Kunstigt liv - så langt er vi nået
Det er blot et spørgsmål om tid, før vi kan skabe kunstigt liv. Flere internationale forskerhold kæmper med at bryde naturens monopol, og de mødtes for nylig til en konference i Odense.

Der står en Nobelpris på spil i kampen for at skabe kunstigt liv. Men selv om forskerne er konkurrenter, mødtes de alligevel for at udveksle erfaringer ved konferencen Artificial Life Xll. (Illustration: Ellenberger, Washington University School of Medicine in St. Louis)

For ti år siden sad forskerne i kunstigt liv med en bunke byggeklodser foran sig. De ville gerne bygge en syntetisk celle, men med hvilke dele? Nu har de fundet de rigtige, og de kan også sætte dem sammen, men der er ligesom ikke lys, når de tænder.

Med andre ord: Den kunstige celle, der både skal kunne optage føde og omdanne den til byggemateriale, lave kopier af sig selv og udvikle sig gennem evolution, mangler lige det sidste skub.

Den dag, det lykkedes, bliver forskerholdet bag højst sandsynlig præmieret med en Nobelpris.

De skrappeste på området mødtes fra 19.-23. august til konferencen Artificial Life Xll på Syddansk Universitet i Odense. En konference, der bar præg af, at forskerne så småt er begyndt at tælle ned fra 10 med champagneflaskerne på køl.

Ingen Gud, ingen magi, kun fysik

I alt 249 internationale forskere var samlet til konferencen og alle med hver deres speciale i kunstigt liv. Nogle fremlagde projekter om digitalt kunstigt liv, andre om levende robotter og andre igen om brugen af kunstig biologi i lægeverdenen.

Men ligegyldigt hvilket hjørne af livet, de beskæftiger sig med, så har de ét grundsynspunkt tilfælles. Nemlig at liv er en fysisk proces. Det vil sige uden hokus pokus dengang nede i ursuppen for cirka fire mia. år siden, da man mener de første tegn på liv opstod.

Derfor er de alle enige om, at det teknologisk set er muligt at bygge det igen ved at aflure naturen dens tricks.

Fakta

OM ARTIFICIAL LIFE Xll

Konferencens fulde titel er:

12th International Conference on the Synthesis and Simulation of Living Systems. Den er arrangeret af Center for Fundamental Living Technology (FLinT) ved Syddansk Universitet og forløb fra 19. til 23. august med deltagelse af 249 forskere fra hele verden.

»Der er en udbredt konsensus blandt forskerne her om, at liv er en fysisk proces, der opstår i en vekselvirkning mellem komponenter, og det er der ikke rigtigt noget magisk i. Hvis vi for eksempel sætter flere molekyler sammen til en streng, så bliver strengen elastisk, selv om det enkelte molekyle ikke besidder den egenskab. På samme måde er liv en egenskab, der opstår, når forskellige enkeltdele vekselvirker sammen,« fortæller Steen Rasmussen, professor og leder af Center of Fundamental Living Technology ved Syddansk Universitet, der er arrangører af konferencen.

Liv skal forstås som trafikpropper

Han sammenligner det med en trafikprop. Man kan ikke forstå trafikpropper ved at kigge på den enkelte bil. I stedet er man nødt til at kigge på vekselvirkningen mellem bilerne på vejen.

»Det er egentlig en tankegang, der stammer tilbage fra Aristoteles og kaldes emergens. Det vil sige, at helheden er mere end summen af dens enkeltdele - eller at to plus to er mere end fire,« fortæller Steen Rasmussen, der dog alligevel godt kan forstå, at forskerne i kunstigt liv af nogle bliver betragtet som en slags moderne alkymister - som en flok gale videnskabsfolk, der vil 'bypasse' naturens love.

Men ingen love har bremset dem endnu. Til gengæld er de stødt på masser af 'missing links'. I udviklingen af en syntetisk celle har det betydet, at forskerne har været nødt til at finde deres helt egen opskrift på liv.

Tre byggeklodser: Informationsklods, stofskifteklods og tyggegummi

Efter mange år med 'trial and error' er man nået frem til, at en den opskrift skal bestå af tre grundingredienser.

En informationsdel, hvor byggekoden ligger gemt. Det kan for eksempel være i gener som RNA, DNA eller PNA (Peptide Nucleic Acid - kunstigt fremstillet DNA).

En stofskiftedel. Det vil sige en komponent i cellen, som kan omdanne føde til byggematerialer og energi. Stofskiftet kan for eksempel være drevet af lysenergi som i fotosyntese.

En container. Altså en beholder eller noget klister, der kan holde sammen på cellen. I Steen Rasmussens egen forskning bruger han noget, der svarer til et stykke brugt tyggegummi.

Model af en simpel syntetisk celle, der er ved at dele sig. Cellen er baseret på en oliedråbe-container (gul). På ydersiden sidder en række fedt-molekyler (gule og grønne) sammen med informations-molekyler, som her er kunstige modificerede DNA-molekyler (grå) og stofskiftemolekyler (røde). (Illustration: Bruce Deamer/FLinT laboratoriet)

De tre dele skal så sættes sammen, så cellen kan dele sig og udvikle sig evolutionært af sig selv til at få nye egenskaber. Forskerne har for længst kunnet bygge alle delene og få dem til at virke, men ingen har endnu kunnet bygge dem alle kunstigt og få dem til at arbejde sammen, så man får en levende celle.

Den tyske forsker Gunther von Keidrowski har for eksempel fået informationsdelen til at kopiere sig selv, men kan ikke få stofskiftedelen til at lave informationsdelen. Samme problem har Steen Rasmussens hold.

Tættest på er måske japaneren Tetsuya Yomo, der dog benytter flere dele fra en moderne celle, samt tvinger cellen til at dele sig ved at presse den gennem en slags si. Steen Rasmussen kalder Yomos celle for 'en celle i respirator', men er begejstret for hans fremskridt alligevel.

Derudover har amerikaneren Craig Venter fået en delvis semi-syntetisk celle til at leve, men som flere gjorde opmærksom på ved konferencen, så består den af cirka 99 procent naturlige og 1 procent kunstige komponenter, selvom den kunstige del er byggekoden (genomet) og dermed en meget vigtig del af cellen.

Simplere end den simpleste bakterie

For alle forskningshold gælder det, at de arbejder med at lave kunstige celler, der er simplere end selv de simpleste bakterier.

Bakterier er de simpleste livsformer, vi kender i dag, fordi de kan bestå af blot én celle, men en meget kompleks en af slagsen (se illustration).

Den simpleste form for liv på Jorden er en prokaryot. Det vil sige en celle uden egentlig cellekerne. Man mener, de opstod for næsten fire mia. år siden, og de formodes at have givet ophav til eukaryoterne, som er en mere kompliceret celle. De eukaryote organismer omfatter blandt andet dyr, svampe og de fleste planter, mens prokaryoter er bakterier. Forskere i kunstigt liv prøver ikke at lave en kopi af en prokaryot, men bygger en celle, der er meget mere enkel.

Kilde: denstoredanske.dk

Det, forskerne arbejder på i laboratorierne, er derfor en meget forenklet udgave af liv, som vi kender det i naturen.

Fra kunstig celle til levende robot

Derfor er der også langt fra forsøgene med kunstige celler til levende organismer som dyr og mennesker. Men drømmen er, at man en dag kan kombinere robotteknologi med de kunstige celler og skabe såkaldte multicellulære robotter.

Ved konferencen var Kasper Støy fra Mærsk Mc-Kinney Møller Instituttet, Syddansk Universitet, arrangør af den del, der omhandlede kunstigt liv i robotter.

»Robotter er lavet af materialer som metal eller plastik, og det kan man ikke rigtigt få til at dele sig, som er et krav for at kunne kalde det liv. Men man arbejder på at lave autonome robotter, der kan klare sig selv, efter de er blevet sat i gang af mennesker,« forklarer han.

Robotten der lever af dræbersnegle

Et eksempel er et engelsk forskerhold, der arbejder med at få en robot til at spise dræbersnegle, som den så omdanner til biobrændsel. På den måde kan den opretholde sig selv.

Billedet viser en cellulær robot. Det vil sige en robot fremstillet af ens byggesten - lidt ligesom legoklodser. En sådan robot kan man programmere til at flytte rundt på klodserne af sig selv, så den kan danne forskellige former. I fremtiden håber man at kunne bygge cellulære robotten med kunstige biologiske celler.

»Lige nu kan robotten bare ikke hive energi nok ud af sneglene. Det vil sige, at det kræver mere energi at samle sneglene op og omdanne dem til energi, end den mængde energi den får ud af det,« siger Kasper Støy.

Men multicellulære robotter, der både er autonome og sammensat af en form for kunstige celler, tror han alligevel vil være fremme inden for de næste 20 år.

»Det kan for eksempel være små robotter, der lever i gulvtæppet og spiser støvet eller mikroskopiske robotter i vores blodåre, der kan informere om kroppens tilstand eller ligefrem reparere den,« forklarer han om fremtidsperspektiverne.

Vi kan lave simpelt liv, men ikke moderne liv

Stadig er der uendeligt langt til menneskeligt liv, og selv om forskerne er optimistiske, så tror de færreste af dem på, at skabelsen af kunstige mennesker eller bare kunstige pattedyr er nært forestående. Det kom frem under en paneldebat, som skulle evaluere på det sidste årtis 'moslen rundt' med livets byggesten.

»Vi kommer tættere og tættere på livlignende objekter. Men hvor tæt? Lige meget hvad jeg laver, så vil folk altid sige, at det er forskelligt fra liv,« siger Tetsuya Yomo.

