ראשי > כללי > על השאלות החשובות באמת בחיים כמו למשל מה זה בכלל חיים

על השאלות החשובות באמת בחיים כמו למשל מה זה בכלל חיים

כולכם ודאי כבר מכירים את החתול האומלל של שרדינגר שהשכם והערב נשלח למות ולחיות בסופרפוזיציה עד לקץ הימים, רק כדי להצביע על תוצאות לא אינטואיטיביות בתורת הקוונטים. אני רוצה לשוב אל אותו חתול, אבל הפעם לגשת אל העניין מכיוון אחר לחלוטין. מה בעצם ההבדל בין החתול החי לחתול המת? הרי שניהם עשויים אטומים ומולקולות. גרוע מכך, לאחר מותו של החתול ניתן ליטול מגופו תאים או חיידקים ולהמשיך לגדל אותם במעבדה זמן רב. אני אמקד את השאלה: מה מבדיל בין 'חי' לבין 'דומם'? מה גרם למדוזה להיכנס למועדון החיים אבל לאבן להיתקע עם המאבטחים בחוץ?

בתמימותי חשבתי שזאת שאלה מדעית פשוטה למדי. טעיתי. הצטרפו אלי בניסיון להבהיר מה הבעיה.

Schrodingers_cat
איור 1: חתולו הזומבי של שרדינגר. המקור לאיור: ויקיפדיה, לשם הועלה על ידי המשתמש Dhatfield.

***

עד היום נתקלתי בשתי הגדרות עיקריות למושג 'חיים' שאכנה אותן כאן בשמות 'הארוכה' ו-'הקצרה'. ההגדרה הארוכה היא זאת שבדרך כלל מופיעה, למיטב הבנתי, בספרי הלימוד בביולוגיה. חיים מוגדרים כמשהו שמקיים חלק או את כל התכונות מהרשימה הבאה:

1) סדר – ליצורים חיים יש אופי מסודר, למשל אורגניזמים מורכבים מקבוצות גדולות של תאים בסידור מוגדר היטב. תאים מורכבים מקרום תא ומאברונים בסידור מיוחד.

2) גדילה והתפתחות – יצורים חיים משנים גודלם ואת צורתם בצורה הניתנת לחיזוי, לכאורה לפי תוכנית אב כלשהי.

3) הוֹמֵאוֹסְטָסִיס – איזון פנימי, יצורים חיים משמרים תנאי סביבה פנימיים ששונים באופן מהותי מהתנאים בסביבתם. לדוגמה רגולציה של טמפרטורת הגוף של יונקים, או של ריכוז המלחים בתוך תאים.

4) מטבוליזם – סט של ריאקציות כימיות הכרחיות לקיום חיים. ניתן לחלק אותן לכאלה שקשורות בפירוק חומרים אורגניים ובהפקת אנרגיה, ולכאלה שמשתמשות באנרגיה לייצר את החומרים מהם מורכב התא.

5) תגובה לגירוי חיצוני – שינוי התנהגות בתגובה לאור (למשל עלים מתכווננים לשמש), טמפרטורה (למשל 'עור ברווז'), כימיקלים ודברים נוספים.

6) רבייה – יצירה של חיים חדשים המשמרים את המידע הגנטי, אם על ידי הזדווגות או אם לאו (למשל חלוקה של תאים).

7) אבולוציה – גמישות ושינוי בתמהיל הגנטי של אוכלוסיות לאורך זמן בתגובה לתנאי הסביבה.

הבעיה העיקרית הראשונה עם הרשימה הזאת היא שישנם דברים שמקיימים חלק מהסעיפים ברשימה ואינם חיים, וישנם יצורים חיים שלא מקיימים חלק מהסעיפים. גבישים, לדוגמה, מכילים סדר גבוה וגדלים תחת תנאים מסוימים. וירוסים מתרבים ועוברים אבולוציה אך אין להם מנגנון מטבוליזם משלהם ומשתמשים במערכות של התא אליו הם נטפלים. מערכות טכנולוגיות רבות מסוגלות לחוש את הסביבה ולהגיב בהתאם. פרד עקר ואינו מסוגל (בד"כ) להתרבות. ישנן עוד דוגמאות רבות אבל אני חושב שהעניין מובן.

Mule
תמונה 2: פרד, על רקע ספינה שוקעת למצולות המדבר. המקור לתמונה: ויקיפדיה, לשם הועלתה על ידי המשתמש Dario u.

הבעיה העיקרית השנייה, לדעתי, היא שהרשימה נולדה מכך שאין אנו יודעים להגדיר היטב מהם חיים ולכן היא דסקריפטיבית (תיאורית) באופייה. במקום להגדיר אפריורית מהם חיים, הרשימה בעצם מתבוננת בכל הדברים שאנחנו בחרנו להגדיר כחיים ומציינת תכונות משותפות לקבוצה. במילים אחרות, הרשימה מתארת את ההבדל בין אדם לאבן, ולא באמת מגדירה מהם חיים. הגישה הזאת מיד מזכירה לי את השאלה שדנתי בה בעבר: מהו דג? ההגדרה מועילה לשיח בין אנשים, אך חסרת משמעות מדעית עמוקה.

בהשראת מחשבות של מספר פיזיקאים בנושא ובניסיון לנסח דרישה כוללנית יותר מחד ומינימלית מאידך נכתבה ההגדרה שאני מכנה 'הקצרה' עבור המושג חיים. נתקלתי במספר נוסחים ואני מתרגם כאן באופן חופשי: "[חיים הם] מערכת כימית שמשמרת ומקיימת את עצמה ומסוגלת לעבור אבולוציה". במילים אחרות, מערכות חיות הן מערכות שמסוגלות לשמר על הסידור שלהן כנגד 'רצונו של הטבע' לפזרן. היכולת שלהן לשמר את עצמן מושגת על ידי שימוש בחומר ואנרגיה שנקלטים מהסביבה. מערכות אלה משמרות את המידע שבהן על ידי העמדת צאצאים ומתמודדות עם שינויים בסביבה על ידי אבולוציה.

אם אתם שואלים אותי, המילה "כימית" בהגדרה הוכנסה בחלק מהניסוחים כדי להימנע מהכללת תוכנות מחשב במועדון החיים. דמיינו אלגוריתמים גנטיים שיושבים על רשת האינטרנט בשרתים שלא באמת ניתן לכבות. בנוסף, האם טפילים או להבדיל וירוסים מקיימים את עצמם? במובן מסוים כן, ובמובן אחר לא. מה יקרה אם ייעלמו לפתע כל הנשאים? לדעתי, גם אם יש שיפור מסוים בהגדרה הזאת הוא קטן והבעיה עדיין גדולה.

Multiple_rotavirus_particles
תמונה 3: נגיפים מסוג Rotavirus שצולמו באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים חודר. המקור לתמונה: ויקיפדיה, לשם הועלתה על ידי המשתמש GrahamColm.

מדוע, אם כן, אין אנו מצליחים להגדיר מהם חיים? היכן שורש הבעיה? אני אנסה למנות מספר אפשריות תחת שתי קבוצות.

1. חוסר ידע. אנחנו עדיין לא מבינים דברים רבים שקשורים לחיים. למשל, כיצד התפתחו החיים? כיצד התרחש המעבר בין דומם לחי? שאלת ראשית החיים היא פיל גדול שעומד לנו במרכז הסלון ודורש המון תשומת לב. שאלה נוספת היא האם חיים חייבים להיות מורכבים מחומרים אורגניים (חומרים מבוססי שרשראות פחמן)? לצערנו, עד היום יש באמתחתנו רק דוגמה עובדת אחת, החייזרים מבוששים והמחשבים עדיין לא התעוררו לחיים (טפו, טפו, טפו, חמסה, חמסה).

2. אולי השאלה אינה נכונה. אם כן, מהי השאלה הנכונה? אולי הספקטרום בין המצב 'חי' למצב 'דומם' הוא רציף ולכן החיפוש אחר ההגדרה של חי או דומם היא בעייתית. אפשרות נוספת היא שחיים אינם מצב אלא תהליך כלשהו ומכך נובע הקושי להגדירם בדרך שבה אנחנו ניגשים לבעיה. דעה נוספת שנתקלתי בה סוברת שאנחנו לא צריכים לחפש את ההגדרה של חיים, אלא תיאוריה כללית המתארת מערכות חיות. לא בטוח שהבנתי למה הכוונה. כל העסק די מעורפל.

***

ומה אתכן? אתם חיים? מצוין! מה דעתכן בנושא? האם יש לכם רעיון שלא הזכרתי? אתם מוזמנות לשתף.

——————————————————

לקריאה נוספת:

Why Life Does Not Really Exist – Ferris Jabr

Life's Working Definition: Does It Work? – Astrobiology Magazine

מודעות פרסומת
  1. יהושע
    01/09/2014 בשעה 3:46 pm

    נסיון להתמודד עם הבעיה: http://www.haayal.co.il/story_921

    • 01/09/2014 בשעה 7:08 pm

      תודה על התוספת, מעניין. אם כי ההתרשמות הראשונית שלי היא שיש החלפה של מושג דיכוטומי עמום ('חי-דומם') במושג ספקטרום עמום אף יותר ('מורכבות').

  2. 03/09/2014 בשעה 1:20 pm

    יש חיים ויש חיים ודין חיים של תולעת אינו דין חיים של אדם. חיים מבחינתי הם שאלה של תודעה ולא של מכניזם כימי או ביולוגי. במובן זה אני בספק גדול אם ניתן לכנות חיידק "יצור חי" גם אם יש לו מנגנון שכפול מתוחכם.

    • 03/09/2014 בשעה 2:29 pm

      תודה עופר.
      תסכים שאנחנו כנראה מדברים על דברים שונים אבל משתמשים באותה מלה.
      בנוסף, לא הרווחנו בעמימות. במקום להחנק מהמושג חיים נחנק על המושג הלא מוגדר טוב שהוא מודעות.
      וכמובן כל עניין הגישה הדואליסטית דורש דיון נפרד 🙂

      • 03/09/2014 בשעה 10:22 pm

        לא יודע… בתור בן-אדם אני מעדיף לזהות את החיים עם קיומה של התודעה ולא של הבשר. בסופו של דבר את התודעה שלי אני חי ולא את רבבות המנגנונים הכימיים המתקיימים בגופי. כלומר אני מבחין בין חיים לבין מה שמאפשר לקיים ולתחזק אותם.

