Christoph Adami: Encontrar vida que não conseguimos imaginar

Tenho uma carreira estranha. Sei disso porque há pessoas que me abordam, como colegas, e me dizem, "Chris, tens uma carreira estranha." (Risos) E percebo o que querem dizer, porque comecei a minha carreira como um físico nuclear teórico. E andava a pensar sobre quarks e gluões e colisões de iões pesados, e tinha apenas 14 anos. Não, não, não tinha 14 anos. Mas depois disso, na verdade tinha o meu próprio laboratório no departamento de neurociência computacional, e não estava a fazer nenhuma neurociência. Mais tarde, trabalharia em genética evolucionária, e em biologia de sistemas.

Mas vou falar-vos sobre outra coisa, hoje. Vou falar-vos sobre como aprendi algo sobre a vida. E eu era mesmo um cientista de foguetões. Na verdade não era um cientista de foguetões mas estava a trabalhar no Jet Propulsion Laboratory na solarenga California onde faz calor; ao passo que agora estou no Midwest, e faz frio. Mas foi uma experiência entusiasmante. Um dia um gestor da NASA entra no meu escritório, senta-se e diz, "Pode dizer-nos por favor, como é que procuramos vida fora da Terra?" E isso foi uma surpresa para mim, porque eu tinha sido contratado, realmente, para trabalhar em computação quântica. No entanto, eu tinha uma muito boa resposta. Disse, "Não faço ideia." E ele disse-me, "Bioassinaturas, precisamos de procurar por uma bioassinatura." E eu disse, "O que é que é isso?" E ele disse, "É qualquer fenómeno mensurável que nos permita indicar a presença de vida." E eu disse, "A sério? É que, isso é fácil, não é? Quer dizer, temos vida. Não podem aplicar uma definição, por exemplo, uma definição do tipo das do Supremo Tribunal?"

E então pensei sobre isso um bocado, e disse, "Bem, é mesmo fácil, não? Porque, sim, se virem algo assim, então tudo bem, vamos chamar-lhe vida -- não há dúvidas. Mas há uma coisa." E ele diz, "Certo, isso também é vida. Eu sei." Excepto se pensares que a vida também se define por coisas que morrem, não vais ter sorte com esta coisa, porque na verdade é um organismo muito estranho. Desenvolve-se até à idade adulta dessa forma e depois passa por uma fase Benjamin Button, e na verdade retrocede e retrocede até ser como um embrião de novo, e então desenvolve-se de novo, e retrocede e desenvolve-se -- como um iôiô -- e nunca morre. Então, de facto é vida, mas na realidade não é como nós pensávamos que a vida seria. E então vemos algo assim. E ele, "Meu Deus, que tipo de forma de vida é esse?" Alguém sabe? Na verdade não é vida, é um cristal.

Então, assim que começamos a olhar e olhar para coisas mais e mais pequenas -- então, esta pessoa em particular escreveu um artigo inteiro e disse, "Ei, isto são bactérias." Só que, se olharmos um pouco mais de perto, vemos, de facto, que isto é pequeno demais para ser algo assim. Ele ficou convencido, mas, de facto, a maioria das pessoas não estão. E depois, é claro, a NASA fez também um grande anúncio público, e o Presidente Clinton deu uma conferência de imprensa, sobre esta descoberta espantosa de vida num meteorito marciano. Só que hoje em dia, é amplamente disputado. Se tirarmos a lição de todas estas imagens, então apercebemo-nos, bem na verdade talvez não seja assim tão fácil. Talvez eu precise mesmo de uma definição de vida para poder fazer aquele tipo de distinção.

Então, pode a vida ser definida? Bem, como abordariam a questão? Bem, é claro, iriam à Enciclopédia Britânica, até à letra V. Não, claro que não fariam isso; iriam antes ao Google. E então talvez obtivessem algo. E o que talvez obtivessem -- e algo que realmente se referisse a coisas a que estamos habituados, deitaríamos fora. E depois talvez chegassem a algo como isto. E isto diz algo complicado com montes e montes de conceitos. Quem é que, à face da Terra, escreveria algo tão retorcido e complexo e inepto? Oh, trata-se, na verdade, de um conjunto de conceitos muito, muito importantes. Por isso, ao realçar apenas algumas palavras e dizer que definições assim dependem de coisas que não se baseiam em aminoácidos ou folhas ou qualquer coisa a que estejamos habituados, mas, de facto, apenas em processos. E se dermos uma olhadela, isto estava num livro que escrevi que lida com vida artificial. E que explica porque é que aquele gestor da NASA foi parar ao meu escritório. Porque a ideia era que, com conceitos destes, talvez possamos de facto fabricar uma forma de vida.

