Christoph Adami: Tìm sự sống ngoài sức tưởng tượng

Tôi có một nghề nghiệp khá lạ. Tôi biết điều đó vì mọi người gặp tôi, giống như các đồng nghiệp, và nói, "Chris này, anh có một công việc thật lạ lùng." (tiếng cười) Và tôi hiểu ý họ, vì tôi đã bắt đầu sự nghiệp của mình bằng việc làm một nhà vật lý thuyết nguyên tử. Và tôi đã suy nghĩ về hạt quark và gluon và những vụ va chạm ion mạnh, khi tôi mới 14 tuổi. Không phải, lúc đó tôi không 14 tuổi. Nhưng sau đó, tôi thực sự có riêng một phòng thí nghiệm trong phòng sinh học thần kinh máy tính, và tôi không làm bất kỳ sinh học thần kinh nào. Sau đó, tôi làm về gen tiến hóa, và sinh học hệ thống.

Nhưng tôi sẽ nói với quý vị về một thứ khác trong ngày hôm nay. Tôi sẽ kể với quý vị về việc tôi đã biết về sự sống như thế nào. Và tôi thực ra đã là kĩ sư hàng không vũ trụ gian. Tôi không thực sự là kĩ sư hàng không vũ trụ gian, nhưng tôi đang làm tại Phòng thí nghiệm Phản lực ở bang California đầy nắng ấm, nhưng giờ thì tôi ở vùng Tây Trung Bộ với thời tiết lạnh. Nhưng tôi hứng thú với trải nghiệm này. Một ngày nọ, người quản lý của NASA tới văn phòng tôi, ngồi xuống và nói, "Xin anh cho biết, làm cách nào chúng ta tìm thấy sự sống ngoài Trái đất?" Tôi rất bất ngờ, vì tôi thực ra được thuê làm về tính toán lượng tử. Nhưng tôi đã có một câu trả lời hay. Tôi nói, "Tôi không biết" Và ông ấy nói với tôi, "Dấu hiệu sinh học, chúng tôi cần tìm dấu hiệu sinh học." Và tôi nói, "Đó là gì?" Ông ta nói, "Đó là bất kỳ hiện tượng có thể định lượng cho phép chúng ta chỉ ra sự tồn tại của sự sống." Và tôi nói, "Vậy à? Vì cái đó rất dễ mà? Ý tôi là chúng ta có sự sống. Sao chúng ta không áp dụng một định nghĩa, giống như là, một định nghĩa giống Tòa án Tối cao về sự sống?"

Và sau đó tôi suy nghĩ một chút về việc này và nói, "Dễ như vậy sao? vậy nếu bạn thấy một thứ như thế này thì được rồi, tôi sẽ gọi đó là sự sống - chắc chắn là thế. Nhưng có một thứ thế này " Và ông ta nói tiếp"Đó cũng là sự sống. Tôi biết thế mà" Trừ phi các bạn cho rằng sự sống được định nghĩa bởi những thứ đã chết, bạn sẽ không may mắn với điều này, bởi nó thực sự là một sinh vật rất kì lạ. Nó phát triển tới giai đoạn trưởng thành như vậy và rồi trải qua một giai đoạn Benjamin Button, và cứ thế trở lại như cũ cho đến khi nó lại là một tế bào nhỏ bé. và thực tế là lại lớn lên, rồi nhỏ lại và lớn lên-- cứ như vậy-- và không bao giờ chết. Đó thực ra là sự sống, nhưng thực sự lại không phải là cái mà chúng ta tưởng là sự sống và rồi bạn nhìn thấy một thứ như thế này Và ông ta đã như thế này" Chúa ơi, sao lại có loại sự sống như vậy?" Có ai biết không ? Nó thực tế không phải sự sống mà là một tinh thể.

