Πώς θα αναγνωρίσεις έναν εξωγήινο

* Το άρθρου του μεταπτυχιακού φοιτητή ζωολογίας στο πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, Samuel Levin δημοσιεύτηκε στο Aeon. Τo Αeon, είναι διαδικτυακό περιοδικό, που θέτει μεγάλα ερωτήματα, αναζητώντας φρέσκες απαντήσεις και μια νέα οπτική στην κοινωνική πραγματικότητα, την επιστήμη, τη φιλοσοφία και τον πολιτισμό. Το NEWS 24/7 αναδημοσιεύει κάθε εβδομάδα μια ιστορία για όσους λατρεύουν την πρωτότυπη σκέψη πάνω σε παλιά και νέα ζητήματα.

Τι θα σε έπειθε ότι υπάρχουν εξωγήινοι; Το ερώτημα προέκυψε σε ένα συνέδριο για την αστροβιολογία, που πραγματοποιήθηκε στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ στην Καλιφόρνια. Αρκετές ιδέες ειπώθηκαν. Ασυνήθιστα αέρια στην ατμόσφαιρα ενός πλανήτη, περίεργες διαβαθμίσεις θερμότητας στην επιφάνειά του. Καμία όμως δεν φάνηκε πειστική. Τελικά, ένας επιστήμονας έδωσε τη λύση: μια φωτογραφία. Ακούστηκαν λίγα γέλια και ένα μουρμουρητό επιδοκιμασίας από το κοινό των ερευνητών: ναι, μια φωτογραφία ενός εξωγήινου θα ήταν πειστικό στοιχείο, το ιερό δισκοπότηρο της απόδειξης ότι δεν είμαστε μόνοι.

Αλλά γιατί μια εικόνα να είναι τόσο πειστική; Τι είναι αυτό που θα βλέπαμε και θα μας έλεγε ότι δεν κοιτούσαμε απλώς έναν άλλο σωρό από βράχους; Ένας εξωγήινος σε έναν πλανήτη που περιστρέφεται γύρω από ένα μακρινό αστέρι θα ήταν ιδιαίτερα εξωτικός, ίσως αφάνταστα. Τι θα τον πρόδιδε, λοιπόν, ως ζωή; Η απάντηση είναι σχετική με την αναζήτησή μας για εξωγήινους και με το τι θα μπορούσαμε να περιμένουμε να βρούμε.

Η αστροβιολογία – η μελέτη της ζωής σε άλλους πλανήτες – έχει εξελιχθεί από έναν περιθωριακό υποεπιστημονικό κλάδο της βιολογίας, της χημείας και της αστρονομίας σε ένα κορυφαίο διεπιστημονικό πεδίο, προσελκύοντας ερευνητές από κορυφαία ιδρύματα σε όλο τον κόσμο και μεγάλα χρηματικά ποσά τόσο από τη NASA όσο και από ιδιωτικούς χρηματοδότες. Τι ακριβώς είναι όμως αυτό που αναζητούν οι αστροβιολόγοι; Πώς θα ξέρουμε πότε είναι η ώρα να ανοίξουμε σαμπάνια;

Ένα πράγμα που ξεχωρίζει τη ζωή από τη μη ζωή είναι ο εμφανής σχεδιασμός της. Τα ζωντανά όντα, από τα πιο απλά βακτήρια μέχρι τις μεγάλες σεκόγιες, έχουν τεράστιο αριθμό περίπλοκων κομματιών που συνεργάζονται για να κάνουν τον οργανισμό να λειτουργεί. Σκεφτείτε τα χέρια, την καρδιά, τη σπλήνα, τα μιτοχόνδρια, τις βλεφαρίδες, τους νευρώνες, τα νύχια των ποδιών σας. Όλα συνεργάζονται συγχρονισμένα για να σας βοηθήσουν να καθοδηγείστε, να τρώτε, να σκέφτεστε και να επιβιώνετε. Οι πιο όμορφοι φυσικοί βραχώδεις σχηματισμοί στερούνται ακόμη και ενός μικροσκοπικού κλάσματος των μυριάδων τμημάτων ενός μεμονωμένου βακτηριακού κυττάρου, τα οποία συντονίζονται για να το βοηθήσουν να διαιρεθεί και να αναπαραχθεί.