Han bliver bakket op af blandt andet den amerikanske professor Chris Adami:

Vi kommer tættere og tættere på livlignende objekter. Men hvor tæt? Ligemeget hvad jeg laver, så vil folk altid sige, at det er forskelligt fra liv.

Tetsuya Yomo, lektor ved Osaka University i Japan og forsker ikunstigt liv.

»Glem alt om at lave levende systemer. Vi kan ikke engang gøre robotter autonome. Jeg har arbejdet ved NASA og set deres robotter. De er ynkelige.«

Flere af deltagerne pointerede, at der er et kvantespring fra kunstigt kemisk liv som den syntetiske celle til nutidens livsformer.

»Der går mange år, før vi kan skabe moderne liv, men ikke så mange år før vi kan skabe noget, der kan kaldes liv,« siger Steen Rasmussen.

Open-ended evolution er den hellige gral

En af de helt store forhindringer er at skabe open-ended evolution. Det vil sige at skabe evolutionsprocesser, hvor en organisme ændrer sig til en ny type liv. I udviklingen af liv på Jorden, er forskellige livsformer som dyr og planter blevet skabt ud fra simple bakterier, men den proces forstår forskerne stadig ikke.

De kan godt skabe evolution i den forstand, at en celle ændrer egenskaber, men har de for eksempel bygget en celle, der består i at en oliedråbe deler sig, så bliver den ved med at lave nye oliedråber og bliver aldrig til andet.

Pigen der strikkede en celle

En af de mere opsigtsvækkende præsentationer på konferencen kom fra den kun 26-årige amerikaner Sarah Maurer, der netop har færdiggjort sin ph. d. i kemi ved University of California. Det sidste halvandet år af sit studie har hun været en del af Steen Rasmussens team på Syddansk Universitet.

Sarah Maurer forklarer om sin alternative plakat med en strikket udgave af en syntetiske celle. (Foto: Gunver Lystbæk Vestergård)

»Open-ended evolution er vores hellige gral,« siger Steen Rasmussen.

Det var ellers en af gåder, som man for 20 år siden regnede med ville være løst i dag, men man er ikke engang tæt på.

»Vi forstå stadig ikke de fundamentale abstraktioner, der kan forklare biologiske systemer. Jeg hører hele tiden folk snakke om open-ended evolution, men vi mangler stadig en idé om, hvad det er,« siger den belgiske professor Hugues Bersini.

Professor Bersini arbejdede oprindeligt med kunstig intelligens men skiftede til forskning i kunstigt liv for cirka 20 år siden.

Kunstigt liv anno 2110

En enkel deltager i salen under paneldebatten vovede sig dog til at komme med en meget progressiv udmelding:

Glem alt om at lave levende systemer. Vi kan ikke engang gøre robotter autonome. Jeg har arbejdet ved NASA og set deres robotter. De er ynkelige

p>
-Chris Adami, amerikansk professor og forsker i kunstigt digitalt liv ved Keck Graduate Institute i Californien

»Jeg spår, at i 2110 så er alt liv kunstigt. Om hundrede år vil vi vide, hvordan liv udvikler sig og nye celler vil blive skabt via computersoftware.«

Kommentaren skabte en kortvarigt diskussion om, hvor vidt vi en dag vil kunne forudsige evolutionen eller den altid vil ske tilfældigt. Vil vi for eksempel kunne forudsige, hvordan en influenza-virus udvikler sig? Eller skal vi koncentrere os om at gøre organismen modstandsdygtig over for sygdommen?

Indtil videre er målet dog først og fremmest at få den kunstige celle til at leve. Selv om ingen vil sætte en tidshorisont på den bedrift, så er der ingen tvivl om, at flere af deltagerne gik rundt med en lille Nobeldrøm i maven.

Hun har lavet en 100 procent kunstig celle, som kan optage synligt lys og benytte det til at få et informations-molekyle til at styre et stofskifte. Stofskiftet laver så molekyler, som af sig selv danner celle-containere.

Hun har fået stofskiftet til at producere større celler, men hun har endnu ikke fået informations-molekylet til at kopiere sig selv, så der er ikke tale om en komplet kunstig celle.

Hendes projekt fik dog mest opmærksomhed på grund af hendes alternative måde at formidle den på. I stedet for de sædvanlige standardplakater havde Sarah strikket sin celle-model og derved lavet den i 3D. Hendes titel var således: Knitting a synthetic cell.

»Jeg sad sammen med en ven på en bar nede i Odense. Han sagde til mig, at jeg skulle prøve at visualisere mit projekt på en alternativ måde. Da jeg rigtig godt kan lide at strikke, så tænkte jeg, at jeg ligeså godt kunne strikke hele modellen,« fortæller Sarah Maurer, der næsten ikke kunne få sin frokostpause i fred uden at skulle svare på spørgsmål fra nysgerrige kollegaer ved konferencen.

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud