I begynnelsen var Ordet

UNDER RADAREN: Livet startet ikke med kjemiske tilfeldigheter. Det startet med informasjon, hevder fysiker.

Publisert
Paul Davies. (Foto: Tom Story, Arizona State University)
Paul Davies. (Foto: Tom Story, Arizona State University)

Blipp som glapp


 

I denne kommentarspalten flyr forskning.nos journalist Arnfinn Christensen lavt under nyhetsradaren og kretser over grenselandet mellom naturvitenskap og filosofi.

Forskeren bak denne hypotesen blir kritisert for å smugle religion inn bakveien i naturvitenskapen. Paul Davies er fysiker, men også en karismatisk formidler med mange medieoppdrag.

Han leder senteret Beyond ved Arizona State University. Beyond stiller de store spørsmålene om naturen og universet, i samarbeid med filosofer.

Ovenfra og nedover

Det er ikke vanskelig å forstå at Davies får kritikk for religiøse overtoner.  Det skal ikke store tankespranget fra hans kommentarartikkel i The Guardian tidligere i år til første vers i Evangeliet etter Johannes:

I begynnelsen var Ordet.

Tross kritikken er ikke Davies troende, så fortsettelsen følger ikke nødvendigvis av hans idéer:

Ordet var hos Gud,
og Ordet var Gud.

Gud eller ikke Gud:  Idéen om at informasjonen fantes før den første biokjemiske reaksjonen, innebærer en årsakskjede overfra og nedover.

Software før hardware

Abstrakt definerte mønstre har altså ført til konkrete fysiske og kjemiske prosesser i de første levende celler, ifølge Davies og hans samarbeidspartner fra NASA, astrobiologen Sara Walker.

- Kjemien alene kan ikke forklare livets opprinnelse, like lite som studier av silisium, kobber og plast kan forklare hvordan en datamaskin kjører et program, skriver han i kommentaren.

Vi kan følge opp metaforen, og sammenfatte: Software kom før hardware.

Gamle prinsipper, ny teknologi

Datahistorien gjenspeiler denne rekkefølgen. De logiske premissene for dataprogrammer ble lagt allerede på 1600-tallet.

Da utviklet Gottfred Leibnitz totallssystemet. Han lot null og en være symboler for av og på, falskt og sant.

George Boole tok idéen videre på 1800-tallet, og Ada Lovelace utviklet det første dataprogram i 1843. Først over 100 år seinere kom radiorør og transistorer, hardware som gjorde det mulig å faktisk kjøre slike dataprogrammer.

Dataprogrammet kom før datamaskinen. Informasjonen kom før DNA.  Spørsmålet er bare: Hvem er den levende cellens svar på Leibnitz, Boole og Lovelace?

Digitalt liv

Det skriver ikke Paul Davies noe om. Men han utnytter datametaforen videre for å vise at det er en grunnleggende vesensforskjell mellom kjemi og liv: Kjemien er analog. Livet er digitalt.

Kjemien består av kontinuerlige prosesser. Kjemiske reaksjoner bølger fram og tilbake, ikke ulikt lydbølgene i rillene til en analog vinylplate.

DNA er derimot kodet med fire digitale bits, nukleinsyrene guanin, adenin, thymin og cytosin.

Tolket og kodet

I analoge systemer er informasjon bare omformet slavisk fra en form til en annen. Vinylrillen er en direkte avbildning av lydsvingningene i luft.

En digital bitstrøm, derimot, er abstrahert vekk fra den opprinnelige informasjonen. Du kan ikke se lydsvingningene i tallstrømmen fra en mp3-fil. Informasjonen er tolket og kodet, akkurat som i DNA.

Derfor mener Davies og Walker at det er umulig å forklare hvordan livet oppstod ut fra kjemiske prosesser. Isteden må vi spørre: Hvordan oppstod informasjonen som formet livet?

Evolusjon før livet

Matematikeren og biologen Martin Nowak har sitt svar på dette spørsmålet.  Dette svaret snur årsakspilen til Davies og Walker opp-ned.

Evolusjon som prinsipp kommer nedenfra. Evolusjon finnes også i den døde natur, i måten molekyler samhandler på, mener Nowak.

Nowak leder blant annet Program for Evolutionary Dynamics ved Harvard University. Han kjent for sine teorier om matematikken bak evolusjon.

Disse matematiske teoriene viser at samarbeid for det felles beste er et grunnleggende trekk og et resultat av evolusjonen, i følge Nowak.

Han mener at de samme prinsippene virket på døde molekyler før livet oppstod, gjennom mutasjon og seleksjon.

Med andre ord: I begynnelsen var Ordet. Og Ordet virket nedenfra, gjennom molekylene.

Støttet av Templeton

Nowak må være en hodepine for ateistiske forskere. Han har publisert 40 artikler i tidsskriftet Nature og 15 i Science,  og har vunnet flere forskerpriser.

Samtidig er han katolikk, og forskningen hans støttes økonomisk av Templeton Foundation.

Denne organisasjonen er omstridt blant forskere for sine forsøk på å bringe teologer, filosofer og naturforskere sammen omkring de store spørsmål: Hva er egentlig virkelig? Hva er hensikten med mennesket?  Finnes fri vilje?

Virtuelle plattformer

Nowak lar altså årsakspilen peke nedenfra og opp, mens Davies og Walker lar den peke ovenfra og ned. Men forskerne forenes i sin idé om at livet startet med abstrakt informasjon som konkretiserte seg i fysisk virkelighet.

Denne idéen samsvarer også med dataverdenens virtuelle plattformer. Et dataprogram kan kjøre på en eller flere fysiske maskiner, i nettskyen eller på andre dataprogrammer som etterligner, emulerer, en fysisk maskin.

Med andre ord: Software kom ikke bare før hardware. Software er også frikoblet fra en bestemt hardware.

Livets software

I 2010 trodde verden en kort stund at en ny variant av livets hardware var funnet. Paul Davies støttet den unge forskeren Felisa Wolfe-Simon.  Hun hevdet å ha funnet en bakterie der arsen erstattet fosfor som grunnbyggestoff i blant annet arvestoff og proteiner.

Wolfe-Simon fikk hard kritikk fra forskerkolleger. Nye forsøk har ikke påvist arsen i bakterien som Wolfe-Simon studerte. 

Denne varianten av livets hardware finnes altså neppe. Likevel gjenstår det grunnleggende spørsmålet: Hvor mange andre konkrete plattformer enn DNA kan livets software kjøres på?

Lenker:

The secret of life won't be cooked up in a chemistry lab. Life's origins may only be explained through a study of its unique management of information, kommetar The Guardian, søndag 13. januar 2013

Sara Imari Walker and Paul C.W. Davies: The Algorithmic Origin of Life, Journal of the Royal Society Interface 10, doi: 10.1098/rsif.2012.0869 (2012).

Beyond: Center for Fundamental Concepts in Science, Arizona State University

Life’s Beginnings. Studying how life bloomed on Earth—and might emerge elsewhere. Artikkel fra Harvard Magazine, september-oktober 2013. På slutten presenteres Nowaks idé.

Origin of Life Initiative, Harward University

Program for Evolutionary Dynamics, Harvard University (ledet av Martin Nowak)