Một khi các bạn bắt đầu nhìn và nhìn vào những thứ nhỏ hơn-- thì người này đã viết cả một bài báo nói rằng," Này, đó chính là vi khuẩn đấy." Trừ phi, bạn nhìn kĩ hơn một chút, bạn có thể thấy rằng nó quá nhỏ để là một thứ gì tương tự như vậy. Vậy nên ông ta bị thuyết phục, nhưng, thực tế, phần lớn mọi người không như vậy. Và rồi, tất nhiên, NASA đã có một thông báo lớn, và Tổng thống Clinton đã có một cuộc họp báo, về khám phá kì diệu về sự sống trong một thiên thạch từ sao Hỏa. Tuy nhiên, ngày nay điều này vẫn đang được tranh cãi gay gắt. Nếu bạn hiểu về những bức ảnh này, thì bạn sẽ nhận ra rằng, trên thực tế, nó không hề đơn giản. Có thể tôi thực sự rất cần một định nghĩa về sự sống để làm rõ sự khác biệt đó.

Vậy thì sự sống có thể được định nghĩa không? Nếu có thì chúng ta sẽ làm thế nào? Vâng tất nhiên, bạn có thể dùng Bách Khoa toàn thư nước Anh và lật tới vần L. Không tất nhiên là bạn sẽ không làm như vậy, bạn sẽ gõ nó trên Google. Và bạn có thể tìm thấy cái gì đó. Và cái bạn có thể tìm thấy-- và bất cứ định nghĩa nào mà chúng ta đã quen với, bạn sẽ bỏ nó đi. Và bạn sẽ nảy ra một thứ như thế này. Và nó đề cập tới một thứ vô cùng phức tạp với rất rất nhiều khái niệm. Ai lại có thể viết ra một thứ phức tạp và rắc rối và điên rồ như thế? Nhưng nó thực tế lại là các khái niệm rất rất rất quan trọng đấy. Tôi chỉ nhấn mạnh một số từ và nêu ra định nghĩa như sau dựa trên những thứ mà không dựa trên amino acid hay bất cứ thứ gì mà chúng ta vẫn biết, mà chỉ dựa trên những quá trình. Và nếu bạn xem xét nó, đây là điều tôi đã viết trong một cuốn sách về các dạng sống nhân tạo. Và điều này giải thích tại sao giám đốc NASA đã tới văn phòng của tôi. Vì ý tưởng là, với những khái niệm như thế, chúng ta có thể sản xuất một dạng sống.

Nếu bạn tự hỏi mình, "Sự sống nhân tạo là cái quái gì ?", hãy để tôi đưa bạn đi một chuyến đi lốc xoáy về việc làm cách nào những thứ này xảy ra. Nó xảy ra cũng lâu rồi khi một người nào đó đã tạo ra thành công một trong những loại virus máy tính đầu tiên. Đối với những người trong số các bạn còn quá trẻ, các bạn không thể có bất cứ một ý niệm gì về cách mà sự lây nhiễm này hoạt động-- qua những chiếc đĩa mềm. Nhưng điều thú vị về sự lây nhiễm những lại virus máy tính này là, nếu bạn thấy tốc độ mà chúng lây nhiễm, chúng cho thấy hành vi dữ dội mà bạn đã thấy ở virus cảm cúm. Và điều này thực tế là do sự chạy đua vũ trang giữa những tên hacker và những người thiết kế hệ thống điều hành mà mọi thứ cứ thay đổi liên tục. Và kết quả là sự phát triển của đời sống của những loại virus này, giống như sự phát sinh loài. tương tự như dạng sự sống mà chúng ta đã biết, ít nhất là ở cấp độ virus.

Vậy đó có được coi là sự sống? Theo tôi được biết thì không. Tại sao?Vì thực thể này không tự nó phát triển. Thực tế thì những hacker đã lập trình nên chúng. Nhưng ý tưởng này đã nhanh chóng được cân nhắc sâu sa hơn khi một nhà khoa học làm việc tại Viên Khoa học quyết định, "Tại sao chúng ta không gói gọn những con virus nhỏ này trong thế giới nhân tạo bên trong máy tính và để chúng phát triển?" Và đây là Steen Rasmussen. Ông đã thiết kế ra hệ thống này, nhưng nó thực sự không hoạt động, vì những con virus của ông ý thực tế là tàn phá lẫn nhau. Nhưng có một nhà khoa học khác cũng theo dõi điều này, một nhà sinh thái học Và ông ý về nhà và nói"Tôi biết cách chữa nó." Và ông ta đã viết hệ Tiera , trong cuốn sách của tôi, thực tế là một trong những hệ thống sự sống nhân tạo đầu tiên-- ngoại trừ việc những chương trình này không thực sự phát triển về mức độ phức tạp.

Nên quan sát việc này,nghiên cứu một chút về chúng và đây là lúc tôi bắt tay vào Và tôi đã quyết định tạo ra một hệ thống có tất cả các thành phần cần thiết để quan sát được sự tiến hóa của mức độ phức tạp, càng nhiều các vấn đề phức tạp tiến hóa liên tục xuất hiện. và tất nhiên,vì tôi không biết lập trình, tôi được trợ giúp trong việc này tôi có hai sinh viên đại học tai Học viện Khoa học Kĩ thuật California làm việc với tôi. Bên tay trái là Charles Offria , và bên tay phải là Titus Brown. Họ bây giờ đã là những giáo sư có danh tiếng tại Đại học Michigan, nhưng tôi có thể đảm bảo với các bạn rằng, trở lại những ngày trước kia, chúng tôi không phải là một đội có tiếng. Và tôi thực sự hạnh phúc vì không có bức ảnh nào còn sót lại mà có cả 3 chúng tôi chụp chung.

Nhưng hệ thống này trông như thế nào? Tôi không thể đi vào chi tiết, nhưng những gì mà các bạn thấy ở đây là những phần thiết yếu nhất. Nhưng cái mà tôi muốn tập trung vào là loại cấu trúc tập thể này. Có khoảng 10,000 chương trình ở đây. Và tất cả những mối khác nhau có màu khác nhau. Và bạn có thấy rằng có những nhóm phát triển trên những nhóm khác, vì chúng đang lan rộng. Bất cứ khi có một chương trình nó có thể phát triển tốt hơn trong thế giới đó, vì cho dù nó có bất kì sự biến đổi nào, nó cũng sẽ lan rộng ra tất cả những cái khác và khiến cho những cái khác tuyệt chủng.

Vì thế tôi sẽ cho các bạn xem một đoạn phim về sự vận động đó. Và hình thức thử nghiệm này được khởi đầu với chương trình mà chúng tôi tự viết. Chúng tôi tự viết nó, tự nhân bản nó, và rất tự hào về bản thân chúng tôi. Và chúng tôi thử nghiệm nó, và cái mà bạn sẽ nhìn ngay sau đây là luôn luôn có làn sóng đổi mới. Nhân tiện. nó đã được tăng tốc cao, nên nó có vẻ như có cả nghìn thế hệ trong một giây. Tuy nhiên, ngay lập tức hệ thống này sẽ như thể, "Có loại mã lệnh nào lại như thế này?" Nó có thể được cải tiến bằng rất nhiều cách một các nhanh chóng." Các bạn có thể thấy có rất nhiều làn sóng các thế hệ mới tràn vào các loại đã có. Và chuyển động này diễn ra trong một khoảng thời gian, cho đến khi những thứ chính đã được thu lại bởi chương trình. Và sau đó thì bạn thấy có một dạng như sự ứ lại tràn lên khi mà hệ thống sẽ chờ cho một dạng mới , như cái này, sẽ lan ra ra tất cả các đổi mới đã có từ trước và xóa đi các gen đã có từ trước, cho đến khi đạt tới một cấp độ phức tạp cao hơn. Và quá trình này cứ diễn ra liên tục.

Những gì chúng ta quan sát thấy ở đây là một hệ thống sống theo một cách rất giống với cách mà chúng ta quen với sự sống. Nhưng cái mà NASA đã hỏi tôi thực sự là, "Có phải chúng có một dấu hiệu sinh học? Liệu chúng ta có thể đo được dạng sự sống này? Vì nếu chúng ta có thể, có thể chúng ta có cơ hội tìm ra sự sống ở một nơi nào đó mà không định kiến về những thứ như amino acid." Vậy thì tôi nói," có lẽ chúng ta nên xây dựng một dấu hiệu sinh học dựa trên sự sống như một quá trình tổng thể. Thực tế, có lẽ nó nên tận dụng những khái niệm mà tôi đã phát triển để thu được một hệ thống sự sống đơn giản sẽ như thế nào."

Và thứ mà tôi đã nảy ra -- trước hết tôi phải giới thiệu với các bạn ý tưởng này, và có lẽ nó như một máy phát hiện ý nghĩa, hơn là máy phát hiện sự sống. Và cái cách mà chúng tôi làm điều đó -- Tôi muốn xem xem bằng cách nào mà tôi có thể phân biệt đoạn văn được viết bởi cả triệu con khỉ, với đoạn văn được viết trong cuốn sách của chúng tôi. Và tôi muốn thực hiện điều đó theo cái cách mà tôi không nhất thiết phải biết đọc ngôn ngữ đó, vì tôi biết rằng tôi cũng không thể làm như vậy. Miễn là tôi biết tới có một hệ thống chữ cái như vậy. đây sẽ là biểu đồ tần suất về mức độ mà bạn tìm thấy mỗi chữ cái trong bảng chữ cái 26 chữ trong một đoạn văn được viết bởi những con khỉ bất kì. Và rõ ràng là mỗi chữ cái này xuất hiện với tần suất khá giống nhau.

Nhưng nếu bạn nhìn vào sự phân bố chữ cái trong một đoạn văn Tiếng Anh, nó y như vậy. Và tôi có thể nói với các bạn rằng, điều này rất phổ biến trong những đoạn văn Tiếng Anh. Và nếu bạn nhìn vào một đoạn văn tiếng Pháp, nó sẽ hơi khác một chút, hay tiếng Ý, tiếng Đức. Chúng đều có tần suất phân bố riêng biệt, nhưng rất phổ biến. Không kể nó nói về chính trị hay khoa học. Không kể nó là thơ hay một đoạn về toán học. Nó là một dấu hiệu rất mạnh, và rất ổn định. Miễn là những quyển sách của chúng tôi được viết bằng tiếng Anh -- vì mọi người vẫn đang viết lại nó và sao chụp lại -- nó sẽ vẫn như thế.

Điều này khiến tôi nghĩ tới, điều gì sẽ xảy ra nếu tôi cố gắng sử dụng ý tưởng này không phải với mục đích phát hiện ra những đoạn trích bất kì từ những đoạn có ý nghĩa, mà để phát hiện ra những ý niệm có ý nghĩa trong những phần tử cấu thành nên sự sống. Nhưng đầu tiên tôi phải hỏi: những khối , như là bảng chữ cái, nguyên tố mà tôi cho các bạn xem là gì? Hóa ra chúng ta có rất nhiều phương án khác nhau cho nhưng khối đó. Chúng ta có thể dùng amino acid, dùng nucleic acid,carboxylic acids,và acid béo. Thực tế, hóa học rất phong phú và cơ thể ta đang sử dụng nó rất nhiều.

Vậy nên chúng tôi, để kiểm nghiệm ý tưởng này, đầu tiên kiểm tra amino acid và một số carboxylic acids. Và đây là kết quả. Đây là những thứ bạn có được nếu bạn, ví dụ, xem sự phân bố của các amino acid trên một sao chổi hay trong khoảng không gian giữa các ngôi sao hay thực tế là ở trong một phòng thí nghiệm, nơi mà bạn chắc chắn rằng ở tình trạng nguyên thủy không có bất cứ một thứ tạp chất sống nào. Thứ bạn tìm thấy phần lớn là glycine và rồi alanine và có một số dấu vết của một số nguyên tố khác. Nó cũng rất mạnh -- thứ mà bạn tìm thấy trong những hệ thống như Trái Đất nơi mà có amino acid, nhưng không có sự sống.

Giả sử bạn lấy một ít bụi bẩn và đào sâu và nó và rồi đặt nó vào những cái máy phổ này, vì có vi khuẩn ở khắp mọi nơi; hay như bạn mang nước đi khắp nơi trên Trái Đất, vì nó có đầy ắp sự sống, và bạn thực hiện những phân tích tương tự; hình ảnh sẽ hoàn toàn khác biệt. Tất nhiên sẽ vẫn có glycine và alanine, nhưng thực tế thì có rất nhiều nguyên tố nặng nữa, những amino acid nặng này, mà được sản sinh ra bởi vì nó có giá trị đối với sinh vật. Và một số cái khác mà không được sử dụng trong bộ 20, chúng sẽ thậm chí không xuất hiện dưới bât kì dạng cô cạn nào. Điều này vì thế cũng rất tràn đầy sức sống. Không kể bất kì loại cặn nào mà bạn xay nghiền ra, cho dù nó là vi khuẩn hay thực vật, động vật gì. Bất cứ nơi đâu có sự sống, bạn cũng sẽ có sự phân bố này, đối nghịch với sự phân bố kia. Nó được tìm thấy không chỉ ở amino acid.

Bây giờ bạn có thể hỏi: thế còn những Avidian thì sao? Avidians là những công dân của thế giới máy tính nơi mà chúng hoàn toàn sao lại và phát triển về mức độ phức tạp. Vậy đây là sự phân bố mà bạn có được khi mà thực tế là không có sự sống. Có khoảng 28 loại cấu trúc này. Và nếu bạn có một hệ thống mà chúng bị thay thế cái này bởi cái khác, nó như là những con khỉ đánh máy . Mỗi cấu trúc xuất hiện với tần suất tương đối tương đương. Nhưng nếu bạn lấy một bộ bản sao như ở trong video mà bạn xem, nó trong như thế này. Vậy thì có một số những cấu trúc mà cực kì có giá trị với sinh vật, và tần suất của chúng sẽ rất cao. Thực tế thì có một số cấu trúc mà bạn chỉ sử dụng duy nhất có một lần. Chúng hoặc độc hại hoặc thực sự cần được sử dụng ở một cấp độ nào ít hơn mức độ bất kì . Trong trường hợp này, tần suất thấp hơn. các bạn có thể thấy, có phải nó là một dấu hiệu tràn đầy sự sống? Thực sự là nó có, bởi loại quang phổ này, như bạn đã nhìn thấy trong sách, và cũng như thứ mà bạn đã quan sát ở amno acid, không kể bạn có thay đổi môi trường hay không, nó rất mạnh, nó sẽ phản ánh môi trường.

Bây giờ tôi sẽ cho các bạn thấy một ít thí nghiệm mà chúng tôi đã làm. và tôi phải giải thích cho các bạn rằng, đỉnh của biểu đồ này cho thấy sự phân bố tần suất mà tôi đã nói tới Trên thực tế thì đây là môi trường không sự sống nơi mà mỗi cấu trúc xảy ra ở một tần sất tương đương. Và dưới đây, tôi cho các bạn thấy tỉ lệ biến đổi trong môi trường. Và tôi bắt đầu ở một mức độ biến đổi khá cao mà thậm chí nếu bạn giảm đột ngột chương trình sao bản nó vẫn sẽ tiếp tục phát triển để lấp đầy cả thế giới, nếu bạn thả nó vào, nó sẽ biến đổi tới chết ngay lập tức. Vậy thì không có sự sống tồn tại tại mức độ biến đổi đó. Nhưng rồi tôi sẽ từ từ giảm nhiệt độ tới ngưỡng cửa của sự sống nơi mà phù hợp cho bản sao có thể sống. Và chúng ta sẽ thả anh chàng này vào bát súp đó.

Vậy thì hãy xem chuyện gì xảy ra. Đầu tiên, không có gì, không có gì, không có gì. Quá nóng, quá nóng. Bây giờ thì ngưỡng của sựu sống đã đạt tới, và tần suất phân bố đã biến đổi nhanh chóng và ổn định. Điều mà tôi đã làm là,tôi đã hơi ác, tôi lại tăng nhiệt độ lên. và tất nhiên nó chạm ngưỡng sự sống. Và tôi chỉ muốn cho các bạn thấy một lần nữa vì nó khá đẹp. Bạn chạm tới ngưỡng sống. Sự phân bố thay đổi sang "sống" và rồi bạn lại chạm ngưỡng sống nơi mà mức biến đổi quá lớn mà bạn không thể tự tái tạo, không thể sao thông tin chuyển tới cho con cái của bạn mà không có quá nhiều lỗi đấy là khả năng sao của bạn đã biến mất. Và dấu hiệu bị mất.

Chúng ta có thể rút ra gì từ điều đó? Tôi nghĩ rằng chúng ta đã học được nhiều điều từ đó. Một trong số đó là, nếu chúng ta có thể nghĩ về sự sống theo một cách trừu tượng -- và chúng ta không nói về những thứ như thực vật, và chúng ta không nói về amino acid, và cũng không về vi khuẩn, mà chúng ta nghĩ về những quá trình -- vậy thì chúng ta bắt đầu quan niệm về sự sống, không phải như một thứ đặc biệt nào đó chỉ thuộc về Trái Đất, mà như một thứ tồn tại ở khắp mọi nơi. Vì nó chỉ liên quan tới những khái niệm thông tin, việc lưu trữ thông tin trong cơ sở thể chất -- bất cứ thứ gì: bit, nucleic acid, bất kì thứ gì mà là chữ cái -- và đảm bảo rằng có một số quá trình mà thông tin có thể được lưu trữ lâu hơn mà bạn nghĩ về thời gian để thông tin bị phân hủy. Và nếu mà bạn có thể làm như vậy, vậy thì bạn đã có sự sống.

Vậy thì thứ đầu tiên bạn học được là hoàn toàn có thể định nghĩa sự sống về phương diện quá trình thôi, mà không phải đè cập tới những thứ mà chúng ta quan tâm, như là dạng sống trên Trái Đất là gì. Và nó lại loại bỏ chúng ta, như tất cả các khám phá khoa học, nhiều trong số chúng -- nó là sự liên tục phế truất con người -- về sự đặc biệt mà chúng ta nghĩ tới chúng ta vì chúng ta sống Chúng ta có thể tạo ra sự sống.Chúng ta có thể tạo sự sống trong máy tính. Cho rằng nó hữu hạn, nhưng chúng ta cũng đã hiểu được rằng bằng cách nào mà nó có thể xây dựng nên. Chúng ta hiểu rằng, đó không còn là một điều khó khăn nữa nếu chúng ta hiểu bản chất quá trình mà không đề cập tới bất kì cơ sở cụ thể nào, vậy chúng ta có thể ra ngoài và tìm kiếm những thế giới khác, xem liệu có chữ cái hóa học nào đang ở đó, tìm hiểu đủ về hóa học thường rồi, địa hóa của hành tinh này, để chúng ta có thể biết được sự phân bố này như thế nào mà không có sự sống, và tìm kiếm sự lệch lạc khỏi nó -- mà khẳng định rằng, "Hóa chất này không thể ở đây." Chúng ta không biết có sự sống ở đó, nhưng chúng ta có thể nói, "Ít nhất thì tôi sẽ cân nhắc kĩ càng chính xác hóa chất này và xem nó từ đâu tới." Đó có thể là cơ hội của chúng ta để tìm kiếm sự sống mà chúng chúng ta có thể không thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Và đấy là thông điệp đáng nhớ duy nhất mà tôi muốn truyền tải tới các bạn. Sự sống có thể ít bí ẩn hơn thực tế mà chúng ta vẽ nó lên. khi mà chúng ta nghĩ về sự sống trên những hành tinh khác. Và nếu chúng ta loại bỏ đi sự bí ẩn của sự sống, thì tôi nghĩ rằng mọi thứ sẽ dề dàng hơn nhiều cho chúng ta khi nghĩ về cách mà chúng ta sống, và sự đặc biệt mà chúng ta có lẽ không phải như chúng ta vẫn hằng nghĩ. Đó là những điều tôi muốn truyền tải tới các bạn.

Cám ơn các bạn rất nhiều.

(Vỗ tay)