Μοιραζόμαστε DNA με ET;

Η κύρια δυσκολία της διαστρικής επικοινωνίας είναι να βρούμε κοινό έδαφος μεταξύ μας και άλλων νοήμων οντοτήτων για τις οποίες δεν μπορούμε να γνωρίζουμε τίποτα με απόλυτη βεβαιότητα. Αυτό το κοινό έδαφος θα ήταν η βάση για μια παγκόσμια γλώσσα που θα μπορούσε να γίνει κατανοητή από οποιαδήποτε νοημοσύνη, είτε στον Γαλαξία μας, είτε στην Ανδρομέδα, είτε πέρα ​​από τον κοσμικό ορίζοντα. Από όσο γνωρίζουμε, οι νόμοι της φυσικής είναι οι ίδιοι σε όλο το σύμπαν, γεγονός που υποδηλώνει ότι τα γεγονότα της επιστήμης μπορεί να χρησιμεύσουν ως βάση για την αμοιβαία κατανόηση μεταξύ των ανθρώπων και μιας εξωγήινης νοημοσύνης.

Ένα βασικό σύνολο επιστημονικών γεγονότων παρουσιάζει μια ενδιαφέρουσα ερώτηση. Αν οι εξωγήινοι επισκέπτονταν τη Γη και μάθαιναν για τους κατοίκους της, θα εκπλήσσονταν που μια τόσο μεγάλη ποικιλία ειδών μοιράζονται όλα έναν κοινό γενετικό κώδικα; Ή θα ήταν πολύ οικείο αυτό; Υπάρχει πιθανός λόγος να υποθέσουμε ότι η δομή του γενετικού υλικού είναι η ίδια σε όλο το σύμπαν και ότι, ενώ αυτό είναι πιθανό να προκαλέσει μορφές ζωής που δεν υπάρχουν στη Γη, η ποικιλία των ειδών περιορίζεται θεμελιωδώς από τους περιορισμούς που ενσωματώνονται στη γενετική μηχανισμός.

Στη Γη έχουμε καθορίσει την αλληλουχία των γονιδιωμάτων ενός μικρού ποσοστού ζωντανών οργανισμών και μόλις πρόσφατα ολοκληρώσαμε το ανθρώπινο γονιδίωμα. Έχουμε κλωνοποιήσει με επιτυχία πολλά ζώα, αλλά τεχνικά και ηθικά οδοφράγματα εμποδίζουν τους επιστήμονες να κάνουν το ίδιο με τους ανθρώπους. Ωστόσο, εάν ένας εξωγήινος πολιτισμός δεν επιβαρύνεται με ηθικά διλήμματα σχετικά με την κλωνοποίηση, η αποστολή του γενετικού κώδικα για τους ανθρώπους και άλλα είδη μπορεί να είναι ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για να τους διδάξουμε τη βιολογία μας.

Οι αναφορές στη γενετική μας σύνθεση ήταν χαρακτηριστικό των διαστρικών μηνυμάτων από την αρχή. Αν και τα πρώτα γονίδια δεν θα αλληλουχούνταν για άλλα τρία χρόνια, το μήνυμα Arecibo του 1974, ένα διαστρικό ραδιοτηλεσκόπιο που στάλθηκε από το ραδιοτηλεσκόπιο Arecibo στο Πουέρτο Ρίκο, περιελάμβανε έναν στοιχειώδη bitmap της ελικοειδούς δομής του DNA. Σχεδιασμένο από τον Frank Drake, τον ιδρυτή του SETI, με τη συμβολή του Carl Sagan, το μήνυμα Arecibo αποτελούνταν από 1.679 δυαδικά ψηφία τακτοποιημένα ως ορθογώνιο bitmap. Η εικόνα που προκύπτει απεικονίζει τους αριθμούς ένα έως το 10 και τους ατομικούς αριθμούς για τα πέντε στοιχεία που συνθέτουν το DNA, καθώς και τους τύπους για τα σάκχαρα και τις βάσεις στα νουκλεοτίδια του DNA, ένα ακατέργαστο σχέδιο ανθρώπου, μια γραφική αναπαράσταση του ηλιακού συστήματος , και μια εικόνα του τηλεσκοπίου Arecibo.

Το 1999, δύο διαστρικές ραδιοεκπομπές γνωστές ως Κοσμικές κλήσεις περιλάμβαναν σύμβολα για καθένα από τα τέσσερα νουκλεοτίδια του DNA. Μέχρι σήμερα, ωστόσο, μόνο μία διαστρική μετάδοση έχει κωδικοποιήσει οποιαδήποτε γενετική πληροφορία.

Για να τιμήσει την 35η επέτειο του μηνύματος του Arecibo, ο καλλιτέχνης Joe Davis ταξίδεψε στο Πουέρτο Ρίκο για να μεταδώσει τη γενετική αλληλουχία για τη μεγάλη υπομονάδα του μορίου της οξυγενάσης της ριβουλόζης-1,5-διφωσφορικής καρβοξυλάσης (RuBisCO). Το RuBisCO είναι η πιο άφθονη πρωτεΐνη στη Γη και παίζει σημαντικό ρόλο στη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα της ατμόσφαιρας σε μόρια πλούσια σε ενέργεια για τα φυτά. Για να κωδικοποιήσει αυτή τη γενετική πληροφορία σε ένα σήμα, ο Davis σκέφτηκε πρώτα να αντιπροσωπεύει καθένα από τα 1.434 νουκλεοτίδια με αναγνωριστικό δύο bit (C=00, T=01, A=10, G=11) για να δημιουργήσει μια ακολουθία 2.868 bit που αντιπροσωπεύει το Μόριο RuBisCO. Το πρόβλημα με αυτό, φυσικά, είναι ότι δεν υπάρχουν αρκετές πληροφορίες για τη χρήση τεχνικών ανάλυσης όπως αυτές που περιγράφονται παραπάνω από τον Elliott. Έτσι, κάθε ETI που έλαβε αυτό το μήνυμα δεν θα είχε κανέναν τρόπο να προσδιορίσει το σχήμα κωδικοποίησης που χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία του μηνύματος, το οποίο ουσιαστικά θα ήταν ένα ακατανόητο χάος δεδομένων.

Καλώς ή κακώς, είναι απίθανο οι εξωγήινοι να λάβουν ποτέ, πολύ λιγότερο να καταλάβουν, το μήνυμα του Ντέιβις. Κανένα από τα αστέρια που επιλέχθηκαν από τον Ντέιβις δεν έχει επιβεβαιωθεί ότι φιλοξενεί πλανήτες και δύο από τα αστέρια-στόχους δεν είναι πιθανό να υποστηρίξουν ζωή ακόμα κι αν το κάνουν. Το GJ 83.1 είναι ένα αστέρι έκλαμψης, ένας τύπος νάνου γνωστός για περιοδικές εκρήξεις έντονης ακτινοβολίας και το αστέρι του Teegarden είναι ένας κόκκινος νάνος, ένας τύπος αστεριού που πιστεύεται ευρέως ότι είναι πολύ δροσερό για να υποστηρίξει ζωή εκτός και αν ο πλανήτης ήταν τόσο κοντά στο αστέρι ότι θα κλειδωνόταν παλιρροιακά, που σημαίνει ότι ο μισός πλανήτης θα βρισκόταν σε αέναη νύχτα.

Ακόμα κι αν υπάρχουν έξυπνοι κάτοικοι γύρω από οποιοδήποτε από τα τρία «αστέρια του RuBisCO», οι πιθανότητες να είναι σε θέση να ερμηνεύσουν το μήνυμα του Ντέιβις είναι αρκετά χαμηλές, δεδομένης της έλλειψης πλαισίου ή πλεονασμού για τη διόρθωση της διαφθοράς των μηνυμάτων κατά τη μεταφορά. Ο Ντέιβις ήταν ο πρώτος που παραδέχτηκε ότι το διαστρικό μήνυμά του προοριζόταν περισσότερο για τους συνεπιβάτες του στο διαστημόπλοιο Γη παρά για εξωγήινους, αλλά αυτό το κόλπο δείχνει τον δρόμο για ένα πολλά υποσχόμενο μέλλον για το METI (μηνύματα εξωγήινης νοημοσύνης).

