العثور على حياة لا نستطيع تخيلها

كيف نبحث عن مخلوقات فضائية تعيش اذا كان لو جد شيئ يشبه الحياة التي نعرفها؟ في مؤتمر تيداكس جامعة الينوي TEDxUIUC يعرض كريستوف ادامي كيف استخدم البحث في الحياة الاصطناعية-- البرامج ذاتية التكرار-- لكي يجد بصمة,علامة بيوليجية مُتحررة من افكارنا المسبقة عن ماهية الحياة

لدي مهنة غريبة

أعرف ذلك لأن الناس يأتون إلي, زملائي مثلاً

ويقولون ,"كريس, لديك مهنة غريبة."

(ضحك)

ويمكنني تفهُم وجهة نظرهم

لانني بدأت مهنتي

فيزيائي نووي نظري

وكنت مهتماً ب "كواركس" و " جلونس" (وهي جسيمات تحت ذرية في المادة)

تصادمات الأيونات الثقيلة

منذ كنت فقط في الرابعة عشر من عمري

لا ,لا, لم أكن في الرابعة عشر.

لكن بعد ذلك

امتلكت المختبر الخاص بي

في قسم حسابات الدماغ

ولم اكن اقوم بأي حسابات للدماغ

لاحقاً, عملت في الوراثة التطورية

وعملت في علم أحياء الانظمة "بيولوجيا الانظمة"

لكنني سوف اخبركم عن شيء اخر اليوم

سوف أخبركم

كيف تعلمتُ شيئاً عن الحياة

وكنت في الواقع عالم صواريخ

لم اكن في الواقع عالم صواريخ

لكنني كنت اعمل

في مختبرات الدفع النفاث

في كالفورنيا المشرقة حيث الطقس دافئ

بينما انا الاَن في منتصف المنطقة الغربية

وهي باردة الطقس

لكنها كانت تجربة مثيرة

في احد الايام حضر احد مُدراء وكالة ناسا لعلوم الفضاء الى مكتبي

جلس وقال

"هل يُمكن ان تُخبرنا,

كيف نبحث عن الحياة خارج الارض؟"

وكان ذلك مفاجئاً لي

لانه في الواقع تم توظيفي

لأعمل في حسابات الكم

لكن كان يوجد لدي اجابة جيدة.

قُلت, " لا علم لي"

فقال لي," آثار للحياة

يجب ان نبحث عن آثار للحياة"

فقلت, " وما هو ذلك؟"

فقال,"أي ظاهرة قابلة للقياس

تُمكننا من تحديد

وُجود الحياة."

فقلت ,"حقاً؟

أليس ذلك سهلاً؟

أعني , لدينا حياة.

هل يمكنك تطبيق التعريف,

على سبيل المثال, تعريف الحياة من جهة مشابهة للمحكمة العُليا؟"

وثم فكرت في الامر قليلاً, وقلت,

"حسناً,هل الامر بهذه السهولة؟

لانه,نعم,إذا رأيت شيئا كهذا

اذاً حسنا, سوف اسميه الحياة--

لا شك في ذلك.

لكن هنا شيئا ما."

وواصل هو,"حسنا تلك ايضاً حياة ,أعرف ذلك"

باستثناء,اذا فكرت في ان الحياة تُعرف ايضاً

بأنها الاشياء التي تموت

سوف تكون غير محظوظ بهذا الشيء

لان ذلك في الواقع كائن حي غريب

إنه ينمو الى مرحلة البلوغ هكذا

ويمر بمرحلة "بينجمن بوتون" الشيخوخة العكسية

ويعود للوراء وللوراء

حتى يصبح جنيناً مرة أخرى

ثم ينموا ثم يصغر ثم ينمو مرة اخرى-- مشابه للعبة يو يو--

ولا يموت ابداً

اذاً هي ايضاً حياة

لكنه في الواقع ليست كذلك

من منظور تعريفنا للحياة

ومن ثم عندما تشاهد شيئاً مثل ذلك

ويكون لسان الحال هو," يا إلهي ,ما هو ذلك الشكل للحياة؟"

هل يعرف اي احد؟

انها في الحقيقة ليست حياة, انها بلورة

حينما تبدأ تنظر وتنظر

في اشياء أصغر و أصغر --

هذا الشخص تحديداً

كتب مقالا وقال" تلك هي البكتيريا"

إلا انك اذا نظرت عن كثب

تُشاهد ,في الحقيقة,أن ذلك الشيء هو صغير جداً ليبدو كذلك.

