Astrobiologiasta ja elämänkatsomuksesta
Astrobiologia on outo tieteenala. Se on monitahoinen ja monikerroksellinen lähestymistapa elämän, ja siinä ohella, myös kaiken muunkin olemassaoloon. Se toimii luonnontieteiden maailmassa, mutta pyrkii hakemaan vastauksia ihmisen ikuisiin maailmankatsomuksellisiin kysymyksiin, kuten kysymykseen miksi me olemme täällä. Tässä kohtaa sana ”me” ei tarkoita vain meitä ihmisen lajisia, vaan koko eliökuntaa, kaikessa monimuotoisuudessaan. Tuo olemassa olemisen kysymys laajenee heti samantien lukuisiksi seuraaviksi kysymyksiksi. Näihin kuuluvat myös ihmisen lajin oman olemassa olon kysymykset: miksi me kädelliset, kahdella jalalla kulkevat, älykkäät ja teknisesti taitavat eliöt olemme kehittyneet tällaisiksi.
Ensimmäinen ja lähes itsestään selvä vastaus mainittuun kysymykseen on tietysti se että olemme täällä pitkällisen evoluution, lisääntymisen ja luonnonvalinnan tuotteena. Mutta heti seuraava ksymymys onkin: mitkä tekijät ovat ajaneet evoluutiota tähän suuntaan? Millaiset ovat olleet ne olosuhteet jotka ovat vaikuttaneet lajien kehitykseen tämän planeetan historian aikana? Miten planeetan kallioperän ja ilmakehän prosessit ovat aikojen kuluessa muovanneet olosuhteita? Tai, miten kehittyvä eliökunta itse on vaikuttanut olosuhteisiin, tai miten lajien keskinäiset suhteet, kilpailu ja olemassa olon taistelu ovat vaikuttaneet lajiston kehittymiseen. Millaisten vaiheiden kautta elämä on kehittynyt, mihin kaikkiin olosuhteisiin se on sopeutunut? Näihin kysymyksiin asianomaiset tieteenalat tietävät jo hyvinkin seikkaperäisiä vastauksia, ja ne kaikki yhdistyvät myös siihen kokonaiskuvaan ja jatkumoon jota astrobiologia rakentaa.
Sellaisiin kysymyksiin kuin miten elämä on saattanut syntyä elottoman kemian tuotteena, tai, mitä elämä ylipäätään on, luonnontieteillä ei vielä ole olemassa selkeitä vastauksia. Nämäkin kuuluvat astrobiologian keskeisiin kysymyksiin.
Tuo elämän alkuperän kysymys sisältää ensin kysymyksen siitä, miten eloton (prebioottinen) kemia muuttui biokemiaksi, ja itseään ylläpitäväksi elämäksi. Tuo tapahtuma ilmeisesti kehittyi valtavan laajan kemiallisen verkoston tuotteena, mutta silläkin on hyvin pitkät juuret myös toiseen suuntaan: Meidän pitäisi tietää ja ymmärtää millaiset olivat ne olosuhteet nuorella maapallolla mitkä johtivat elämän syntyyn täällä.
Seuraavaksi, haluaisimme ymmärtää elämän syntyä ja kehitystä myös yleisemmin, ja laajemmassa mittäkaavassa: Millaiselle planeetalle elämä ylipäänsä voi syntyä, tai millaisella planeetalla se voi säilyä ja kukoistaa? Millaiset olosuhteet täytyy vallita kyseisellä planeetalla, tai koko planeettakunnassa? Entä, minkälainen emotähti voi pitää yllä elävää planeettaa? Onko avaruudessa ehkä paljonkin tällaisia elämän kodiksi kelpaavia planeettoja. Jos on, niin onkohan siellä muualla elämää. Jos on, niin millaistahan se olisi: olisiko se välttämättä tällaista samanlaista kuin täällä meillä? Onko ”elämä” juuri tämä tarkasti määräytynyt ilmiö joka perustuu samoihin rakenneosiin ja samanlaiseen kemiaan kuin täällä meillä, vai voisiko se olla jotakin muuta? Voisiko se olla moninainen ja vaihteleva, aina uutta muotoansa hakeva ja vallitseviin olosuhteisiin sopeutuva prosessi? Onko se täällä kerran toteutunut sattuman oikku, vai onko se kosminen imperatiivi joka juontaa juurensa alkuaineiden ominaisuuksista, ja fysiikan peruslaeista.
