Abiogenes: En teori om livets ursprung

Nuförtiden vet vi alla hur evolutionen fungerar. Åtminstone har de flesta av oss en grundläggande förståelse för hur den fungerar. På sin mest grundläggande nivå är evolutionen förändring över tid. Mer specifikt är det förändringar inom en biologisk population under på varandra följande generationer.

I slutändan är biologisk komplexitet en av de viktigaste sakerna som kommer ut av evolutionen. Saker och ting började enkelt. Sedan muterade gener, celler interagerade med sin omgivning, mitokondrier slutade vara levande organismer och började vara en del av en cell och Tada-komplexa liv.

Så vi vet varifrån livets komplexitet och mångfald kom. Vi har elefanter och ormar, HIV och tardigraden på grund av evolutionen. Den teorin är fastställd. Men vi vet inte var själva livet kom ifrån. Vi förstår inte hur allting började -abiogenes.

Abiogenes är livets uppkomst från icke-levande materia. Och det har varit en brännande fråga under en längre tid (sedan långt innan Darwin kom med evolutionsteorin). Men det kan finnas ett svar som hotar vid horisonten. Och svaret är förvånansvärt enkelt: Livet är oundvikligt.

I ett antal artiklar har fysiker hävdat att förekomsten av liv är oundviklig, och de har en sund formel för att stödja sina påståenden. De nya(ish) modeller som fysikerna har kommit fram till är formulerade utifrån tidigare etablerade teorier inom fysiken, och de drar slutsatsen att materia generellt sett kommer att utvecklas till system som, när de ”drivs av en extern energikälla” och ”omges av ett värmebad”, blir allt effektivare när det gäller att avleda energi.

Detta låter lite knepigt, så låt oss bryta ner det.

För att förstå teorin måste man förstå termodynamikens andra lag, även känd som lagen om ökande entropi eller ”tidens pil”. Den andra lagen lyder: ”Entropin i ett isolerat system som inte befinner sig i jämvikt kommer att ha en tendens att öka med tiden och närma sig ett maximalt värde vid jämvikt.”

För att uttrycka det mycket kortfattat innebär entropi att saker och ting faller sönder. Varma saker svalnar, gas kommer att diffundera i luften, ett hus smulas sönder men lägger inte omedelbart till ett nytt kök. Som tidigare nämnts faller alltså saker och ting isär, de sprids ut, energin tenderar att diffundera när tiden fortskrider. Entropin är i princip ett mått på denna tendens.

Det är att mäta hur utspridd energin är bland partiklarna i ett system, och hur diffusa dessa partiklar är i hela rummet.

Vi vet att entropin på det hela taget alltid ökar (att saker och ting sprids isär) på grund av en enkel fråga om sannolikhet: Det finns fler sätt för energi att spridas ut än för energi att koncentreras. När partiklar i ett system rör sig runt och interagerar kommer de därför, genom ren slump, att ha en tendens att anta konfigurationer där energin sprids ut.

Det är här formeln kommer in. Jeremy England, fysiker vid MIT, förklarar: ”Vi kan mycket enkelt visa med hjälp av formeln att de mest sannolika evolutionära resultaten kommer att vara de som absorberar och sprider mer energi från omgivningens externa drivkrafter på vägen dit.

Detta innebär att klumpar av atomer som är omgivna av ett bad vid en viss temperatur, till exempel atmosfären eller havet, med tiden tenderar att arrangera sig så att de kommer att resonera bättre och bättre med källorna till mekaniskt, elektromagnetiskt eller kemiskt arbete i sin omgivning.”

Självreplikation (eller reproduktion, i biologiska termer), den process som driver livets utveckling på jorden, är en sådan mekanism genom vilken ett system kan avleda en ökande mängd energi över tiden. England uttryckte det så här: ”Ett bra sätt att förslösa mer energi är att göra fler kopior av sig själv.”

Vissa skulle hävda att det inte finns någon princip om att entropin måste vara effektiv. Ändå har arbete redan utförts på detta område. Ilya Prigogine, en framstående belgisk fysikalisk kemist som är känd för sitt arbete med dissipativa strukturer, observerade att under en generaliserad kemisk potential ser vi att material självorganiserar sig till system som ökar dissipationen av denna potential.

För övrigt ställer Karo Michaelian, från avdelningen för experimentell fysik vid UNAM, följande hypoteser i en artikel: ”RNA och DNA är de mest effektiva av alla kända molekyler för att absorbera det intensiva ultravioletta ljuset som trängde in i den täta tidiga atmosfären och är anmärkningsvärt snabba när det gäller att omvandla detta ljus till värme i närvaro av flytande vatten. Ur detta perspektiv kan livets ursprung och utveckling, som är oskiljaktigt från vatten och vattencykeln, förstås som ett resultat av det naturliga termodynamiska imperativet att öka jordens entropiproduktion i samspelet med sin solmiljö.”

Noterbart är att idéerna i det här läget är högst spekulativa. Läs dock inte den sista meningen och anta att den innebär att idéerna är ovetenskapliga eller grundlösa gissningar (läs de länkade artiklarna för mer information om dessa teorier). Dessutom anses de teoretiska resultaten vara giltiga. Tolkningen är där vissa anser att spekulationen är ganska hög (tolkningen är påståendet att hans formel representerar drivkraften bakom livets uppkomst). Ändå finns det redan idéer om hur vi skulle kunna testa detta i ett laboratorium.

Du kan se formeln här, eller lära dig mer om dessa idéer i videon nedan:

Du bör dessutom ta några ögonblick av din dag för att ösa igenom Michaelians forskning genom att klicka här.

Som läsare av Futurism bjuder vi in dig till Singularity Global Community, vårt moderbolags forum för att diskutera futuristisk vetenskap & teknik med likasinnade från hela världen. Det är gratis att gå med, registrera dig nu!