وكان مقتنعاً

لكن في الواقع معظم الناس غير مقتنعين

ومن ثم ,بالطبع

وكالة ناسا كان لها ايضاً إعلان كبير

وقام الرئيس كلينتون بعمل مؤتمر صحفي

حول هذا الاكتشاف المُدهش

حول الحياة في نيزك مريخي

ما عدا انها في ايامنا هذه,ذلك متنازع عليه بشدة.

لو أخذت درساً من كل تلك الصور

تُدرك أن الامر ليس بهذه السهولة

رُبما أحتاج

الى تعريف للحياة

لكي اقوم بذلك النوع من التمييز

هل يُمكن تعريف الحياة؟

كيف تصل اليه

حسناً بالطبع,

تذهب الى الموسوعة البريطانية وتفتح على حرف "L"

لا,بالطبع لن تقوم بذلك, سوف تستخدم محرك البحث جوجل

ومن ثم يمكن ان تحصل على شيء ما

وماسوف تحصل عليه --

و أي شيء يُشير الى اشياء معتادين عليها

تلقيها بعيداً

وبعد ذلك ربما تصل الى شيء يشبه هذا

يقول أشياء معقدة

يحتوي الكثير والكثير من المفاهيم

من ذلك الذي يكتب شيئاً

مُلتف و معقد

وتافه مثل هذا؟

هي في الواقع مجموعه مهمة جداً جداً من المفاهيم

انا فقط أشير الى بعض الكلمات

و قول تعريف مثل ذلك

يعتمد على أشياء لا تستند

الاحماض الامينية

أو أي من الاشياء التي اعتدنا عليها

لكن يستند في الواقع الى العمليات فقط

إذا القيت نظرة على ذلك

كان ذلك في كتاب من تأليفي يتحدث عن الحياة الاصطناعية

وذلك يُفسر لماذا

كان ذلك المدير من وكالة ناسا في مكتي ليبدأ الحديث معي

لان الفكرة كانت ,في وجود مفاهيم كتلك

رُبما يُمكننا صُنع

نموذج للحياة

فإذا سألت نفسك

"ما المقصود بالحياة الاصطناعية؟"

دعوني اَخذكم في جولة سريعة

تُوضح كيف بدأ كل ذلك

وبدأ منذ فترة وجيزة

عندما كتب أحدهم

أحد أنجح فيروسات الحاسب الاَلي

ولأولئك الصغار في السن

لا تعلمون كيف كانت تتم العدوى

كان ذلك تحديداً عن طريق الاقراص المرنة

لكن الشيء المثير للاهتمام حول عدوى تلك الفيروسات

أنه إذا نظرت الى مُعدل

نجاح الاصابة

تُظهر سلوك شائك

يُشبه سلوك فيروسات الانفونزا

وذلك كان في الواقع بسبب سباق التسلُح

بين مخترقين الحواسيب ومصممي انظمة التشغيل

كان هناك عملية شد وجذب

والنتيجة كانت نوع من شجرة حياة

من تلك الفيروسات

سُلالة تُشابه كثيراً

ذلك النوع من الحياة الذي اعتدنا عليه,على المستوى الفيروسي على الأقل

هل نعتبر ذلك حياة؟ على حد علمي لا؟

لماذا؟ لأن تلك الأشياء لا تتطور من تلقاء ذاتها

في الواقع هُناك مُخترقين قاموا بكتابتها

لكن الفكرة تم التقدم بها قليلا

عندما قرر العلماء العاملين في المعهد العلمي

"لماذا لا نحاول حزم تلك الفيروسات الصغيرة

في العوالم الاصطناعية داخل الحاسوب

وندعها تتطور؟"

ذلك كان "ستين راسموسين"

وصمم هذا النظام لكنه لم ينجح

لأن الفيروسات كانت باستمرار تُدمر بعضها البعض.