E se vos perguntardes a vós mesmos, "Mas o que é a vida artificial?", deixem-me guiar-vos numa visita relâmpago à história de como tudo isto aconteceu. E tudo começou há algum tempo atrás quando alguém escreveu um dos primeiros vírus de computador bem sucedidos. E para aqueles de entre vós que não são suficientemente velhos, não tendes ideia de como esta infecção funcionava -- concretamente, através destas disquetes. Mas o que é interessante acerca das infecções destes vírus de computador é que, se olharmos para a taxa a que a infecção avançava, aparece este comportamento com picos a que estamos acostumados num vírus da gripe. E é de facto devido a esta corrida ao armamento entre hackers e designers de sistemas operativos que as coisas avançam e retrocedem. E o resultado é uma espécie de árvore da vida destes vírus, uma filogenia que se parece muito com o tipo de vida a que estamos habituados, pelos menos ao nível dos vírus.

Então, trata-se de vida? Quanto a mim, não. Porquê? Porque estas coisas não evoluem por si mesmas. De facto, têm hackers a escrevê-las. Mas a ideia foi rapidamente levada um pouco mais longe quando um cientista a trabalhar no Instituto Científico decidiu, "Porque não tentamos embalar estes pequenos vírus em mundos artificiais dentro do computador e os deixamos evoluir?" Foi Steen Rasmussen. E ele desenhou este sistema, que realmente não funcionou, porque os vírus estavam constantemente a destruir-se uns aos outros. Mas houve outro cientista que tinha estado a observar isto, um ecologista. E ele foi para casa e disse, "Sei como resolver isto." E escreveu o sistema Tierra, e, no meu livro, é de facto um dos primeiros verdadeiros sistemas vivos artificiais -- excepto pelo facto que aqueles programas não se desenvolveram realmente em complexidade.

Então, tendo visto o seu trabalho, e trabalhado um pouco nisto, foi aqui que eu entrei. E decidi criar um sistema que tem todas as propriedades necessárias para vermos a evolução da complexidade, problemas mais e mais complexos constantemente evoluindo. E claro, já que eu não sei realmente escrever código, tive ajuda. Tive dois estudantes universitários do California Institute of Technology a trabalhar comigo. Este é o Charles Offria, à esquerda, e o Titus Brown, à direita. Agora são, na verdade, respeitáveis professores na Michigan State University, mas posso assegurar-vos que, naqueles tempos, não éramos uma equipa respeitável. E sinto-me muito feliz que nenhuma foto sobreviva dos três juntos seja onde for.

Mas como é este sistema? Bem, na verdade não posso entrar em detalhes, mas o que vêm aqui são algumas das entranhas. Mas aquilo que queria focar é este tipo de estrutura de população. Estão aqui cerca de 10.000 programas aqui. E todas as diferentes estirpes têm diferentes cores. E como podem ver aqui, há grupos que estão a crescer em cima uns dos outros, porque se estão a espalhar. Sempre que um programa é melhor a sobreviver neste mundo, devido a alguma mutação que tenha adquirido, vai-se espalhar sobre os outros e levá-los à extinção.

Então vou mostrar-vos um filme onde vão ver esse tipo de dinâmica. E estes tipos de experiências são iniciadas com programas que nós próprios escrevemos. Escrevemos o nosso próprio material, replicamo-lo, e temos muito orgulho em nós próprios. E pomo-los lá dentro, e o que se vê imediatamente é que há ondas e ondas de inovação. A propósito, isto está muito acelerado, por isso é como mil gerações por segundo. Mas imediatamente o sistema fica tipo, "Que raio de pedaço de código estúpido era aquele? Isto pode ser melhorado de tantas maneiras tão depressa." Então vê-se ondas de novos tipos dominando os outros tipos. E este tipo de actividade prolonga-se por bastante tempo, até que as principais coisas mais fáceis já foram adquiridas por estes programas. E então vê-se uma espécie de estase a acontecer em que o sistema basicamente espera por um novo tipo de inovação, como este, que se irá espalhar sobre todas as anteriores inovações e irá apagar os genes que havia anteriormente, até que um novo tipo de nível mais elevado de complexidade tenha sido alcançado. E este processo continua e continua e continua.

Então, o que vemos aqui é um sistema que vive muito da forma a que estamos habituados a ver a vida. Mas aquilo que o pessoal da NASA me perguntou realmente foi, "Estes tipos têm uma bioassinatura? Podemos medir este tipo de vida? Porque se pudermos, talvez tenhamos uma hipótese de realmente descobrirmos vida noutro lugar sem estarmos a ser parciais em coisas como os aminoácidos." Então eu disse, "Bem, talvez possamos construir uma bioassinatura baseada na vida como um processo universal. De facto, talvez possa usar os conceitos que eu desenvolvi para poder captar o que um sistema vivo simples poderia ser."

E aquilo a que eu cheguei -- primeiro tenho de fazer uma introdução sobre a ideia, e talvez isso sirva como um detector de significado, em vez de um detector de vida. E a forma de conseguirmos fazer isso -- gostaria de descobrir como posso distinguir texto que foi escrito por um milhão de macacos, do texto que está nos nossos livros. E gostaria de o fazer de tal forma que que não fosse realmente necessário ler a linguagem, porque tenho a certeza que não ia ser capaz de o fazer. Desde que saiba que existe algum tipo de alfabeto. Então aqui estaria um gráfico de frequência de quão frequentemente se encontraria cada uma das 26 letras do alfabeto num texto escrito por macacos aleatórios. E obviamente cada uma dessas letras surge com uma frequência aproximadamente igual.

Mas se agora olharmos para a mesma distribuição em textos de Inglês, é este o gráfico. E digo-vos, este resultado é bastante consistente nos vários textos de Inglês. E se olhar para textos de Francês, tem um aspecto ligeiramente diferente, ou para Italiano, ou Alemão. Todas têm o seu próprio tipo de frequência de distribuição, mas é consistente. Não importa se o texto é sobre política ou ciência. Não importa se é um poema ou se é um texto matemático. É uma assinatura consistente, e é bastante estável. Desde que os nossos livros sejam escritos em Inglês -- porque as pessoas os estão a reescrever e recopiar -- estará lá.

Então isso inspirou-me a pensar sobre, bem, e se eu tentar usar esta ideia não para detectar textos aleatórios, de textos com significado, mas antes detectar o facto de que existe significado nas biomoléculas que constituem a vida. Mas primeiro tenho de perguntar: o que são estes elementos constituintes, como o alfabeto, estes elementos que vos mostrei? Bem, acontece que temos muitas alternativas diferentes para este conjunto de elementos constituintes. Podemos usar aminoácidos, podemos usar ácidos nucleicos, ácidos carboxílicos, ácidos gordos. De facto, a química é extremamente rica, e o nosso corpo usa uma grande quantidade dela.

Então, para testar esta ideia, primeiro demos uma olhadela aos aminoácidos e alguns outros ácidos carboxílicos. E aqui está o resultado. Aqui está, de facto, o que se obtém se, por exemplo, se olhar para a distribuição dos aminoácidos num cometa ou no espaço interestrelar ou, de facto, num laboratório, em que se assegurou que na nossa sopa primordial não existe lá nada vivo. O que se descobre é sobretudo glicina e depois alanina e existem alguns vestígios de outros elementos. Isto é também muito consistente -- o que se encontra em sistemas como a Terra em que existem aminoácidos, mas não existe vida.

Mas imaginem que pegam num pouco de terra e escavam através dela e depois colocam estes espectrómetros, porque há bactérias por toda a parte; ou que recolhem água em qualquer lugar na Terra, porque está a fervilhar de vida, e fazem a mesma análise; o espectro parece completamente diferente. Claro, há na mesma glicina e alanina, mas de facto, este são elementos pesados, estes aminoácidos pesados, estão a ser produzidos porque são valiosos para o organismo. E alguns outros que não são usados no conjunto de 20, não aparecerão de todo em nenhum tipo de concentração. Isto também se revela extremamente consistente. Não importa que tipo de sedimento se usa para raspar, seja bactérias ou quaisquer plantas ou animais. Onde quer que haja vida, iremos ter esta distribuição, por oposição àquela distribuição. E é detectável não apenas em aminoácidos.

Agora podem perguntar: bem, e quanto aos Avidianos? Os Avidianos são os habitantes ("denizens") deste mundo de computador onde são perfeitamente felizes replicando-se e desenvolvendo-se em complexidade. Então esta é a distribuição que se obtém se, de facto, não houver vida. Eles têm cerca de 28 destas instruções. E se tivermos um sistema em que eles são substituídos uns pelos outros, é como os macacos a escrever numa máquina de escrever. Cada uma destas instruções surge com frequência aproximadamente igual. Mas se agora tomarmos um conjunto de tipos em replicação como no vídeo que viram, tem este aspecto. Então aqui estão algumas instruções que são extremamente valiosas para estes organismos, e a sua frequência vai ser alta. E há na verdade algumas instruções que apenas se usa uma vez, ou nem isso. As instruções ou são venenosas ou devem realmente ser usadas a menos de um nível abaixo de aleatório. Neste caso, a frequência é mais baixa. E agora podemos ver, é esta realmente uma assinatura consistente? Posso dizer-vos que na verdade é, porque neste tipo de espectro, tal como o que viram nos livros, e tal como o que viram nos aminoácidos, não importa realmente como se muda o meio ambiente, é muito consistente; vai reflectir o meio ambiente.

Vou então mostrar-vos agora uma pequena experiência que fizemos. E tenho de vos explicar, a parte de cima deste gráfico mostra aquela distribuição da frequência de que falei. Daqui, de facto, trata-se do meio ambiente sem vida em que cada instrução ocorre com frequências iguais. E aqui em baixo, mostro, de facto, o taxa de mutação no meio ambiente. E começo por uma taxa de mutação tão alta que, mesmo se introduzíssemos um programa de replicação que de outra forma se desenvolveria alegremente até preencher o mundo inteiro, se o introduzíssemos, sofreria uma mutação e morreria imediatamente. Então, não há vida possível a este nível de taxa de mutação. Mas agora vou lentamente descer a temperatura, por assim dizer, e então há este limiar de viabilidade em que agora seria possível a um replicador realmente viver. E na verdade, iremos introduzir estes tipos naquela sopa a toda a hora.

Então vamos ver qual o aspecto disso. Primeiro, nada, nada, nada. Muito quente, muito quente. Agora o limiar de viabilidade é atingido, e a distribuição da frequência mudou dramaticamente e, de facto, estabiliza. E agora o que eu fiz foi, estava a ser mauzinho, voltei a aumentar a temperatura uma e outra vez. E claro, atinge o limiar da viabilidade. E estou a mostrar-vos isto de novo porque é tão lindo. Acerta-se no limiar da viabilidade. A distribuição muda para "vivo!" E então, assim que se acerta no limiar em que a taxa de mutação é tão alta que não é possível a auto-reprodução, não se pode copiar a informação e passá-la à descendência sem fazer tantos erros que a capacidade de replicar-se desaparece. E então a assinatura perde-se.

O que aprendemos com isto? Bem, penso que aprendemos vários coisas com isto. Uma delas é que, se somos capazes de pensar sobre a vida em termos abstractos -- e não estamos a falar de coisas como as plantas, e não estamos a falar de aminoácidos, e não estamos a falar de bactérias, mas pensamos em termos de processos -- então poderemos começar a pensar sobre a vida, não como algo assim tão especial na Terra, mas algo que, de facto, poderia existir em qualquer lado. Porque realmente apenas tem a ver com estes conceitos de informação, de armazenamento de informação no interior de substratos -- qualquer coisa: bits, ácidos nucleicos, qualquer coisa que seja um alfabeto -- e o assegurar de que há algum tipo de processo para que esta informação possa ser armazenada por muito mais tempo do que poderíamos esperar que fossem as escalas de tempo para a deterioração da informação. E se o conseguirmos fazer, então temos vida.

Então a primeira coisa que aprendemos é que é possível definir vida exclusivamente em termos de processos, sem fazer qualquer referência ao tipo de coisas que nos são caras, no que toca ao tipo de vida na Terra. E isto, de certo modo, retira-nos de novo, como todas as nossas descobertas científicas, ou muitas delas -- é este contínuo destronamento do homem -- de como pensamos que somos especiais porque estamos vivos. Bem, conseguimos criar vida. Conseguimos criar vida no computador. Concedo, é limitada, mas aprendemos o que é preciso para realmente construí-la. E assim que temos isso, então deixa de ser uma tarefa tão difícil dizer, se compreendermos os processos fundamentais que não se referem a nenhum substrato em particular, então podemos ir e tentar outros mundos, descobrir que tipo de alfabetos químicos lá estarão, descobrir o suficiente sobre a química normal, a geoquímica do planeta, para que saibamos como é que esta distribuição seria na ausência de vida, e então procurar por grandes desvios a isso -- isto aqui a sobressair, que diz, "Este químico não devia mesmo estar aqui." Bem, não sabemos que há vida então, mas poderíamos dizer, "Bem, ao menos vou ter de olhar com muita precisão para este químico para ver de onde ele vem." E essa talvez seja a nossa hipótese de realmente descobrir vida quando não a podemos observar visivelmente.

E então essa é realmente a única mensagem para levarem para casa que tenho para vós. A vida pode ser menos misteriosa do que aquilo que fazemos dela quando tentamos pensar em como seria noutros planetas. E se removermos o mistério da vida, então penso que é um pouco mais fácil para nós pensar acerca de como vivemos, e como talvez não sejamos tão especiais como sempre pensamos que somos. E vou deixar-vos com isto.

E muito obrigado.

(Aplausos)