Me olemme oppineet ajattelemaan että maailmankaikkeuden kattavana lakina on termodynamiikka, joka ajaa kaikkia maailman rakententeita kohti yhä suurempaa kylmyyttä ja epäjärjestystä. Elämä kuitenkin sinnittelee tätä perussuuntausta vastaan. Olisiko sittenkin niin, että maailmankaikkeudessa, aineen ja energian olemuksessa on vallalla myös jonkinlainen järjestystä tuottava ja ylläpitävä lainalaisuus.
Ennen aikaan ihmisten maailmankatsomukset rakentuivat vain myyttisten mielikuvien varaan. Nyt tämä meidän olemassaolomme suuri tarina rakentuu yhä enemmän, ja yhä tarkemmin, tutkitun tiedon varaan. Se suuri tarina rakentuu kuitenkin pienistä, ja loputtoman monista yksityiskohdista. Lienee jopa niin, että tuo tarina ei (ehkä?) koskaan tule valmiiksi. Se tarkentuu, ja varmentuu, mutta yleensä uudet löydökset tuovat mukanaan myös seuraavan, tai monia seuraavia kysymyksiä: kun saadaan selville asioiden ja tapahtumien kulkua, seuraavaksi aina voidaan kysyä miten se tapahtui, ja miksi. Tai, mitä sitten.
Pienistä yksityiskohdista vähitellen rakentuu suuren kokonaisuuden ymmärtäminen. Mutta silti, meiltä varmaan puuttuu monia perustavaa laatua olevia palasia tästä kuvasta. Emme esimerkiksi ymmärrä mi(t)kä tekijä(t) ajoivat sellaista rakenteiden monimutkaisuuden lisääntymistä, joka johti itseään kopioivan toiminnallisen informaation syntyyn, tai, mi(t)kä johti(vat) sellaisen tietoisuuden ja käsitteellisen ajattelun syntyyn, jotka voivat kysellä, ja jopa ymmärtää, omaa alkuperäänsä.
Todella hyvä kirjoitus: sanoo lyhyesti paljon.
TGO:n tuloksia toki odotellaan, mutta alan kallistua sille kannalle että koska Marsin ilmakehässä ei näy selviä merkkejä elämästä (erityisesti hiilimonoksidin vajausta), Marsin pinnan alla ei voine olla laajalle levinnyttä elämää. Koska kyseinen paikka todennäköisesti kuitenkin sopisi elämälle, se implikoinee että Marsissa ei elämää ole koskaan ollut eikä syntynyt. Ja se taas tarkoittaa että sen syntyminen ei liene ainakaan triviaalin helppoa muuallakaan. Voi olla että päättelyketjussani on jotain vikaa, mutta en ainakaan tältä istumalta näe missä kohdassa vika voisi olla.
Mitä tulee termodynamiikkaan, elämähän on katalyytti (lisääntyvä sellainen). Se siis nopeuttaa jotain eksotermistä reaktiota eli tuottaa lämpöä. Hukkalämpö säteilee planeetalta avaruuteen pitempiaaltoisina fotoneina kuin auringosta tuleva valo. Vapaan fotonikaasun entropia on verrannollinen fotonien lukumäärään, joten elämän tuottama hukkalämpö lisää maailmankaikkeuden entropiaa (fotoneja tulee lisää). Kontribuutio on toki maailmankaikkeuden mittakaavassa pieni, mutta prosessi näyttäisi olevan sopusoinnussa toisen pääsäännön kanssa.
Mielenkiintoisia pointteja. Erityisesti tuo kun nyt sanot että alat epäillä elämänlöytymistä Marsista – ehkä aikaisemmin olit eri kannalla. Mutta niinhän se on että elämän olemassaoloon muualla ei voi uskoa ennenkuin se löytyy. Spekulaatiot siitä että ”kyllä sitä varmaan on” ovat ihan turhia niin kauan kuin jotakin löytyy. Mutta, käytännön ongelmana on tietenkin se että elämän löytäminen, havaitseminen ja tunnistaminen on niin kovin vaikeeta ja haastavaa — että taitaapa se vielä pitkään jäädä kuitenkin spekulaation puolelle.
Sanot tuossa että elämän metabolia ikäänkuin nopeuttaisi energian säteilyä ulos avaruuteen. Mutta niin ei kait kuitenkaan voi olla, ainakaan verrattuna siihen miten energia leviää auringosta suoraan ulos avaruuteen?