لكن كان هناك عالم اَخر يُتابع هذا الامر, عالم بيئي

وعاد الى منزله و قال ,"أنا أعلم كيف أُصلح هذا الامر"

وكتب نظام "تيرا"

و,في كتابي, في الواقع أحد اوائل

ألانظمة الحية الاصطناعية الحقيقية

بإستثناء حقية أن تلك البرامح لا تنموا بشكل مُعقد

وبرؤية هذا الامر ينجح,عملتُ قليلاً عليه,

هذه اللحظة حيث فكرت

وقررت أن أُنشيء نظام

يحتوي على كل الخصائص الضرورية

لأصل الى التطور المُعقد

الكثير والكثير من المشاكل المُعقدة والمتطورة بشكل ثابت

وبالطبع بما أنني لا أعرف كيف أكتب البرامج,حصلت على مساعدة في هذا المجال

ساعدني اثنان من طلبة الدراسات العليا

في معهد كاليفورنيا للتكنلوجيا.عملا معي

هذا "شارلز اوفريا" على اليسار , و " تيتوس براون" على اليمين

كل منهم الاَن بروفيسور محترم

في جامعة ميتشغن

لكنني بإمكاني التأكيد لكُم أننا في ذلك الوقت

لم نكن فريقاً مُحترماً

وأنا سعيد أنه لا توجد أي صورة

تُظهرنا جميعاً بالقرب من بعضنا البعض.

لكن ما هو هذا النظام؟

حسناً لا يمكنني الخوض في التفاصيل

لكن ما تُشاهدونه هنا بعض الاحشاء

لكن ما أريد التركيز عليه

هو تلك النوعية من هيكل العينات

يوجد هُناك حوالي 10,000 برنامج

وكُل سُلالة مُختلفة مُلونة بلون مُختلف

وكما تُشاهدون هنا,هناك مجموعات تنموا فوق بعضها البعض

لانها مُنتشرة

في كل وقت هُناك برنامج

أفضل في إنقاذ العالم

بسبب اي من التحولات المُكتسبة,

سوف تنتشر فوق الأُخرى وتدفع الأخرى للانقراض

سوف اعرض عليكم فيديو يُمكنكم من رؤية تلك الديناميكية

تُبدأ تلك الانواع من التجارب

ببرامح كتبناها بأنفسنا

كتبنا الاشياء الخاصة بنا, كررناها

ونحن فخورون جداً بأنفسنا

ووضعناها معاً , وما تُشاهدونه فوراً

أنه يُوجد أمواج وأمواج من الإستحداث

بالمناسبة ,إنها مُتسارعة جداً

حوالي آلاف الاجيال في الثانية

لكن فورا يصبح لسان حال النظام

"أي نوع من البرامج الغبية هذا؟

يُمكن تطوير هذا بطرق مختلفة

وبسرعة"

تُشاهدون أمواج من الانواع الجديدة

تطغى على الانواع الأُخرى

وهذا النوع من النشاط يستمر لفترة

حتى نكتسب الاشياء الاساسية بواسطة تلك البرامج

وثم تلاحظون هناك نوع من الركود

حيث ينتظر النظام

نوع جديد من الابتكار مثل هذا

والذي ينتشر

ويطغى على كل ما سبقه

ويمحي الجينات السابقة,

حتى يتم الحصول على نوع جديد ذو مستوى اعلى من التعقيد

وتستمتر هذه العملية مراراً ومراراً ومراراً.

ما نُشاهده هنا

هو نظام يعيش

بالطريقة نفسها التي اعتدنا العيش بها

لكن ما سألني عنه موظفي وكالة ناسا

كان "هل تلك الاشياء

لديها بصمة حيوية؟

هل يمكننا قياس ذلك النوع من الحياة؟

لأنه اذا امكننا ذلك

رُبما أمكننا اكتشاف الحياة في مكان ما

بدون ان نكون مُتحيزين

لتلك الاحماض الامينية."

قُلت,"حسناً رُبما يجب ان نبني

بصمة حيوية

اعتماداً على الحياة كعملية شاملة

في الواقع رُبما استفاد

من المفهوم الذي طورته

فقط من اجل الوصول

لربما ، ماهية نظام الحياة البسيط."

والشيء الذي توصلت اليه--

يجب علي إعطاءكم متقدمة عن الفكرة,

ورُبما يكون ذلك كاشف للمعنى

بدلاً من كاشف للحياة

والطريقة الذي يجب ان نقوم بها بذلك--

اريد ان اعرف كيف يمكن ان أميز

الكتابة التي كُتبت عن طريق ملايين القرود

في مُقابل الكتابة الموجودة في كُتبنا

واريد ان اقوم ذلك بطريقة معينة

بحيث لا يتوجب علي معرفة اللغة

لانني متيقن انني لن استطيع قراءتها

على حد علمي يوجد هُناك أبجدية

سوف يكون هناك رسم تكراري

يبين معدل

ظهور كل حرف من حروف الابجدية ال 26

في الكتابة المكتوبة من قبل القرود

من الواضح ان كل من تلك الحروف

يظهر بنفس التكرار

لكن اذا نظرت الى نفس التوزيع في الكتابة في الانجليزية

تبدو كهذا.

وللمعلومية,هذا الشيء يظهر بقوة في النصوص الانجليزية

وإذا نظرت الى النصوص الفرنسية يبدو الامر مختلفاً قليلاً

او الايطالية او الالمانية

جميعها لديها تكرارها الترددي الخاص بها

لكنه قوي

بغض النظر أكانت الكتابة عن السياسة او العلوم

لا يهم سواء أكانت قصيدة

او أي نص حسابي

انها بصمة قوية

وثابتة جداً

طالما كانت كُتبنا مكتوبة بالانجليزية --

لأن الناس يعيدون كتباتها وينسخونها --

تكون البصمة موجودة

وذلك الهمني للتفكير في الامر

حسناً, اذا حاولت استخدام هذه الفكرة

وبدلاً اكتشاف النص العشوائي

من النص ذي المعنى

بدلاً من ذلك نكتشف ان هُناك معنى

في الجزيئات الحيوية التي تُشكل الحياة

لكن يجب ان اسأل اولاً

ماهي احجار البناء المُشابهة لحروف الابجدية التي عرضتها عليكم؟

اتضح انه لدينا الكثير من البدائل

لهذا النوع من احجار البناء

يمكننا استخدام الاحماض الامينية

يمكننا استخدام الاحماض النووية, الاحماض الكاربوكلسية, او الاحماض الدهنية

في الواقع الكيمياء غنية, وأجسامنا تستخدم الكثير منها

إذا في الواقع لاختبار هذه الفكرة

اولاً أخذت نظرة على الاحماض الامينية والاحماض الكربوكسيلية الاخرى

وها هي النتائج.

هذا في الواقع ما سوف تحصل عليه

اذا نظرت على سبيل المثال الى توزيع الاحماض الامينية

في المذنّب او الفضاء بين النجوم

او في المختبر

حيث تتأكد انه في حسائك البدائي

لا يوجد اي اشياء حية

ما تجده هو غالباً الجيلاكين والانين

وهناك عناصر قليلة من الاخرى

وذلك ايضاً قوي --

تجده في أنظمة مشابهة للارض

حيث توجد احماض امينية

لكن بدون وجود حياة

لكن إفترض انك اخذت شيء من القذارة

وبحثت خلالها

ووضعته في محلل الطيف

لانه توجد بكتريا في كل مكان,

او اخذت شيء من الماء من اي مكان على الارض

لانه مرتبط بالحياة,

وأخذت نفس التحليل

الطيف يبدو مختلفاً تماماً

بالطبع لا يزال يوجد جلاكين و ألانين,

لكن في الواقع يوجد هناك تلك العناصر الثقيلة, تلك الاحماض الامينية الثقيلة

التي أنتجت

لأنها ذات قيمة بالنسبة للكائن الحي.

وبعض الاشياء الاخرى

التي لم تستخدم ضمن مجموعة العشرين

لا تظهر اطلاقاً

في أي نوع من التركيز

وأيضاً إتضح أن ذلك قوي للغاية

لا يهم أي نوع من الرواسب تستخدمها في الطحن

سواء كانت بكتيريا او اي من النباتات الاخرى او الحيوانات.

في أي من كان توجد به حياة

سوف تحصل على هذا التوزيع

في مقابل ذلك التوزيع

وهو قابل للاكتشاف ليس فقط في الاحماض الامينية

الان بإمكانك السؤال

لكن ماذا عن تلك ال "افيدانس"

ال"افيدانس" هم سُكان عالم الحاسب الاَلي

حيث يتكاثرون بسعادة ويكبرون في التعقيد

هذا هو التوزيع الذي سوف تحصل عليه

اذا لم تكن هناك حياة.

لديها حوالي 20 من تلك التعليمات

واذا كان لديك نظام حيث يُستبدل واحد بالاخر

تُشابه كتابة القرود على الاًلة الكاتبة

كل واحد من تلك الاوامر تظهر

بنفس التردد تقريبا

لكن اذا اخذت مجموعة من العناصر المُتكررة

مثل الذي شاهدتوه في الفيديو

تبدو هكذا

توجد هناك بعض التعليمات

هي ذات قيمة لتلك الكائنات الحية

وترددها سوف يكون عالي

وهناك في الواقع بعض التعليمات

التي تستخدمها مرة واحدة

فهي اما سامة

او يجب استخدمها في مستوى اقل من العشوائية

في هذه الحالة التردد اقل

الاًن يمكننا ان نرى, هل هذه حقاً بصمة قوية؟

استطيع القول في الواقع نعم هي كذلك

لأن هذا النوع من الطيف, تماماً مثل الذي شاهدتوه في الكُتب

وايضاً مثل الذي شاهدتوه في الاحماض الامينية

لا يهم كيف تُغير البيئة , انها بصمة قوية

سوف تعكس البيئة

سوف اعرض عليكم الاًن تجربة صغيرة قُمنا بها.

ويجب ان أشرح لكم,

اعلى هذا الرسم

يُبين تردد التوزيع الذي تحدثت عنه

هنا هي البيئة التي لا توجد بها حياة

حيث تظهر كل تعليمة

بتردد متساوي

وفي الاسفل من هنا, أبيّن

مُعدل التحول في البيئة

وأبدأ هذا بمعدل تحول عالي جداً

بحيث انك اذا اسقطت

برنامج تكراري

سوف ينمو بسعادة

ليملأ كل العالم

لو اسقطته , سوف يصير التحول الى الموت مباشرة

لا توجد حياة

في ذلك المعدل من التحول

ومن ثم سوف اُخفض الحرارة ببطئ

وأصل الى عتبة الجدوى

حيث يُمكن الاًن

للمُتكرر ان يعيش

وفي الواقع سوف نقوم باسقاط تلك العناصر

في ذلك الحساء طوال الوقت

دعونا ننظر كيف تبدو

اولاً , لا شيء لا شيء لاشيء

حار جداً حار جداً

الان وصلنا الى عتبة الجدوى

و تردد التوزيع

تغير بدراماتيكية, وأستقر

والآن ما فعلته هناك

أنني كُنت مكّار, ورفعت الحرارة مرة اخرى ومرة اخرى

وبالطبع وصل الى عتبة الجدوى

وأريكم اياه مرة اخرى لانه جميل جداً

تلامس عتبة الجدوى

يتغير التوزيع الى "حي"

وعندما تلامس العتبة

حيث يكون معدل التحول عالي

بحيث لا يمكن اعادة انتاج نفسك

لا يمكنك نسخ المعلومات

وتحويلها الى سلالة

بدون عمل اخطاء كثيرة

بحيث تنعدم قابليتك للتكرار

ومن ثم تضيع البصمة

مالذي نتعلمه من ذلك

حسناً اعتقد اننا نتعلم عدة اشياء من ذلك

احدها

اذا امكننا التفكير في الحياة

بشكل تجريدي --

وبدون التفكير في اشياء مثل النباتات

ونحن لا نتكلم عن الاحماض الامينية

ولا نتحدث عن البكتيريا

لكننا نفكر في العملية

من ثم يُمكننا البدء في التفكير في الحياة,

على انها ليست شيء خاص بكوكب الارض

لكن يُمكن ان توجد في اي مكان

لانها يجب ا ن تتم

بتلك المفاهيم من المعلومات,

بتخزين المعلومات

ضمن ركائز فيزيائية

اي شيء:بايتات ,احماض نووية

اي شيء ذو ابجدية--

لنتأكد ان هناك عملية

بحيث يمكن خزن هذه المعلومة

لفترة اطول مما تتوقع

المدى الزمني لتدمير المعلومات.

واذا امكنك فعل ذلك

يكون لديك حياة

اذاً الشيء الاول الذي نتعلمه

أنه بالامكان تعريف الحياة

من حيث العمليات فقط

بدون الاشارة مُطلقاً

الى الاشياء التي نحبها بقوة,

مثلما هي الاشيء التي على الارض

وذلك المعنى ينزعنا مرة اخرى

مثلما تفعله جميع اكتشافاتنا العلمية او الكثير منها --

انه هذا النزع المتكرر للانسان --

حيث نعتقد اننا متميزون لأننا بشر

يًمكننا صنع حياة, يُمكننا عمل حياة داخل الحاسب الالي

يحب ان نعرف ذلك,لكنها محدودة

لكننا تعلمنا مالذي يتطلبه

من أجل بنائها

وحينما يكون لدينا ذلك

تصبح مهمة ليست صعبة

ان نقول,اذا فهمنا العمليات الاساسية

التي لا تُشير الى اي ركيزة

فإذاً يمكننا الخروج

وتجربة عوالم اُخرى

ومعرفة ما هي الابجدية الكيميائية التي يمكن ان تكون هناك

نتعرف بما يكفي على الكيمياء الاعتيادية

وجغرافية كيمياء النباتات

بحيث نعرف ما يكون عليه التوزيع

في غياب الحياة

ومن ثم النظر في الانحرافات الكبيرة بعيداً عن هذا

ذلك الشيء يخرج, ويقول

"الكيمياء يجب ان لا تكون هناك"

الان لا نعرف انه توجد حياة

لكننا يمكن ان نقول

"حسناً سوف القي نظرة محددة على هذه الكيمياء

وأنظر من اين اتت"

وذلك يمكن ان يكون فرصتنا

في اكتشاف الحياة

في حال عدم قدرتنا على رؤيتها بوضوح

وتلك هي الرسالة التي اريدكم ان تأخذوها معكم

سوف اعطيكم اياها

الحياة يمكن ان تكون اقل غموضاً

اكثر من ما اردنا لها ان تكون

عندما حاولنا التفكير كيف يمكن ان تكون على كواكب أخرى

وإذا ازلنا غموض الحياة

اعتقد انه اكثر سهولة

بالنسبة لنا حول كيف نعيش

وكيف اننا لسنا مميزين كما نعتقد دائما

وسوف اترككم مع هذا.

شكراً لكم

(تصفيق)