כריסטוף אדאמי: למצוא צורות חיים מעבר לכל דימיון

יש לי קריירה מוזרה. אני יודע זאת כי אנשים, דוגמת עמיתיי, ניגשים אליי, ואומרים, "כריס, יש לך קריירה מוזרה." (צחוק) אני מבין אותם, כי התחלתי את הקריירה שלי בתור פיזיקאי גרעין תיאורטי. נהגתי לחשוב על קווארקים וגלואונים והתנגשויות בין יונים כבדים, והייתי רק בן 14. לא, לא הייתי בן 14. אבל לאחר-מכן, היתה לי ממש מעבדה משלי במחלקת המחשבים של מדעי העצב, ואפילו לא עסקתי במדעי העצב. יותר מאוחר, עבדתי בתורשה אבולוציונית, ובביולוגיה של מערכות.

אבל היום אני עומד לספר לכם משהו אחר. אספר לכם על כיצד למדתי משהו אודות חיים. למעשה הייתי מדען טילים. לא הייתי ממש מדען טילים, אבל עבדתי במעבדת הנעה סילונית בקליפורניה החמימה ושטופת השמש; בעוד שכרגע אני במערב התיכון, וזה קר. אבל זו היתה חוויה מעניינת. יום אחד מנהל מנאסא נכנס למשרדי, התיישב ואמר, "תוכל בבקשה לספר לנו, כיצד אפשר לחפש חיים מחוץ לכדור-הארץ?" זה בא כהפתעה בשבילי, מאחר והועסקתי בשביל לעבוד בחישובים קוואנטיים. בכל זאת היתה לי תשובה טובה. אמרתי, "אין לי מושג." והוא אמר, "חתימה ביולוגית, עלינו לחפש חתימה ביולוגית." שאלתי, "מה זה אומר?" הוא ענה, "זו כל תופעה מדידה המאפשרת לנו להצביע על הימצאות חיים." אמרתי, "באמת? כי זה לא כל-כך קל. כלומר, יש בנו חיים. האם לא ניתן לבקש הגדרה, כמו לדוגמא, הגדרת חיים מטעם בית-המשפט העליון?"

חשבתי על זה עוד קצת ואמרתי, "האם זה באמת כל-כך קל? נכון, אם רואים משהו כזה, אז בסדר, אפשר לקרוא לזה חיים -- אין בכלל ספק. אבל הנה משהו." והוא כזה, "נכון, זה גם חיים. אני יודע." אלא שאם מתחשבים בזה שחיים גם מוגדרים על-ידי מותם, אז אין אנו ברי-מזל עם דבר כזה, מכיוון שיצור זה הוא מוזר. הוא גדל למצב הבוגר שלו כמו זה ואז עובר דרך מין מצב של בנג'מין באטן, ובעצם נסוג אחורה יותר ויותר עד למצב עוברי חוזר, ואז שוב גדל בחזרה ואז שוב נסוג ושוב גדל -- מין יו יו כזה -- והוא אף פעם לא מת. כך שלמעשה אלה חיים, אבל בעצם לא כמו שחשבנו שחיים צריכים להיות. ואז רואים דבר כזה. הוא פלט, "יא אללה, מה הצורת החיים הזו?" מישהו יודע? זה לא חיים, זהו גביש.

כך שברגע שמתחילים לבחון מקרוב דברים יותר ויותר קטנים -- ואדם מסויים זה כתב מאמר שלם וטען, "אלו הן בקטריות". אלא שאם בוחנים ממש מקרוב, רואים בעצם שדברים הללו ממש קטנים מכדי להיות כאלו. הוא היה משוכנע, אבל למעשה רוב האנשים לא היו. בזמנו כמובן, גם לנאסא היתה הכרזה גדולה והנשיא קלינטון עשה מסיבת עיתונאים, על תגלית מדהימה זו אודות חיים במטאוריט ממאדים. אלא שבימינו יש על זה מחלוקת קשה. הלקח שלומדים מכל התמונות הללו הוא שאולי זה לא כל-כך קל. אולי אני כן זקוק להגדרה של חיים כדי לעשות את ההבחנה.

אז האם ניתן להגדיר חיים? כיצד אתם הייתם נוהגים? טוב, הייתם ניגשים לאנציקלופדיה בריטניקה ופותחים בערך 'ח'. לא, ברור שאינכם עושים זאת; מקלידים את זה בגוגל. אז אולי תקבלו משהו. ומה שאולי תקבלו -- כל דבר שדומה לדברים שאנו מכירים, אתם תזרקו. עד שתגיעו למשהו כזה. זה אומר דברים מסובכים הכוללים המון רעיונות. מי בכלל כותב דבר כזה מפותל ומסובך וחלול? אבל אלה הם רעיונות ממש חשובים. לכן אני מדגיש כמה מילים וטוען שהגדרות כאלו נסמכות על דברים שאינם מתבססים על חומצות אמיניות או עלים או כל דבר שאנו מכירים, אלא בעצם רק על תהליכים. ואם נתבונן מקרוב, זה הופיע בספר שכתבתי על חיים מלאכותיים. זה מסביר מדוע מנהל נאסא נכנס למשרדי מהתחלה. כי הרעיון הוא שעם מושגים כאלה אולי נוכל לייצר צורת חיים.

לכן אם אתם שואלים, "מה זה לכל הרוחות חיים מלאכותיים?", אעשה לכם סיור זריז על כיצד כל זה נוצר. זה החל לפני די הרבה זמן כאשר מישהו כתב את אחד מוירוסי מחשב הראשונים. ואלה מכם שאינם מספיק מבוגרים, אין לכם מושג כיצד וירוס זה פעל -- כלומר, באמצעות דיסקטים כאלה. אבל מה שמעניין בקשר לוירוסי מחשב אלה הוא שאם מסתכלים על קצב פעולתם, מתגלה התנהגות זיגזגית שאנו מכירים מוירוס שפעת. זה נובע ממרוץ החימוש בין פורצי מחשבים לבין מתכנני מערכות הפעלה, שהעניינים עולים ויורדים. והתוצאה היא מין עץ-חיים של הוירוסים הללו, תולדות הגזע הנראים מאוד דומה לחיים שאנו מכירים, לפחות ברמת הוירוסים.

האם זה חיים? לא אם זה תלוי בי. מדוע? כי דברים הללו אינם מתפתחים בכוחות עצמם, אלא פורצי מחשבים כותבים אותם. אבל במהרה הרעיון נלקח טיפה יותר רחוק כאשר מדען העובד במכון-מדעי, חשב, "מדוע שלא ננסה לשים את הוירוסים הללו יחד בעולם המלאכותי שבתוך המחשב ונאפשר להם להתפתח?" היה זה סטין ראסמוסן. הוא תכנן את המערכת אבל זה לא עבד, כי הוירוסים שלו השמידו כל הזמן אחד את השני. אבל היה מדען אחר, אקולוג במקצועו, שעקב אחרי זה. הוא חשב שיוכל לתקן את זה. הוא כתב את מערכת טיארה, ובספר שלי, יש למעשה אחת מצורות החיים המלאכותיות האמיתיות הראשונות -- אלא שתוכניות הללו אינן גדלות בתנאים מורכבים.

לאחר שראיתי את זה עובד וקצת עבדתי על זה, נכנסתי לתמונה. החלטתי ליצור מערכת שיש בה את כל התכונות הדרושות כדי לראות את התפתחות המורכבות, בעיות יותר ויותר מורכבות המתפתחות כל הזמן. ומאחר ואיני יודע לכתוב תוכניות מחשב, קיבלתי עזרה בנושא. היו לי שני סטודנטים למחקר במכון הטכנולוגי של קליפורניה שעבדו איתי. משמאל זה צ'רלס אופריה ומימין זה טיטוס בראון. כיום הם פרופסורים מכובדים באוניברסיטת מישיגן, אבל אני מבטיחכם, שבאותם הימים לא נחשבנו לצוות מכובד. ואני באמת שמח שלא שרדו תמונות של שלושתנו הנמצאים ביחד.

אבל מהי בדיוק המערכת הזו? איני יכול להיכנס ממש לפרטים, אבל מה שרואים כאן זה מעט ממה שהיה בפנים. מה שרציתי להתרכז בו הוא מבנה אוכלוסין זה. נמצאות כאן כ-10,000 תוכניות וכל מיני מקטעים הצבועים בצבעים שונים. כפי שרואים, יש קבוצות הצומחות על-גבי אחרות, מכיוון שהן מתפשטות. בכל רגע יש תוכנית העדיפה ביכולת הישרדותה בעולם זה, בגלל מוטאציה כלשהי שהיא עברה, והיא תתפשט על-פני האחרות ותגרום להכחדת האחרות.

אראה לכם סרטון בו תראו מין דינמיקה כזו. ניסויים כאלה החלו עם תוכניות שכתבנו בעצמנו. אנו כותבים את הקוד ומשכפלים אותו, ואנו מאוד גאים בזה. אנו מכניסים אותן ומה שרואים מייד שיש גלים, גלים של התחדשויות. כל זה כעת מואץ במידה רבה, משהו כמו אלף דורות בשניה. אבל מייד המערכת כאילו אומרת, "איזה מין קוד טיפשי זה היה? ניתן לשפר זאת בהמון דרכים ובמהירות." אז רואים גלים מסוג חדש התופסים את מקומם של אחרים. וסוג כזה של פעילות מתרחש די הרבה זמן, עד אשר תוכניות אלו משיגות לעצמן את הדברים הקלים העיקריים. אז רואים מין קיפאון שמשתלט, בו המערכת בעיקרון ממתינה להתחדשות מסוג חדש, כמו זו, שתתפשט על-פני כל ההתחדשויות האחרות הקיימות ותמחק את הגנים שהיו קודם, עד שמתקבלת מורכבות מסוג חדש בדרגה יותר גבוהה. תהליך זה ממשיך עוד ועוד.

כך שמה שרואים כאן זו מערכת שחיה באופן המאוד דומה למה שאנו מכירים על חיים. אבל מה שאנשי נאסא ביקשו ממני היה, "האם יש ליצורים אלה חתימה ביולוגית? האם נוכל למדוד חיים כאלה? כי אם נוכל, אולי יהיה לנו סיכוי לגלות חיים במקום אחר מבלי להיות מושפעים מדברים כמו חומצות אמיניות." לכן חשבתי שעלינו ליצור חתימה ביולוגית המבוססת על חיים במונחי תהליך אוניברסלי. אולי עליה לעשות שימוש ברעיונות שפיתחתי רק כדי לקבל מושג איך עשויה להיות צורת חיים פשוטה.

ומה שעלה בראשי -- אבל תחילה כדאי שאציג לכם את הרעיון האומר שזה יהיה מין גלאי של משמעות, יותר מאשר גלאי של חיים. והדרך לבצע זאת בעיקרון -- הייתי רוצה לדעת איך להבחין בטקסט שנכתב על-ידי מיליון קופים, לעומת הטקסט שמופיע בספרים שלנו. הייתי רוצה לבצע זאת בדרך כזו שלא אצטרך לקרוא את השפה, מכיוון שאני בטוח שאין אני מסוגל לזה, אבל אני יודע שיש איזה סוג של אלף-בית. זה יהיה תרשים של תדירות הופעת כל אחת מ-26 האותיות בטקסט שנכתב על-ידי קופים. ברור שכל אחת מהאותיות תופיע בערך בתדירות כמו האחרות.

לעומת זה, אם מסתכלים על פילוג של האותיות בטקסטים באנגלית, זה נראה כך. וזה מאוד קבוע בכל הטקסטים באנגלית. אם מסתכלים בטקסטים בצרפתית, או איטלקית, או גרמנית, זה נראה קצת אחרת. לכל אחת יש את פילוג האותיות משלה, אבל זה קבוע. זה לא משנה אם הטקסט הוא על פוליטיקה או מדע. לא משנה אם זו שירה או טקסט על מתמטיקה. יש להם חתימה קבועה, והיא מאוד יציבה. כל עוד ספרינו נכתבים באנגלית -- מכיוון שאנשים משכתבים אותם ומעתיקים מחדש -- זה יתקיים.

זה נתן לי השראה לחשוב על מה יקרה אם אנסה רעיון זה כדי לגלות, לא טקסטים אקראיים לעומת טקסטים בעלי משמעות, אלא כדי לחזות בעובדה שיש סדר במולקולות הביולוגיות אשר יוצרות חיים. אבל תחילה עליי לשאול: מהן אבני-בניין הללו, כמו האלף-בית, שהראתי לכם? מתברר שיש לנו הרבה אפשרויות למערכים כאלה של אבני-בניין. ניתן להשתמש בחומצות אמיניות, ניתן להשתמש בחומצות גרעין (התא), חומצות שומן, חומצות קרבוקסיליות. למעשה, הכימיה מאוד עשירה וגופינו משתמש ברבות מהן.

לכן אנחנו, כדי לנסות את הרעיון, תחילה הסתכלנו בחומצות אמיניות וחומצות קרבוקסיליות. והנה התוצאה. זה מה שמקבלים אם בודקים את פילוג החומצות האמיניות על כוכב-שביט או בחלל בין-כוכבי או אפילו במעבדה, בה מוודאים שבמרק הקדמוני אין חומרים מן החי. מה שמוצאים בעיקר זה גליצין ואלנין (חומצות אמיניות) ועקבות של כמה חומצות אחרות. גם זה מאוד קבוע -- מה שמוצאים במקומות על כדור-הארץ ששם יש חומצות אמיניות, אבל אין חיים.

אבל אם נוטלים קצת עפר וחופרים בו ואז מניחים אותו בספקטרומטר, מפני שיש בקטריות בכל מקום; או שנוטלים מים ממקום כלשהו בכדור-הארץ, מאחר והם הולכים יחד עם חיים, ומבצעים אותה בדיקה; הספקטרום נראה לגמרי אחרת. ברור שעדיין ישנן גליצין ואלנין, אבל, ישנם גם את היסודות הכבדים, את החומצות האמיניות הכבדות, אשר נוצרים כי הם בעלי-ערך עבור יצורים חיים. ועוד כמה אחרים שאינם בשימוש בקבוצה של ה-20, שלא יופיעו כלל בריכוז מסוג כלשהו. כך שגם זה דבר מאוד קבוע. לא משנה איזה משקע טוחנים, אם זה של בקטריות או צמחים או חיות. בכל מקום שיש חיים, נקבל פילוג כזה, בניגוד לפילוג ההוא. זה מתגלה לא רק בחומצות אמיניות.

ניתן לשאול: מה לגבי ה-אווידיאנים הללו? ה-אווידיאנים הם שוכני עולם המחשבים בו הם לגמרי מאושרים בהתרבותם וגדילתם. זה הפילוג שמתקבל כאשר אין חיים למעשה. ישנן 28 הוראות כאלו. אם יש מערכת בה הם מתחלפים זה עם זה, זה כמו שקופים מקלידים על מכונת-כתיבה. בגדול, כל אחת מההוראות מופיעה באותה תדירות כמו האחרות. אבל אם נוטלים את קבוצת היצורים המשתכפלים כמו בסרטון שראיתם, זה נראה כך. כלומר יש כמה הוראות שהן מאוד חשובות ליצורים הללו, ותדירות הופעתן תהיה יותר גבוהה. ישנן כמה הוראות המשמשות רק פעם אחת, אם בכלל. אז או שהן רעילות או שיש להשתמש בהן פחות מאשר הרמה האקראית שלהן. במקרה כזה, תדירותן נמוכה יותר. כעת ניתן לבדוק, האם זו באמת חתימה קבועה? אני יכול לומר שהיא אכן כן, מכיוון שסוג חתימה זה, בדיוק כפי שרואים בספרים, ובדיוק כמו שרואים בחומצות אמיניות, זה לא משנה איך הסביבה משתנית, היא מאוד קבועה; היא תשקף את הסביבה.

כעת אראה לכם ניסוי קטן שביצענו. עליי להסביר שראש הגרף מראה את תדירות הפילוג שדיברתי עליה. כאן בעצם זוהי הסביבה ללא חיים בה כל הוראה מופיעה בתדירות שווה לאחרות. ושם למטה, מופיע קצב המוטאציה באותה סביבה. התחלתי בקצב מוטאציה כה גבוה שאפילו אם נזרוק תוכנית שיכפול "משוגעת" שהיתה יכולה להתרבות בקלות עד להשתלטות על כל העולם, אם נשליכה פנימה, היא תמות מייד בגלל מוטאציה מוגזמת. כלומר, אין אפשרות שחיים יתקיימו בקצב מוטאציה כזה. בהמשך אני מוריד בהדרגה את ה"חום" ואז מופיע סף יכולת הקיום שבו זה יהיה אפשרי לתוכנית שיכפול להתקיים. ואכן, נמשיך להשליך את היצורים האלה לאותו מרק כל הזמן.

