Vad är liv?

I en nyutkommen bok Vad är liv i kosmos, i cellen, i människan? har åtta svenska forskare gjort ett gemensamt försök att ge en översikt över aktuella resultat och trender inom livsvetenskaperna. Det har blivit en bok som författare och redaktörer låtit spreta åt olika håll. Här finns i god mening några populärvetenskapliga beskrivningar av cellers uppbyggnad, av mekanismer i evolutionära processer och andra områden som i dag är någorlunda väl kända. Men man ger sig också in på mer osäker mark och presenterar några alternativa modeller för livets uppkomst på jorden och diskuterar möjligheter att detektera utomjordiska former för liv. I all sin spretighet kretsar emellertid bokens avsnitt kring en central fråga: vad är liv? Det är en fråga som kan förstås på skilda sätt.

Bokens författare kommer från olika vetenskapliga traditioner. Några är biologer, andra fysiker men det finns också en filosof. Författarna har därmed skilda synsätt på vad naturvetenskap egentligen är och hur forskning skall bedrivas.

Biologer är i allmänhet empiriskt lagda. Vetenskap är i först hand korrekta beskrivningar. Med en sådan inriktning faller det sig naturligt att besvara frågan om vad liv är, genom att ge en både exakt och fyllig beskrivning av den enda form för liv vi kan studera, alltså det liv som i skiftande gestalter har funnits på den här planeten sedan bortåt fyra miljarder år. Och detta liv är byggt av en minsta enhet, cellen, som utvinner energi ur sin omgivning genom att ta kontroll över det som passerar gränsen mellan cellens inre rum och omgivningen utanför. Den utvunna energin använder celler sedan till det arbete som krävs för förökning, alltså en process där en cell blir två. Vidare gäller för många levande celler att de har en inre byggnad som ger dem (eller tidigare gav dem) en evolutionär kapacitet.

Med dessa tre kriterier är de flesta biologer rätt nöjda. Här finns de säkra markörer, som låter oss skilja liv från icke-liv.

Fysiker å sin sida är tränade i att abstrahera och generalisera. Att bara beskriva hur livet på jorden råkar vara utformat kan vara en bra och nödvändig början men räcker inte långt. Det är ju egentligen bara en sorts berättande hembygdskunskap. Om det finns liv på andra planeter i vår galax, vilket många håller för troligt, hur skall vi då kunna känna igen det som en form för liv? Vilka skillnader och likheter kan det finnas mellan deras liv och vårt? Det är alltså nödvändigt att hitta mer generella kriterier som markerar skillnaden mellan liv och icke-liv. Man söker teorier som besvarar frågor av typen: Vilka omvandlingar genomgår materien, när den formar sig till levande och uppmärksamma varelser? Och omvänt, vad händer i passagen från liv till icke-liv, från materiens förnimmande till dess icke-förnimmande tillstånd?

Oavsett vetenskaplig bakgrund tycks emellertid författarna vara överens om att ett svar på frågan vad liv är, rimligen måste finnas i den inre strukturen hos de biologiska systemen. Ty på vilken nivå vi än studerar det levande möts vi alltid av ett hierarkiskt system, vars delsystem är insnärjda i intrikata mönster av växelverkan. Det kan till exempel vara metaboliska system inne i en levande cell eller system som reglerar växelverkan mellan celler i ett växande foster eller signalsystem mellan organismer i en däggdjursflock. Och i dag, menar författarna, har det uppkommit helt nya möjligheter att undersöka dessa strukturer. Förbättrad teknik har medfört att det strömmar in enorma mängder av data från olika biologiska forskningsfält, data som kan bearbetas i kraftfulla nätverk med datorer. Det finns alltså nu helt nya förutsättningar att utforska dessa inre strukturer. Och förmodligen blir det snart möjligt att till exempel bygga en virtuell bakteriecell på dator, alltså att virtuellt konstruera en struktur som återspeglar det nätverk av relationer som finns i en levande cell. Vi är inte där ännu, men kanske inom ett årtionde.

Nyckeln till vad liv egentligen är, finns alltså, enligt författarna, i livets inre strukturer. Där finns förklaringen till att levande och icke-levande materia inte går jämnt upp i varandra. För hundra år sedan var det ännu vetenskapligt rumsrent att tala om en särskild livskraft, élan vital, som ger de levande deras särskilda egenskaper. Så är det inte längre. I dag söker man utarbeta teorier som beskriver uppkomsten av ”emergenta egenskaper hos självorganiserande system”. De viktigaste skillnaderna mellan förra seklets halvt mystiska livskraft och dagens självorganiserade system är väl att livskraften ofta antogs gå på tvärs mot en mekanisk världsbild samt att den i princip var omöjlig att utforska närmare; självorganiserande system däremot bryter i inget avseende mot fysikens lagar och dessutom bör det gå att få detaljerad kunskap om dessa systems inre strukturer.

De särskilda egenskaper som påträffas hos levande varelser bör alltså förstås som ”emergenta” fenomen. Med termen ”emergent” vill man betona att dessa egenskaper inte är orsakade av någon enskild komponent i ett system utan är en effekt av växelverkan mellan många mindre enheter. Eller med en bild: emergenta egenskaper uppstår som den svävande ton som ibland växer fram mellan två toner i resonans. Det framväxande livets alla egenskaper är alltså ett framväxande, mångformigt mellan. Mellan vad? Man kan hos bokens författare märka en skillnad i var man vill placera detta mellan.

Några vill placera det inne i systemen och betonar därmed att det inte finns någon ”mystisk” påverkan ”utifrån” som ger de levande deras särskilda egenskaper. De kan helt och hållet förklaras som ett resultat av inre resonans. Ett exempel på det är fosterutveckling. I ett befruktat ägg finns all nödvändig information given redan vid start som en uppsättning med gener. En framväxande individs alla egenskaper kan sägas vara ett förutsägbart resultat av resonanser mellan alla de gener, som tillsammans definierar systemet. För att en utveckling skall löpa normalt behövs inget särskilt ingripande utifrån. Det krävs bara att omgivning är stödjande och förutsägbar. Att omgivningen levererar det den förutsätts leverera.

Andra vill placera detta mellan i resonanser mellan ett system och faktorer i dess omgivning och man betonar därmed det unika och oförutsägbara i emergenta fenomen. Inte heller här finns anledning att hänvisa till några ”mystiska” krafter; men man vill framhålla ett omistligt moment av överraskning i biologiska förlopp. Som exempel kan man nämna evolutionära processer. Vi har här att göra med system byggda med sådan känslighet att effekter av störningar från omgivning inte går att förutsäga. Ett system med evolutionär kapacitet befinner sig i en växelverkan med en skiftande omgivning, vars gränser och möjligheter i varje ögonblick förblir outforskade. Vid mötet med något aldrig tidigare påträffat kan systemet krascha, låsa sig eller utveckla en ny och helt oväntad egenskap. Något som aldrig tidigare funnits träder nu fram

Naturligtvis finns ingen motsättning mellan dessa två synsätt. De kompletterar varandra. Och kanske finns i balansen mellan dem ett bra svar på frågan vad liv egentligen är. Ty levande, förnimmande varelser är ju hierarkiskt och komplext byggda och består av både stabila och föränderliga delsystem insnärjda i varandra. Det som ger livet dess evolutionära kapacitet tycks just vara en dynamisk relation mellan å ena sidan ett slutet och någorlunda stabilt inre rum och, å andra sidan, ett öppet och oöverskådligt yttre rum av överraskningar. Liv befinner sig alltid i brottzonen mellan det ordnade och det oordnade, mellan logos och kaos.