        הצגת את ההגדרה: "מערכות חיות הן מערכות שמסוגלות לשמור על הסידור שלהן כנגד 'רצונו של הטבע' לפזרן". בהגדרה הזו מסתתרת ההנחה הסמוייה שהטבע מתנגד ל"תהליך המרכבה" (אני יכול להבין מאיפה זה בא).

        אבל אני הגעתי למסקנה אישית ממש הפוכה: הטבע כל כולו ומעצם טבעו מכוון להווצרותן של מערכות שתאפשרנה חיים. ובפרט, התפתחותה של תודעה מתחייבת מהטבע עצמו – בה בעת הכרח וגם (כנראה) פסגת היצירה.

  3. 04/09/2014 בשעה 12:42 am

    עופר: הדיון מעניין ולכן אני ממשיך פה כדי שהתגובה לא תהיה מכווצת.
    1. למען הסר ספק, "רצונו של הטבע לפזרן" היא התפתלות לשונית מפוקפקת שלי כדי להמנע משימוש במונח אנטרופיה.
    2. לדעתי, אם אני נותן לך כדור\תרופה\חומר כימי שמשפיע על מנגנונים ביוכימיים בגופך וגורם לך להיות מאושר, או להבחין ביותר פרטים לזמן מסוים, אז אתה בהחלט חי את המנגנונים שבגופך. 'אתה' והמנגנונים שמרכיבים אותך אחד הם.
    3. לשימוש במילה 'חיים' בתוך מדעי-החיים יש כוונה מאוד מסוימת והיא אינה תואמת לכוונה שלך לאותה מילה. אני מציע שנקרא לתאים, תולעים, חתולים ובני-אדם 'חיים', ולבני-אדם+תודעה נקרא 'חיים+'. שים רק לב שלפי הגדרה זאת אנשים הנמצאים במצבי תרדמת מסוגים מסוימים ירדו מדרגת חיים+ לדרגת חיים בלבד.
    4. אנחנו מהדהדים כאן דיון ישן נושן, אבל כזה שכדאי להדהד אותו מפעם לפעם, כי הוא תמיד מענין ותמיד רלוונטי.

    • 06/09/2014 בשעה 10:32 pm

      אורן, בנוגע לשתי הנקודות הראשונות שהעלת:
      1) כן, אני יודע. אלא שההצמדות לרעיון האנטרופיה מובילה לדעתי לסתירה עם התצפית: פעם העולם היה בכאוס מוחלט והיום הוא מסודר להפליא… אפילו תודעות עם מודעות עצמית יש בו. נראה כאילו אי אפשר למנוע את התפתחות החיים, זה כל כך טבעי שזה בא לבד…
      2) כל עוד אני בריא, כלומר כל עוד המנגנונים שלי עובדים 'כמו שצריך', הם יהיו עבורי שקופים לגמרי. חיי במקרה זה יתנהלו כאילו הם הדבר הטבעי ביותר והמובן ביותר עלי אדמות. במקרה זה אני נשאר רק עם עופר, ואין שם כל זכר לתרכובות כימיות. הצרות מתחילות עם השיבושים. לכן אני מבחין בין חיים לבין מה שמאפשר לקיים ולתחזק אותם.

  4. 23/02/2015 בשעה 11:20 pm

    אומרים שההרצאה הזאת טובה ואפילו פורצת דרך, אני נתקעתי באמצע, אבל אתה בתור פיזיקאי שמתקן רדיואים אוליי תהנה ותבין יותר:

    • 23/02/2015 בשעה 11:42 pm

      ההרצאה הכי טובה שתשמעו אי פעם? 🙂
      תודה. לא מכיר. נראה כבד. אנסה.

      • 24/02/2015 בשעה 8:36 am

        חחחח…. לא, הבלוגר Sandwalk סיפר עליה קצרות והוא בעצמו אמר שהוא לא ממש הבין, אבל הוא ביוכימאי ולא פיזיקאי. הוא מנסה להסביר את החיים במושגי אנטרופיה, אנרגיה פנימית, אבל אלה מוכרים, מהאמצע הוא התחיל לדבר במושגים שאני פחות מכיר.

  1. No trackbacks yet.

כתיבת תגובה

הזינו את פרטיכם בטופס, או לחצו על אחד מהאייקונים כדי להשתמש בחשבון קיים:

הלוגו של WordPress.com

אתה מגיב באמצעות חשבון WordPress.com שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Twitter

אתה מגיב באמצעות חשבון Twitter שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Facebook

אתה מגיב באמצעות חשבון Facebook שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת גוגל פלוס

אתה מגיב באמצעות חשבון Google+ שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

מתחבר ל-%s

%d בלוגרים אהבו את זה: