. Например, в так называемой «гипотезе мира РНК» считается, что «согласно теории эволюции Дарвина неживая материя должна самоорганизоваться до получения поведения, которое мы приписываем биологии»[5], а наступление дарвинизма произойдет с абиотическим образованием длинноцепочечных РНК-полимеров.

И наоборот, во многих «метаболических» теориях жизнь рассматривается как «лишь один из примеров самоорганизующихся систем, которые возникают по всей Вселенной как неизбежный результат термодинамических неравновесий»[6]. С этой точки зрения жизнь, прежде всего, служит рассеиванию (диссипации) специфических неравновесий, используя их энергию для поддержания своего низкоэнтропийного состояния [7,8].

В «изоляционных» теориях «компартментализация примитивных биохимических реакций внутри микрокапель воды, ограниченной мембраной, считается существенным шагом в зарождении жизни» [9]. Пространственная организация и концентрация веществ посредством самосборных липидных везикул придает реакциям между биомолекулами более высокие функциональные качества [10,11].

Сосредоточение внимания на характерных функциях жизни приводит каждую из этих теорий к различным взглядам на благоприятные условия для возникновения жизни – и это является серьёзным источником напряжения в научном сообществе.