Και τα έμβια όντα, σε αντίθεση με τη σκόνη και τον άνεμο, φαίνεται να προσπαθούν να κάνουν πράγματα. Να φάνε, να μεγαλώσουν, να επιβιώσουν, να αναπαραχθούν. Εάν έχετε προσπαθήσει ποτέ να καταπολεμήσετε ένα ανθεκτικό ζωύφιο, ξέρετε ότι δεν χρειάζεται πολύπλοκο μυαλό για να δείξει ένας οργανισμός ότι θέλει να επιβιώσει. Ή για να “θέλει” ένας σκίουρος να πηδήξει από το ένα κλαδί στο άλλο. Ή για ένα φυτό να “προσπαθήσει” να φτάσει στον Ήλιο και να απορροφήσει θρεπτικά συστατικά από το έδαφος. Όχι μόνο τα έμβια όντα έχουν πολλά περίπλοκα μέρη, αλλά όλα αυτά τα μέρη έχουν τον ίδιο, κοινό σκοπό. Την επιβίωση και την αναπαραγωγή. Αυτός ο συνδυασμός πολύπλοκου σχεδιασμού και προφανούς σκοπού, γνωστός και ως προσαρμοστικότητα, ορίζει τη ζωή. Όταν κοιτάμε τη φωτογραφία ενός εξωγήινου, αυτή ακριβώς η προσαρμογή θα μας έκανε να πούμε: “Αχά!”. Θα βλέπαμε, ξεκάθαρα, τη διαφορά μεταξύ ενός απογοητευτικού σωρού βράχων και ενός συναρπαστικού εξωγήινου – σχεδιασμού. Αυτά είναι καλά νέα, γιατί υπάρχει μόνο ένας τρόπος για να αποκτήσετε τέτοιο σχεδιασμό: η φυσική επιλογή.

Η φυσική επιλογή συμβαίνει κάθε φορά που έχετε μια συλλογή πραγμάτων (κύτταρα, αντιγραφείς, ένα φανταστικό είδος που θα ονομάσουμε “Glipgloops”) που έχουν τρεις ιδιότητες: παραλλαγή, κληρονομικότητα και διαφορική επιτυχία. Για παράδειγμα, μερικά από τα Glipgloop που αναφέραμε έχουν προεξοχές για τα μάτια μακρύτερα από άλλα (παραλλαγή). Τα Glipgloop με απομακρυσμένες προεξοχές για τα μάτια έχουν ίδια μωρά (κληρονομιά της παραλλαγής). Και τα Glipgloop με προεξοχές για τα μάτια με μεγάλη απόσταση μπορούν να επιβιώσουν περισσότερο στις τρύπες μεθανίου τους και επομένως να έχουν περισσότερα μωρά (διαφορική επιτυχία συνδέεται με αυτή την παραλλαγή). Το αποτέλεσμα είναι ότι, με την πάροδο του χρόνου, τα Glipgloop εξελίσσονται ώστε να έχουν επιμήκη απομακρυσμένα μάτια σε προεξοχές.

Αυτή είναι η διαδικασία με την οποία δημιουργείται το φαινομενικό σχέδιο στη φύση: σε κάθε γενιά, σε κάθε στιγμή, άτομα με χαρακτηριστικά που συνδέονται με την καλύτερη αναπαραγωγή “επιλέγονται”. Ως αποτέλεσμα, με την πάροδο του χρόνου, οι πληθυσμοί αποτελούνται από άτομα που φαίνονται σχεδιασμένα με σκοπό την αναπαραγωγή. Είναι ακριβώς επειδή το κριτήριο επιλογής είναι πάντα το ίδιο που μπορεί να αναπτύξει ο σχεδιασμός. Φανταστείτε ένα αυτοκίνητο που κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας διαφορετικό σχέδιο σε κάθε βήμα. Λοιπόν, πιθανότατα δεν θα καταλήξετε με αυτοκίνητο. Είναι το αταλάντευτο μάντρα της φυσικής επιλογής – η συμβολή των γονιδίων στις μελλοντικές γενιές – που επιτρέπει στο σχέδιο να εμφανίζεται χωρίς σχεδιαστή.

Στην πραγματικότητα, το κριτήριο επιλογής είναι τόσο σταθερό, που ένας οργανισμός δεν μπορεί να σχεδιαστεί για τίποτα άλλο εκτός από τη συνεισφορά γονιδίων στις μελλοντικές γενιές. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο δεν έχουμε οργανισμούς που θυσιάζονται για το καλό του είδους τους. Γενικά, οι οργανισμοί είναι εγωιστές. Η αναπαραγωγή του εαυτού σας σε βάρος των άλλων είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να μεταδώσεις γονίδια. Κάποιες φορές βλέπουμε τη θυσία και τη συνεργασία στη φύση αλλά μόνο όταν τα οφέλη της συνεργασίας επιστρέφουν σε εσάς ή όταν η θυσία ωφελεί τους συγγενείς. Οι συγγενείς μοιράζονται γονίδια, έτσι μια μέλισσα μπορεί να θυσιαστεί για τη βασίλισσα (τη μητέρα της), αν αυτό σημαίνει ότι θα παράξει 100 άλλες αδερφές, καθεμία από τις οποίες φέρει τα μισά γονίδια της μέλισσας. Ο λογισμός του ποια χαρακτηριστικά οδηγούν σε περισσότερα γονίδια και ακριβώς πότε και πόσα να θυσιαστούν, είναι ακριβής και αυστηρός. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι εξελικτικοί βιολόγοι μπορούν να φτιάξουν μαθηματικά μοντέλα που προβλέπουν σωστά πόσους βοηθούς πρέπει να επιτρέπει ένα πουλί στη φωλιά του και πόσο συχνά οι σφήκες πρέπει να κανιβαλίζουν τα αδέρφια τους. Αλλά αυτή η αλγοριθμική αυστηρότητα της φυσικής επιλογής είναι επίσης χρήσιμη για τον αστροβιολόγο.

Το νήμα πρέπει να ξετυλίγεται: η ζωή είναι ιδιαίτερη λόγω του προφανούς σχεδιασμού της. Ο μόνος τρόπος για να αποκτήσετε σχέδιο χωρίς σχεδιαστή είναι η φυσική επιλογή. Επομένως, οι εξωγήινοι πρέπει να είναι προϊόν φυσικής επιλογής. Και η φυσική επιλογή ακολουθεί ορισμένους κανόνες και μπορεί να παράγει μόνο ορισμένα είδη οργανισμών. Έτσι, οι αστροβιολόγοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν τη θεωρία της φυσικής επιλογής και τα μαθηματικά της εξέλιξης, για να κάνουν προβλέψεις για τους εξωγήινους.

Υπάρχουν εξαιρέσεις; Δεν μπορούμε να έχουμε πολύπλοκη ζωή, ακόμα και κάτι τόσο απλό όσο ένα βακτήριο, χωρίς φυσική επιλογή. Ακόμη και ένας μεταοργανικός εξωγήινος που βασίζεται σε υπολογιστή θα ήταν τελικά το προϊόν ενός προϊόντος φυσικής επιλογής. Ας εξετάσουμε όμως μια οριακή περίπτωση. Φανταστείτε μια συλλογή από αναπαραγόμενα μόρια, σαν μικροσκοπικά γυμνά γονίδια, σε έναν εξωγήινο πλανήτη. Εάν αυτοί οι αντιγραφείς έκαναν αντίγραφα του εαυτού τους (κληρονομικότητα), αλλά αναπαράγονταν τέλεια κάθε φορά (καμία παραλλαγή ή διαφορική επιτυχία), δεν θα είχατε φυσική επιλογή.

