Neobvyklé podoby života

Co je život?

život, -a m. stav ústrojných bytostí, záležející v tom, že samy od sebe se hýbají, vyvíjejí a trvají; stav toho, co je živé, co není mrtvé (op. smrt). Z dosavadních vědomostí o životě zde na zemi a jeho vývoji vyplývá, že nejdříve byla zde hmota neživá, potom živá. Hrubý-Vlk.Příruční slovník jazyka českého (1935–1957) Oldřich Hujer a kol.život, -a m. (6. j. -ě, zř. -u Ner., Něm.) 1. soubor jevů charakteristických pro organickou přírodu (výměna látek a energií, rozmnožování, schopnost reagovat aj.), biologická existence. Slovník spisovného jazyka českého. B. Havránek a kolektivživot: 1) souhrn vlastností typických pro organismy 2) lidská existence 3) doba mezi narozením a smrtí 4) způsob žití 5) doba existence věcíhttp://cs.wikitionary.org/wiki/život

“Life” from an old Celtic word “LIF” that means “Duration of a cycle”.

● Biologicky nedefinovaný termín

(ve vědě zcela běžné)● Nedefinovatelný přístupy

mechanicistického redukcionalismu

Znaky života

„Výčet znaků“Homeostáze – regulace vnitřního stavu, udržování stability (x splachovadlo)

Organizace – strukturní integrita vyššího řádu (x vágní)

Metabolismus – transformace energie, její využití pro sebezachování a další pochody (x chemické reakce)

Růst + reprodukce – akumulace zdrojů, zvyšování uspořádanosti/snižování entropie, vytváření potomků (x krystal)

Adaptace – schopnost měnit se v průběhu času, nezbytné pro evoluci

Odpověď na vnější stimuly – nejzjevnější projev života při prvním zkoumání (x alarm)

Krystal ze stavu beztíže--NASA

Obecnější charakteristika IKlasický pohled

● Vše živé je subjektem biologické evoluce

● Podmínky

– Existuje (vzniká) variace v rámci populace

– Znaky jsou děditelné

– Tyto znaky ovlivňují ovlivňují schopnost nositele přežít a rozmnožit se

– Organismy produkují více potomků, než může přežít

● Měla by být dostatečná podmínka pro vznik života

– Samotným vznikem života se „evoluční teorie“ nezabývá

Pro pozorného posluchače: najděte definici kruhem

Obecnější charakteristika IIAutopoietický systém

● Speciální případ otevřeného systému – snižuje svou vnitřní entropii na úkor energie čerpané z vnějšku

– systém, který vytváří a regeneruje systém, který vytváří sám sebe

– systém musí být oddělen od okolí, ve kterém existuje

● Aparát pro přenos energie

● Dva dostatečně složité systémy – katalýza a uchování informací

● Fyzické oddělení od okolního světa (semi-permeabilní membrána)

● I+II: „The new proposed definition:

‘a living being’ is any autonomous system

with open-ended evolutionary capacities“

Disipativní systémy

● Systém, který urychluje rozptylování energie● Tok energie využívá ke svému

samouspořádání● Emergentní systém – nepopsatelný

zkoumáním jeho složek● Život má navíc paměť

„Bénardovy buňky“

Z čeho složit život?

● Nutné dvě složky:– Stabilní fáze: strukturní funkce, uchování

informace, …● DNA, proteiny, pevný disk, (katalýza + uchování

informací

– Mobilní fáze: zprostředkování přenosu informace● Voda a v ní rozpustné látky, elektrony

Antropocentrismus IUhlíkový šovinismus

● Uhlík jediný prvek tvořící kostru komplexních sloučenin?– I uhlíkové řetězce obsahují

heteroatomy

● Kostra založená na:– Křemík

– Dusík a fosfor

– Bór, síra, oxidy kovů, …

● Většinou obsahují uhlík

Co místo uhlíku

● Křemík? – chybí vhodný akceptor elektronů, nestabilní

dlouhé řetězce (obzvlášť v vodě)

– Nestabilní v kyslíku => křemen

– V mezihvězdném prostoru byl stejně nalezen jako sloučenina uhlíku

– Teorie Cairns-Smith

Není křemíkový organismus, ale...

Křemíkový život jako předchůdce současného?

● Jíl jako první složka života● Zajímavý koncept

– Původní verze (v podání Dawkinse) se nebere vážně

Křemíkový život a jíly II

● Montmorillonit (Na,Ca)0.33

(Al,Mg)2(Si

4O

10)

(OH)2·nH

2O

– Druh jílu vznikající v bazických podmínkách

Jíl s navázanou RNA (červeně) obalená lipidovým váčkem (zeleně)(Hanczyc 2003)

Život vzniklý povrchu hornin?

● V katalytických centrech enzymů často kovy: Fe, Co, Mn, Ni, …

● Železosirná centra– Katalytická centra enzymů nutných pro zpracování

energie (oxido-redukční pochody) ● „nejstarší enzymy“

Ferrodoxin: Fukuyama (2002)

Antropocentrismus IIVodní šovinismus

● Rozpouštědlo musí být hojně dostupné i mimo organismus

● Mechanismus: „podobné rozpouští podobné“

Amoniak

Robert A. Freitas (1979) Xenology: An Introduction to the Scientific Study of Extraterrestrial Life, Intelligence, and Civilization

● Běžný ve vesmíru ● Původně běžný na zemi

(do kyslíkové katastrofy)● Výborné rozpouštědlo

organických i anorganických látek

Další rozpouštědla

Několik nápadů...

● Mobilní fáze tvořená plynem, nebo pevnou látkou– Energetické pochody tak pomalé, že by nebylo

možno je zaznamenat

● Energetické bytosti

Jak detekovat život?

● Hledat vodu a složité organické sloučeniny● Obecněji: Sledovat tok energie (nejlépe

sledováním disipativních systémů)● Kardašovova škála

Stupeň/typ ekvivalentní civilizace množství využité energie

0,25 Římská říše 108 W

0,5 Svět v době průmyslové revoluce 1011W

0,71 Současný svět 1014W

1 Civilizace schopná využít veškeré zdroje své domovské planety 1017 W

2 Civilizace schopná využít veškeré zdroje své domovské hvězdy 1026 W

3 Civilizace schopná využít veškeré zdroje své domovské galaxie 1038 W

4 Teoretická > 1038 W

Čas na diskuzi

Bonus:jiná chiralita

● V proteinech prakticky jenom L-aminokyseliny● V nuklových kyselinách D-cukry● Jedna z velkých otázek ohledně vzniku života

– Chemickými reakcemi vzniká směs obou izomerů

– Různé hypotézy:● Cirkulární polarizace světla● Vliv gravitace a rotace● Náhoda

Bonus – „minimální život“a co z toho vzešlo

Bonus - „arsenová DNA“

Bonus – „požírání radioaktivity“

Bonus - „RNA svět“

Mgr. Josef „Faskal“ Novák

faskal@seznam.cz

Děkuji za pozornost