Τις τελευταίες δεκαετίες, οι βιολόγοι έχουν καθορίσει την αλληλουχία των γονιδιωμάτων για χιλιάδες είδη, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Αυτά είναι ουσιαστικά τα «σχεδιαγράμματα» για το είδος, αλλά μόλις αρχίζουμε να μαθαίνουμε πώς να διαβάζουμε τον κώδικα. Μια αρκετά προηγμένη εξωγήινη νοημοσύνη μπορεί να έχει αναπτύξει τη γενετική μηχανική σε σημείο όπου τα γονιδιώματα είναι ισοδύναμα με ένα εκτελέσιμο πρόγραμμα υπολογιστή, το οποίο θα τους επέτρεπε να αναδημιουργήσουν τεχνητά έναν άνθρωπο και άλλα χερσαία είδη στα δικά τους εργαστήρια. Αυτό προϋποθέτει ότι οι εξωγήινοι αποτελούνται από το ίδιο γενετικό «υλικό» με τη ζωή στη Γη, αλλά αυτό μπορεί να μην είναι τόσο μεγάλη υπόθεση όσο φαίνεται αρχικά.

Κατά κάποιο τρόπο, θα ήταν σχεδόν πιο ανησυχητικό να έρθουμε σε επαφή με έναν ευφυή εξωγήινο πολιτισμό που κατοικείται από σαρκώδη, ως επί το πλείστον άτριχα ανθρωποειδή, παρά με έναν πολιτισμό κεφαλόποδων με οκτώ μάτια, αλλά αυτή η πιθανότητα δεν αποκλείεται εντελώς. Όπως υποστήριξε ο αστροβιολόγος Charles Cockell, τα εμπειρικά στοιχεία δείχνουν ότι ορισμένα χαρακτηριστικά της ζωής καθοδηγούνται ντετερμινιστικά από φυσικούς νόμους. Προεκτεινόμενοι από αυτό, είναι λογικό να πιστεύουμε ότι «σε όλα τα επίπεδα της δομικής της ιεραρχίας, η εξωγήινη ζωή είναι πιθανό να μοιάζει παράξενα με τη ζωή που γνωρίζουμε στη Γη».

Το επιχείρημα του Cockell είναι ανάλογο με την περίπτωση του πρωτοπόρου γνωστικού επιστήμονα Marvin Minsky ότι οι εξωγήινοι είναι πιθανό να σκέφτονται όπως εμείς επειδή υπόκεινται στους ίδιους βασικούς φυσικούς περιορισμούς. Ο Μίνσκι υποστήριξε ότι θα μπορούμε να συνομιλούμε με μια εξωγήινη νοημοσύνη γιατί θα σκέφτονται όπως εμείς. Εάν όλα τα νοήμονα πλάσματα αντιμετωπίζουν τα ίδια θεμελιώδη προβλήματα (περιορισμοί στο χώρο, τον χρόνο και τα υλικά) και οι μέθοδοι νοημοσύνης καθορίζονται από τη φύση του προβλήματος, ο Minsky σκέφτηκε ότι η εξωγήινη νοημοσύνη θα καταλήξει σε λύσεις παρόμοιες με τις δικές μας , συγκεκριμένα συμβολικά συστήματα για την αναπαράσταση αυτών των προβλημάτων και διαδικασίες για τον χειρισμό αυτών των συστημάτων που μπορούν επίσης να περιγραφούν συμβολικά.

Θα ήταν, φυσικά, αφελές να υποστηρίξουμε ότι η εξέλιξη καθορίζεται πλήρως από τους νόμους της φυσικής, δεδομένου του σημαντικού και προφανούς ρόλου που παίζει η τύχη στην τροχιά της εξέλιξης. Για παράδειγμα, η έρευνα υποδηλώνει ότι η πιθανότητα πρόσκρουσης αστεροειδούς με αποτέλεσμα την παγκόσμια ψύξη, τη μαζική εξαφάνιση και την επακόλουθη εμφάνιση θηλαστικών ήταν «αρκετά χαμηλή» πριν από 66 εκατομμύρια χρόνια. Ήταν καθαρή κοσμική κακή τύχη που ο αστεροειδής έπληξε το σχετικά μικρό τμήμα της επιφάνειας της Γης που ήταν πλούσιο σε υδρογονάνθρακες και θείο που τελικά έπνιξε τη Γη με στρατοσφαιρική αιθάλη και θειικά αερολύματα. Σε αυτήν την περίπτωση, η τοποθεσία της πρόσκρουσης του αστεροειδούς άλλαξε την ιστορία της ζωής στη Γη με τρόπο που δεν θα μπορούσε ποτέ να προβλεφθεί από ντετερμινιστικούς εξελικτικούς νόμους.

Το θέμα είναι ότι αν και η τροχιά της εξέλιξης δεν είναι προβλέψιμη εκ των προτέρων, η ποικιλία των ειδών που παράγει δεν είναι απεριόριστη. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με τη διαισθητική ερμηνεία της Δαρβινικής εξέλιξης, η οποία υποδηλώνει ότι η φυσική επιλογή οδηγεί σε μια «τάση των ειδών να σχηματίζουν ποικιλίες» σε άπειρο αριθμό.

Αντίθετα, ο Cockell υποστηρίζει ότι «η εξέλιξη είναι απλώς μια τεράστια και συναρπαστική αλληλεπίδραση φυσικών αρχών που κωδικοποιούνται στο γενετικό υλικό» και «ο περιορισμένος αριθμός αυτών των αρχών… σημαίνει ότι το φινάλε αυτής της διαδικασίας είναι επίσης συγκρατημένο και καθολικό».>

Σκεφτείτε, για παράδειγμα, την εμφάνιση της κυτταρικής ζωής στη Γη. Είναι η κυτταρική μορφή κάτι που θα μπορούσαμε να περιμένουμε να εμφανιστεί σε έναν εξωγήινο πλανήτη ή οι εξωγήινοι οργανισμοί θα έβρισκαν έναν διαφορετικό τρόπο αυτοσυναρμολόγησης;

Στη δεκαετία του 1980, ο βιολόγος David Dreamer χρησιμοποίησε καρβοξυλικά οξέα που εξήχθησαν από τον διάσημο μετεωρίτη Murchison για να αποδείξει ότι αυτά τα απλά μόρια θα σχημάτιζαν αυθόρμητα κυτταρικές μεμβράνες όταν προστέθηκαν στο νερό. Σύμφωνα με τον Cockell, αυτό υποδηλώνει ότι τα συστατικά για την κυτταρική ζωή είναι «διασπαρμένα σε όλο το Ηλιακό Σύστημα σε πετρώματα πλούσια σε άνθρακα», που σημαίνει ότι «μπορούμε να περιμένουμε τα μόρια της κυτταρικότητας να σχηματιστούν σε οποιοδήποτε αρχέγονο σύννεφο, έτοιμα να παραδώσουν το φορτίο πρωτοκυττάρων τους. υλικό στην επιφάνεια οποιουδήποτε πλανήτη με αναμονή αφθονίας νερού.» Αργότερα πειράματα έδειξαν ότι οι μετεωρίτες απέχουν πολύ από τη μοναδική πηγή μοριακού υλικού που μπορεί να σχηματίσει κυτταρικές μεμβράνες, υποδηλώνοντας ότι αυτός ο τρόπος οργάνωσης είναι πιθανότατα κοινός στο σύμπαν.

Παρόμοιοι φυσικοί νόμοι περιορίζουν επίσης τις δυνατότητες ακόμα πιο θεμελιωδών πτυχών της βιολογίας, όπως η δομή του DNA. Ένα από τα πιο αξιοσημείωτα χαρακτηριστικά του DNA είναι ότι αποτελείται από μόνο τέσσερα νουκλεοτίδια - αδενίνη, θυμίνη, κυτοσίνη και γουανίνη - που μπορούν να συνδυαστούν μόνο με πολύ περιορισμένους τρόπους:ζεύγη αδενίνης με θυμίνη και κυτοσίνη με γουανίνη. Είναι εξελικτικό ατύχημα το γεγονός ότι υπάρχουν μόνο τέσσερα νουκλεοτίδια ή ότι συνδυάζονται σε δύο ζεύγη βάσεων; Μπορεί μια εξωγήινη νοημοσύνη να έχει έναν γενετικό κώδικα κατασκευασμένο από έξι ή περισσότερα νουκλεοτίδια και μπορεί αυτά τα νουκλεοτίδια να είναι διαφορετικά από τα τέσσερα που αποτελούν το DNA της ζωής στη Γη; Αυτό είναι μια πιθανότητα, φυσικά, αλλά υπάρχουν σοβαροί λόγοι να πιστεύουμε ότι είναι απίθανο.

Η προσθήκη περισσότερων νουκλεοτιδίων στην εξίσωση αυξάνει την ποσότητα των πληροφοριών που είναι διαθέσιμες στο σύστημα και σημαίνει ότι τα μικρότερα μόρια μπορούν να περιέχουν την ίδια ποσότητα πληροφοριών με τα μεγαλύτερα μόρια σε γενετικές δεξαμενές με μόνο τέσσερα νουκλεοτίδια. Η αντιστάθμιση, φυσικά, είναι ότι το ποσοστό των βάσεων που ένα δεδομένο νουκλεοτίδιο μπορεί να συνδέσει με τα μισά με κάθε ζεύγος βάσεων που προστίθεται στο σύστημα.

Για παράδειγμα, σε ένα σύστημα δύο νουκλεοτιδίων, κάθε βάση μπορεί να ζευγαρώσει με τις μισές βάσεις. Σε ένα σύστημα τεσσάρων νουκλεοτιδίων, κάθε βάση μπορεί να συνδεθεί μόνο με το ένα τέταρτο των βάσεων, και ούτω καθεξής. Έτσι, ο Cockell υποστηρίζει, «καθώς προσθέτετε περισσότερες βάσεις, γίνεται πιο δύσκολο να βρείτε αυτές που είναι αρκετά ανόμοιες ώστε να είναι εύκολο να διακριθούν όταν το μόριο αναδιπλασιάζεται», γεγονός που οδηγεί σε υψηλότερο ποσοστό σφαλμάτων. Πράγματι, μοντέλα υπολογιστών του RNA, της μοριακής διεπαφής μεταξύ του DNA και των βασικών πρωτεϊνών, υποδηλώνουν ότι τέσσερα νουκλεοτίδια έχουν ως αποτέλεσμα τη μεγαλύτερη καταλληλότητα.

Όσον αφορά τους τύπους των ζευγών βάσεων, η έρευνα που χρησιμοποιεί συνθετικά νουκλεοτίδια για την επέκταση του αριθμού των ζευγών βάσεων στον γενετικό κώδικα έδειξε ότι η εναλλαγή αυτών των συνθετικών ζευγών βάσεων από τον κανονικό κώδικα ή η προσθήκη τους συνήθως παράγει ασταθή αποτελέσματα. Ωστόσο, οργανισμοί όπως τα βακτήρια που έχουν προστεθεί συνθετικά νουκλεοτίδια σε ένα διευρυμένο γενετικό αλφάβητο έχει αποδειχθεί ότι είναι σταθεροί κάτω από αυστηρές εργαστηριακές συνθήκες. Τα αποτελέσματα των συνεχιζόμενων πειραμάτων με τα πολλά πιθανά ζεύγη βάσεων υποδηλώνουν ότι τα τέσσερα ζεύγη βάσεων που βλέπουμε στο RNA και στο DNA είναι βελτιστοποιημένα ώστε να πληρούν τις συνθήκες που επιτρέπουν την αντιγραφή του, αλλά και τη διατήρηση της δομής του.

Εάν ο εγκέφαλος και οι γνωστικές του δομές είναι στην πραγματικότητα βελτιστοποιημένες για την ενσωματωμένη εμπειρία του οργανισμού, αυτό υποδηλώνει ότι η θέση ότι οι εξωγήινοι θα σκέφτονται παρόμοια με εμάς δεν είναι τελικά τόσο τραβηγμένη.

Ο Daniel Oberhaus είναι συγγραφέας προσωπικού στο Wired, όπου καλύπτει την εξερεύνηση του διαστήματος και το μέλλον της ενέργειας. Είναι συγγραφέας του Εξωγήινες γλώσσες.

Προσαρμογή από Extraterrestrial Languages ​​από τον Daniel Oberhaus, © 2019, που δημοσιεύτηκε από το The MIT Press. @mitpress.

Εικόνα κεφαλαίου:ImageFlow / Shutterstock