Joo, näkökulmani Mars-elämään on muuttunut, aiemmin olin sitä mieltä että elämää voi siellä hyvinkin olla koska olosuhteet pinnan alla lienevät sopivat. Artikkeli joka sai minut ajattelemaan asiaa toisesta näkökulmasta: https://www.avaruus.fi/uutiset/astrobiologia/tutkija-laski-ylarajan-hiilimonoksidia-syovien-marsilaisten-mikrobien-lukumaaralle.html . Marsin pinnan alus lienee planeetanlaajuinen ekolokero ja jos siellä elämää on, se kaiken järjen mukaan täyttää lokeron kunnes ruoka loppuu. Vaikka CO ei olisikaan alkuperäinen eväs, on vaikea kuvitella että elämä ei pitkän ajan kuluessa löytäisi sitäkin. Toinen juttu on että vaikka eväs ei olisikaan CO vaan vaikkapa H2, mikä tahansa elämä tuottaisi kuitenkin jotain merkkikaasuja ilmakehään … no, niitä tuloksia TGO:lta odotetaan.
”Pelastus” tähän voisi olla että jos lokero ei olekaan laaja vaan jostain syystä pienellä alueella. Eli jos useimmat alueet Marsin pinnan alla (kaikilla syvyyksillä) olisivat jostain syystä asuinkelvottomia, esim. liiallisen tiiviyden takia.
Jos aurinko lämmittää pintaa suoraan, syntyy kuumia kohtia jotka säteilevät jonkin verran lyhytaaltoisempaa infrapunaa. Verrattuna siihen jos paikalla on viilentäviä kasveja jotka sieppaavat aurinkoenergian sokereiksi yms. Eliöt sitten polttelevat tuota sokeria kylmän vuodenajan aikana. Keskimäärin silloin planeetta on tasalämpöisempi eli tuottaa annetusta auringon fotonivuosta vähän isomman määrän fotoneja, koska ovat keskimäärin pitkäaaltoisempia.
Helpompi tapa ajatella asiaa on yksinkertaisesti että mikä tahansa eksoterminen reaktio on termodynamiikan kanssa sopusoinnussa (ts. termodynamiikka määrää että reaktio tapahtuu juuri eksotermiseen suuntaan), ja jos elämä osaa katalysoida sellaista, niin ok.
… voisikohan paikalliset pienen elämän esiintymät sitten läytyä sillä perusteella että ne tuottavat hiukan lämpöä kylmän kauden aikana?? Tuskinpa. Se on niin kovin kovin vähän…
Pieniä on silakat joulukaloiks.
… kaikk on niin kovin suhteellista! Josko vaikka pienikin merkki löytyis, mutta varma, se olis isoin asia pitkään aikaan…
— kaikk on niin kovin suhteellista. Josko vaikka pienikin merkki, tai varma havainto löytyis, se olis isoin juttu pitkään aikaan!
Termodynamiikka vaatii että reaktion lopputuotteen entropian on oltava suurempi kuin alkutilan. Mutta elämä ei ole reaktion lopputuote, vaan rakenne jonka läpi energiaa jatkuvasti virtaa. Se että elämä rakentaa itsensä tekee siitä toki myös reaktiotuotteen, mutta solunrakentamiseen käytettävä teho on yleensä vain pienehkö osa metabolismitehosta, joten eliön rakenteen entropia ei pääse dominoimaan entropiatasetta.
Joo. Ei kait se elollisen biosfäärin korkea järjestyneisydne tila mitenkään oleellisesti vaikuta maailman entorpiatason kehittymiseen, toteutuuhan siinäkinin vain energian läpivirtaus. onpahan vain kiintoisa tilapäinen ”vastareaktio”.
https://phys.org/news/2017-04-humans-sponges-gene-mechanisms.html
https://www.google.fi/search?q=sea+sponges+alive&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ved=0ahUKEwiC15C9no7UAhUnQZoKHWISCboQsAQINQ&biw=1152&bih=553
https://fi.wikipedia.org/wiki/Laakkoel%C3%A4imet
Merisienen ja ihmisen genomin säätelyjärjestelmän samanlaisuus, esimerkiksi laakkoeläimen ja ihmisen omaamat useat sadat yhteiset geenit ja muut samantapaiset yhteydet herättävät ajatuksen elämän kehityslakien kätkeytymisestä, ei materiaan, vaan samoihin materian alkeismuotoihin kuin esimerkiksi fysiikan ilmiöt.
Miten nämä alkeismuodot sitten voivat ottaa vertailtavat ilmiasut? Omasta puolestani veikkaan paremman puutteessa, että syvin, vielä löytymätön ”mikrokymatiikan” taso vastaa musiikin harmonioiden tavoin materian aihioiden perimmäisistä rakenteista. Toisin sanoen, elämän muodot (kuten atomitkin ja esim. fysiikan lait) koostuvat käsittämättömän suuritaajuisista sävelmistä, joiden tehtävä on organisoida materia-aihiot vähän samaan tapaan kuin Aalto-yliopiston tutkimat Chladnin värähtelyt.
http://www.aalto.fi/fi/current/news/2016-09-09/
https://www.google.fi/search?q=chladni+patterns&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwi1kcKrk47UAhXBVSwKHZTSAvsQ_AUIBigB&biw=1152&bih=553#imgrc=_&spf=1495822050674
Myös Levinthalin paradoksin ratkaisuissa saattaa ilmetä yllä kuvattu solumusiikki
https://tieteenrakkikoira.blogspot.fi/2012/10/
”Nuorten tähtien ympäriltä löytyi elämän raaka-aineita”
https://www.avaruus.fi/uutiset/astrobiologia/nuorten-tahtien-ymparilta-loytyi-elaman-raaka-aineita.html
Taas pieni askel…
Kyllä tämä on merkittävä juttu. Nuo syanaatit ovat juuri niitä mälekyylejä joista elämän kemia saattaa käynnistyä…
Tietoisuus lienee koko olemassaoloa koskeva ydinongelma. Tähän viittaa mm. seuraavan lauseen kumoutumattomuus:
TIETOISUUDEN TÄYDELLINEN JA IKUINEN OLEMATTOMUUS TEKEE MAHDOTTOMAKSI, ETTÄ MITÄÄN VOISI OLLA OLEMASSA.
Kiinnostavaa on myös tieteellisyyden ja hengellisyyden (spiritualiteetin) mahdollinen vuorovaikutus. Kertyneiden kokemuksien ja ihmissuhteiden ohella myös eri ihmisten aivojen rakenteen ja hermotuksen erilaisuus on johtamassa erilaisiin asenteisiin hengellisyyttä kohtaan
Joillakin tutkijoilla kehittynyt uskontoaversio tai tietämättömyydestä johtuva uskonnottomuus saattaa estää spiritualiteetin hyödyntämisen työssään, kun taas joillakin, kuten Sudarshanilla, tiede ja hengellisyys sulautuvat yhteen
https://www.google.fi/#q=different+brain,+different+thinking+science+daily&spf=1497287807238
https://en.wikipedia.org/wiki/E._C._George_Sudarshan
https://books.google.fi/books?id=y4aoAgAAQBAJ&pg=PT68&lpg=PT68&dq=george+sudarshan+spirituality&source=bl&ots=pLxK-lv3bZ&sig=ZKj0oKIPypckxnA0lR2X9lYqVa8&hl=fi&sa=X&sqi=2&ved=0ahUKEwigjZ3M6LjUAhWDdpoKHXbZDu4Q6AEIYjAJ#v=onepage&q=george%20sudarshan%20spirituality&f=false
Monien hengellisyyttä arvostavien ja tutkivien, jopa työssään hyödyntävien fyysikoiden joukosta esiin nousee tuttuna esimerkkinä Einstein
https://www.google.fi/#q=einstein+spirituality&spf=1497288776952
Tieteen edistymistä voisi vauhdittaa ryydittämällä tutkijoiden mieltä heille uusilla spirituaalisilla aspekteilla..
”TIETOISUUDEN TÄYDELLINEN JA IKUINEN OLEMATTOMUUS TEKEE MAHDOTTOMAKSI, ETTÄ MITÄÄN VOISI OLLA OLEMASSA.”
Tämä on ajatus, joka on minulle itselleni kaiken filosofisen pohdinnan itsestään selvä lähtökohta. Siksi tuntuu kummalliselta, että materialistien on niin vaikea sulattaa sitä. Objektit, myös aineelliset, ovat objekteja aina jollekin subjektille, millainen se sitten sattuukin olemaan.
… kieltämättä, ajatus tuntuu intuitiivisesti oikealle, vaikka onkin olemisen määrittelyä negaation eli olemattomuuden ajatuksen kautta…