עכשיו נביט איך זה נראה. תחילה, אין כלום, כלום. יותר מדיי "חם". כעת מגיעים לסף יכולת הקיום, ופילוג התדירויות משתנה באופן דרמטי ולמעשה מתייצב. ואז מה שעשיתי כאן זה, שפשוט הייתי רע ושוב העלתי את ה"חום". כמובן זה מגיע לסף יכולת הקיום. אני פשוט מראה לכם זאת שוב כי זה כל-כך יפה. נוגעים בסף יכולת הקיום. הפילוג משתנה ל"חי!" ואז שוב נוגעים בסף שמעליו שבו קצב השיכפול כה גבוה שלא ניתן להשתכפל, לא ניתן להעתיק מידע כדי להעבירו לצאצאים מבלי לעשות בו הרבה שגיאות כך שהיכולת להשתכפל מתחסלת. אז אותה חתימה הולכת לאיבוד.

מה ניתן ללמוד מכך? לדעתי, ניתן ללמוד מספר דברים. אחד מהם הוא שאם אנו מסוגלים לחשוב על חיים במונחים מופשטים -- ואנו לא מדברים על דברים כמו צמחים, ולא מדברים על חומצות אמיניות, ולא מדברים על בקטריות, אלא אנו חושבים במונחים של תהליכים -- אז ניתן להתחיל לחשוב על חיים, לא כעל משהו שייחודי רק לעולמנו, אלא כעל משהו שיכול להתקיים בכל מקום. כי כל מה שעליהם לעשות במסגרת מושגים כאלה של מידע, מושגים של איחסון מידע בתוך מצעי חומר -- כל דבר: סיביות (במחשבים), חומצות אמיניות, כל דבר שיכול לשמש בתור אלף-בית -- ולהבטיח שישנו תהליך מסויים המאפשר את שמירת המידע לטווח הארוך בהרבה ממה שהיינו מצפים שיידרש להיעלמות המידע. אם ניתן לעשות זאת, אז יש לנו חיים.

לכן הדבר הראשון שלומדים הוא שניתן להגדיר חיים אך ורק על סמך תהליכים, ללא היזדקקות לאותם דברים הנחשבים אצלנו לחשובים, ככל שזה נוגע לחיים על כדור-הארץ. זה במובן מסויים מבטל אותנו שוב, כמו בכל התגליות המדעיות, או רובן -- זוהי הדחה מתמשכת של האדם מכתרו -- מאיך שנדמה לנו שאנו מיוחדים בגלל שאנו חיים. אנו יכולים ליצור חיים. אנו יכולים ליצור חיים במחשב. נכון, זה מוגבל, אבל למדנו מה דרוש כדי לבנותם. וברגע שהשגנו זאת, זו כבר לא משימה כה קשה, כלומר, אם אנו מבינים את התהליכים הבסיסיים שאינם קשורים למצע מסויים, אז אנו יכולים להתחיל ולנסותם בעולמות אחרים, לגלות את סוג האלף-בית הכימי שעשוי להימצא שם, לגלות מספיק על הכימיה הרגילה, על הגיאו-כימיה של אותו כוכב-לכת, כך שנדע כיצד ייראה הפילוג שם במקרה שאין שם חיים, ואז לחפש סטיות גדולות מפילוג זה -- דבר שמתבלט והאומר, "כימיקל זה ממש לא צריך להימצא כאן." לא נדע לבטח שיש שם חיים, אבל נוכל לומר לפחות, "צריך לבחון בקפדנות רבה את הכימיקל הזה ולראות מהיכן הוא הגיע." זה עשוי להיות הסיכוי שלנו לגילוי ממשי של חיים כאשר אין לנו אפשרות חזותית לראותם.

וזה באמת המסר היחיד ששווה לקחתו הביתה ושאותו אני רוצה להעביר. חיים יכולים להיות פחות מסתוריים ממה שאנו עושים מהם בחושבנו כיצד הם עשויים להיראות על כוכבי-לכת אחרים. אם מסירים את המסתוריות מהחיים, אז אני סבור שזה קצת יותר קל עבורנו לחשוב על כיצד אנו חיים, ואולי איך אנו לא כאלה מיוחדים כפי שתמיד נדמה לנו. עם חומר זה למחשבה אעצור.

תודה רבה לכם.

(מחיאות כפיים)