Hva er definisjonen på et liv?

Hva er definisjonen på et liv? Biologiske kriterier

Å forstå hva er definisjonen på et liv hjelper oss å skille levende organismer fra dødt materiale. Ved å utforske de grunnleggende biologiske egenskapene unngår man misforståelser om naturens mekanismer. Å lære disse vitenskapelige kriteriene gir dypere innsikt i hvordan alt levende fungerer og utvikler seg over tid.

Hva er definisjonen på et liv?

Spørsmålet om hva som skiller det levende fra det ikke-levende har engasjert forskere i århundrer. En populær definisjon er at alt liv har et stoffskifte. Med andre ord er alt som lever i stand til å bryte ned tilførte eller selvproduserte molekyler til enklere forbindelser, og bruke disse til å bygge opp andre og nye, komplekse molekyler.

Dette betyr at en stein ikke kan være levende, uansett hvor mye den endrer seg over tid på grunn av vær og vind. Organismer trenger derimot konstant tilførsel av energi for å opprettholde sin indre orden. Men det finnes en biologisk gråsone som utfordrer alt vi tror vi vet om hva kjennetegner levende organismer - jeg skal forklare dette nærmere i avsnittet om virus lenger ned. Biologer har lenge forsøkt å snevre inn fenomenet til noen faste kriterier. Likevel viser naturen oss stadig unntak som gjør definisjonen vanskelig.

I min tid som formidler av biologiske emner har jeg sett mange studenter bli frustrerte over disse diffuse grensene. Vi vil gjerne ha klare bokser. Verden er sjelden så enkel. Kjemiske prosesser glir ofte over i hverandre uten et åpenbart startpunkt.

De grunnleggende kriteriene innen biologien

For å gjøre faget mer håndterlig, opererer moderne biologi ofte med en liste over faste kjennetegn. Hvis en struktur oppfyller alle disse kravene, kan vi trygt kalle det en levende organisme. Disse kravene inkluderer evnen til organisering, vekst, respons på stimuli, tilpasning og reproduksjon.

Alle kjente levende skapninger består av en eller flere celler. Cellene fungerer som livets minste byggesteiner, beskyttet av en membran som regulerer miljøet på innsiden. Gjennom evolusjon tilpasser populasjoner seg sine omgivelser over generasjoner. Dette skjer via endringer i arvestoffet. Nesten 99 prosent av alle organismer som noen gang har eksistert på jorden er nå utdødde, noe som vitner om hvor tøff denne tilpasningsprosessen faktisk er.

Det krever enormt mye energi. Tenk på din egen kropp. Hvis du slutter å spise, stopper stoffskiftet opp. Da opphører også de vitale prosessene. Det samme gjelder for bakterier og planter.

NASAs definisjon og jakten på utenomjordisk liv

Når forskere leter etter liv på andre planeter, kan de ikke bare se etter celler som ligner på våre egne. Romfartsorganisasjoner trenger en mer universell tilnærming. En mye brukt definisjon på liv biologi ble formulert på 1990-viet-tallet, og beskriver liv som et selvbærende kjemisk system i stand til å gjennomgå darwinistisk evolusjon.

Dette flytter fokuset bort fra hvordan organismen ser ut akkurat nå, og over på dens evne til å utvikle seg over tid. Systemet må kunne kopiere informasjon, men også gjøre små feil i kopieringen slik at naturlig utvalg kan fungere. Astrobiologer anslår at over 80 prosent av ressursene i søket etter biosignaturer rettes mot å finne flytende vann, da vann regnes som det ultimate løsemiddelet for slike kjemiske systemer.

Dette reiser spennende spørsmål. Kan en intelligent datakode være levende hvis den muterer og tilpasser seg på egen hånd? De fleste forskere mener nei, fordi den mangler den fysiske, kjemiske koblingen til termodynamikkens lover. Kunstig intelligens simulerer bare prosessene.

Hvorfor virus utfordrer definisjonen på liv

Her er den biologiske gråsonen jeg nevnte tidligere: virus mangler eget stoffskifte og kan ikke overleve eller formere seg uten en vertscelle. De har ingen egen cellevegg eller metabolisme. De består i bunn og grunn bare av en pakke med genetisk materiale pakket inn i proteiner.

Når et virus er utenfor en vert, er det fullstendig inert. Det rører seg ikke, bruker ikke energi og vokser ikke. Likevel tar det kontroll over levende celler med en gang det slipper på innsiden. Omtrent 8 prosent av det menneskelige arvestoffet består faktisk av rester etter eldgamle virusinfeksjoner som har blitt integrert i vårt DNA over millioner av år.

Er de da levende? Meningene er delte. Noen ser på dem som ekstremt effektive parasitter, mens andre ser på dem som livløse kjemiske komplekser. Jeg pleide selv å argumentere hardt for at virus ikke var levende. Etter å ha studert hvordan de muterer og driver evolusjonen fremad, har jeg måttet moderere synet mitt. Grensen er flytende, og det utfordrer selve vår oppfatning av kriterier for liv biologi i moderne vitenskap.

Sammenligning av ulike definisjoner av liv

Den biokjemiske definisjonen

1. Tilstedeværelse av stoffskifte og aktiv energiomsetning
2. Ekskluderer sporer og virus i dvaletilstand
3. Lett å teste i et laboratorium på jorden

NASAs evolusjonære definisjon

1. Darwinistisk evolusjon og selvbærende genetisk informasjon
2. Nesten umulig å observere på en kjapp romsonde-ekspedisjon
3. Inkluderer alternative kjemiske livsformer vi ennå ikke kjenner

Det cellulære prinsippet

1. At alt liv må være organisert i celler
2. Klarer ikke å plassere virus eller syntetiske molekylkjeder
3. Gir en ekstremt tydelig og visuell grense under mikroskopet

Marias faglige krise på laboratoriet

Maria, en masterstudent i molekylærbiologi ved Universitetet i Oslo, skulle isolere en ny bakteriestamme fra en varm kilde. Hun slet med å skille ekte biologisk aktivitet fra bakgrunnsstøy i instrumentene.

Først stolte hun blindt på automatiske tellere. Resultatet var katastrofalt da maskinen registrerte små krystaller som levende celler på grunn av falske positive signaler.

Hun innså at hun måtte gå tilbake til det grunnleggende stoffskifteprinsippet. Hun endret tilnærming og målte heller forbruket av glukose over en periode på 24 timer.

Etter to uker med testing fant hun ut at bakteriene økte stoffskiftet med 40 prosent når temperaturen steg, noe som bekreftet ekte biologisk liv og reddet oppgaven hennes.