Θα ήταν αυτή ζωή; Ίσως, αλλά δεν θα ήταν πολύ συναρπαστικό. Πρώτα απ’ όλα, χωρίς παραλλαγή, τα μόρια δεν μπορούν ποτέ να αλλάξουν, ή να προσαρμοστούν περισσότερο ή να εξελιχθούν σε οτιδήποτε πιο ενδιαφέρον ή πολύπλοκο. Η εύρεση βακτηρίων ή αρκούδων σε έναν μακρινό πλανήτη υποδηλώνει ότι το σύμπαν μπορεί να βρίθει από ζωή όλων των σχημάτων και μεγεθών. Αυτοί οι αντιγραφείς δεν θα συνιστούσαν τίποτα. Ακόμη πιο προβληματικό, η ύπαρξή τους θα ήταν πιθανότατα φευγαλέα. Χωρίς τη φυσική επιλογή, δεν θα μπορούσαν να αντιμετωπίσουν τις αλλαγές στον πλανήτη τους και έτσι θα εξαφανίζονταν πριν τους βρούμε.

Το επιχείρημα από τη φυσική επιλογή είναι ισχυρό, ακόμη και στα όρια. Αυτό μας αφήνει ελεύθερους να χρησιμοποιήσουμε τα ίδια εξελικτικά εργαλεία που χρησιμοποιούμε στη Γη για να κάνουμε προβλέψεις για τη ζωή αλλού.

Προηγούμενη εργασία στην αστροβιολογία έχει προεκταθεί από αυτό που συμβαίνει στη Γη, περιορίζοντας πιθανώς την εικόνα μας σε ορισμένα ειδικά χαρακτηριστικά, όπως το DNA ή η ζωή με βάση τον άνθρακα, που δεν θα υπάρχουν σε άλλους πλανήτες. Η φυσική επιλογή, από την άλλη πλευρά, είναι καθολική. Δεν εξαρτάται από το DNA (θυμηθείτε, ο Κάρολος Δαρβίνος δεν γνώριζε τίποτα για τα γονίδια) ή τη χημεία του άνθρακα ή την παρουσία νερού. Είναι απίστευτα απλό – απαιτεί μόνο λίγα συστατικά – και είναι ο μόνος τρόπος για να δημιουργήσετε ζωή.

Μια νοερή εικόνα αυτής της πολύτιμης φωτογραφίας, που δείχνει οντότητες που προφανώς έχουν σχεδιαστεί για να ταιριάζουν με το περιβάλλον τους, αρχίζει να σχηματίζεται. Δεν μπορούμε να πούμε αν η κοκκώδης εικόνα του εξωγήινου θα έχει μάτια, άκρα ή θα είναι πράσινη. Αυτό δεν είναι το είδος της πρόβλεψης που μπορεί να κάνει η καλή εξελικτική θεωρία. Αλλά η φυσική επιλογή μάς λέει ότι οι μορφές, οι στόχοι και τα εξελικτικά μονοπάτια της είναι περιορισμένα.

Ένα παράδειγμα που τίθεται από την ομάδα μας στο ανωτέρω σκίτσο είναι αυτό που παιχνιδιάρικα αποκαλούμε “octomite“, ένα συσσωμάτωμα από κάποτε ξεχωριστές οντότητες που τώρα συνεργάζονται για να επιβιώσουν, να αναπαραχθούν και να εξελιχθούν. Πώς θα αναγνωρίζαμε έναν εξωγήινο; Θα περιλαμβάνει μια ιεραρχία οντοτήτων, με τα ενδιαφέροντα κάθε κατώτερου επιπέδου να ευθυγραμμίζονται με στοιχεία στα ανώτερα επίπεδα. Η φωτογραφία που οραματιζόμαστε θα δείχνει τον καταμερισμό της εργασίας, με διάφορα μέρη να ειδικεύονται σε διάφορες εργασίες με αμοιβαία εξαρτώμενο τρόπο.

Αυτό το έργο της ενσωμάτωσης της εξελικτικής θεωρίας στην αστροβιολογική μας εργαλειοθήκη μόλις αρχίζει. Τι άλλο μπορεί να μας πει ο Δαρβίνος για τους εξωγήινους; Μάλλον αρκετά. Η φωτογραφία, αν και όταν έρθει, θα είναι κάτι εντελώς εξωτικό με γυμνό μάτι. Αλλά στον σπουδαστή της εξελικτικής βιολογίας, μπορεί να φανεί εκπληκτικά γνώριμη.