I 2005 fik jeg besøg af min ven og kollega Takashi Ikegame fra University of Tokyo, som spurgte mig, om jeg ville være i stand til at lave et kemisk system, der kunne bevæge sig selv.
Få dage senere sad vi og eksperimenterede med små olieklatter, som for rundt i en petriskål fyldt med vand.
Dette forsøg var startskuddet til et forskningsprogram, som rakte både bagud mod livets oprindelse og fremad mod udviklingen af morgendagens fleksible og livagtige materialer.
For nylig fik jeg chancen for at fremvise denne forskning i tale og billeder på en af de berømte TED-begivenheder. Fremvisningen kan du se i videoen herover.
Her følger tankerne, der lå bag.
Protoceller danser for at undgå kemisk død
Som videnskabsmænd er vores primære opgave at udvikle, teste og fortolke modeller.
Vi starter som regel med en simpel model bestående af kontroller- og manipulerbare elementer, og opnår på denne måde en forståelse af modellen.
Denne forståelse bruges så i en begrebslig forståelse af den virkelige verden. Disse modeller er ofte abstrakte og verdensfjerne, men uanset hvor eksotiske de kan virke, så fortæller de os alligevel noget om den virkelige verden.
Kemiske processer er livagtige
De små dråber olie i petriskålen bruger udelukkende kemiske og fysiske mekanismer til at bevæge sig, ’udforske’ og samtidig forandre deres miljø.
Dråberne omdanner intern kemisk energi til bevægelsesenergi. Ved at bevæge sig kan dråberne udskyde en slags kemisk død, hvor de bliver begravet i deres egne affaldsprodukter, som langsomt nedsætter deres bevægelse, indtil de til sidst stopper helt.
Dråberne undgår altså en stillestående skæbne på grund af deres aktivitet. Som betragter kan man næsten ikke undgå at tænke, at dråberne udviser en ganske livagtig opførsel, som når en dråbe cirkler om en anden i en slags fælles dans.
Undgår komplekse, etiske spørgsmål
For en som mig, der i årevis studerede biologi, før jeg vendte mig mod de mere fysiske videnskaber, minder disse karakteristika og adfærd om levende systemer, selvom dråberne ellers ikke ligner levende organismer.
Liv er ikke oliebaseret og bruger ikke den samme type mekanismer til at bevæge sig.
Dråberne er altså kunstige, og sådanne ikke-levende systemer, med egenskaber, der minder om dem, vi finder hos levende systemer, kan vise sig at være en nyttig ny teknologi.
De indeholder f.eks. ikke DNA, så vi undgår de komplekse og etiske spørgsmål, som ofte knytter sig til genmodificerede organismer.
Ingen har demonstreret skabelsen af kunstigt liv
Flere forskellige typer kemiske dråber fremviste evnen til at bevæge sig, inklusive modeller med det formål at indfange centrale aspekter af livets oprindelse.
De eksperimenter, hvor ur-tjære blev brugt som brændstof til at drive cellerne fremad, er et eksempel på dette.
Men hvor man længe har ment, at alt hvad der skulle til for at opnå spontant liv, var en selvsamling af de rette molekyler hen imod strukturer med egenskaber magen til dem, vi finder i levende celler, så har ingen endnu – selv efter 100 års eksperimenter med selvsamlende systemer – været i stand til at demonstrere skabelsen af kunstigt liv.
Nødvendige mekanismer for livets opståen
Oliedråberne som system viser os, at en anden mekanisme, udover selvsammensætning, måske er nødvendig for livets opståen.
I dette tilfælde kunne det være dråbernes selv-bevægelse.
Denne mekanisme får den primitive celle, protocellen, til at indgå i en tilstand, hvor den aktivt kommunikerer med sine omgivelser, alt imens den søger efter ressourcer og omformer nærmiljøet, ganske ligesom levende organismer gør det.
En anden mekanisme, som de bevægende dråber kunne bruge for at undgå den kemiske død, er replikation, som følger af en intern bevægelse af dråben, der får den til at dele sig.
Forskning i oliedråber spreder sig
Arbejdet med sådanne simple modeller giver os muligheden for at teste hypoteser, ikke blot om livet oprindelse, men også om levende systemers inderste natur.
Lige siden Takashis besøg i Italien har vi udforsket, hvad oliedråber kan lære os om livet.
Fantastisk nok bliver vores små oliedråber nu udforsket af partnere i Japan, USA, Italien, Storbritannien og Danmark, inden for en række fagfelter – fra kemikere til fysikere og fra ingeniører til arkitekter.
Tænk over livet
Meningen med det foredrag, der blev givet på TED, er at besvare og åbne op for spørgsmål omkring liv og specielt omkring forskellige former for liv.
Det er på ingen måde en definitiv forelæsning eller en bibel.
Mit håb er, at det vil inspirere modtagerne til at tænke mere over, hvad der egentlig udgør liv, og hvilke egenskaber liv må have.
