Artykuł ukazal sie po raz pierwszy w numerze 4/2001 "Forum Akademickiego".

Jakie będzie ostateczne znaczenie poszukiwań sztucznego życia w badaniach biologicznych, filozofii i w poglądach naszych wnuków?

Już samo pojęcie "sztuczne życie" wydaje się mieć w sobie coś sztucznego. Czyż życie nie jest pierwszym skojarzeniem, kiedy myślimy o przyrodzie, czyli o czymś, co wydaje się przeciwieństwem sztuki i techniki jako skutków działalności człowieka? Pojęcie to sugeruje, że człowiek w swoim twórczym pędzie zabiera się do stworzenia życia. Ale życie przecież już istnieje, a procesy, które doprowadziły do jego powstania, są przedmiotem fascynujących badań naukowych.

Ingerencja człowieka w świat ożywiony rozpoczęła się wraz z hodowlą i uprawą roli. Coraz lepsze poznanie procesów zachodzących w elementarnych modułach życia - komórkach - umożliwiło tworzenie organizmów o nieistniejących do tej pory właściwościach. Pracuje się już nad hodowlą całych organów, a wprowadzenie takiego nieznanego przyrodzie procesu, jak klonowanie złożonych organizmów wywołało ostatnio tyle samo nadziei, co i obaw. Rozpoczęły się przygotowania do syntezy prostej komórki. Czy będzie więc można mówić o sztucznym życiu? W pewnym sensie tak, ale obecnie termin ten oznacza już coś innego.

Poza "szowinizmem węglowym"

Życie jest formą istnienia białka - śpiewali kiedyś Skaldowie, przedrzeźniając koryfeuszy jedynie słusznego światopoglądu. Ale akurat z tym sformułowaniem zgodzi się niewątpliwie zdecydowana większość współczesnych przyrodników. Trzeba to jednak nieco uogólnić: życie, jakie znamy, jest możliwe dzięki unikalnej zdolności atomów węgla do tworzenia z innymi pierwiastkami małych, średnich i bardzo dużych cząsteczek o ogromnej różnorodności struktury i własności chemicznych. Węgiel, wodór i tlen to główne pierwiastki składające się na białka, tłuszcze i cukry - podstawowy budulec komórek i wirusów. Nie zapominając o kluczowej roli niektórych innych pierwiastków, można spokojnie stwierdzić, że życie jest oparte na chemicznych związkach węgla.

Twierdzenie, że życie może istnieć tylko na tak określonym podłożu materialnym, zostało nazwane przez Chrisa Langtona "szowinizmem węglowym".
Czy życie może istnieć bez tej całej biochemii? Po czym jednak moglibyśmy rozpoznać, że jest to życie? Czy są jakieś cechy znanego nam życia, które mogłyby być opisane niezależnie od ich biochemicznego podłoża? Co to jest życie w ogólności?
Takie pytania postawił Langton w programowym artykule otwierającym I Konferencję Sztucznego Życia, która odbyła się w 1986 roku. Ale nie tylko pytał, co to jest życie w ogólności. Sformułował jednocześnie pewien program badań. Stwierdził mianowicie, że jedynym dostępnym nam medium, które możemy dowolnie kształtować, jest czasowy ciąg typu "zero-jeden" (jest sygnał - nie ma sygnału), z zawrotną szybkością generowany według zadanych reguł przez komputer. Każdy, kto miał do czynienia z komputerem, wie oczywiście, że nie ma on nic wspólnego z polatującym nad polami skowronkiem. Podobnie trudno nazwać generowane komputerowo obrazy dinozaurów w filmie Jurassic Park sztucznym życiem.

Matematyczne obliczenia, przeszukiwania baz danych czy "zapamiętanie" tego tekstu też nie są żadnymi przejawami życia w komputerze. Langtonowi chodziło oczywiście o coś innego. Życie ma pewne cechy, które pozwalają odróżnić je od "martwej natury". Nie bardzo potrafimy obecnie określić, co to są za cechy w sposób na tyle abstrakcyjny, aby nie odwoływać się do biochemicznych przejawów życia. Spróbujmy więc "zsyntetyzować" sztuczne życie w komputerze opierając się na pewnych własnościach strukturalnych i funkcjonalnych organizmów żywych. Potem dopiero zastanowimy się, już na szerszej bazie "empirycznej", co to jest życie w ogólności. Czy jednak można znaleźć takie własności, które byłyby charakterystyczne zarówno dla procesów życia, jak i życiopodobnych? Zwolennicy sztucznego życia odpowiadają na to pytanie pozytywnie.

Tylko sąsiad z sąsiadem

Na każdym poziomie życia, począwszy od reakcji biochemicznych w komórce, a skończywszy na ekosystemach, spotykamy ten sam schemat: pojedyncze jednostki mogące wpływać na zachowanie się innych jednostek i jednocześnie modyfikujące własne zachowanie pod wpływem pozostałych jednostek.

A więc: jednostki i reguły ich zachowania, a w szczególności reguły "akcji i reakcji" przy spotkaniu z innymi jednostkami. I nic więcej, a już na pewno żadnych reguł sterujących układem jako całością "z zewnątrz". Dla układów biologicznych jest przy tym charakterystyczne, że lokalne reguły są względnie proste, zwłaszcza w porównaniu z zachowaniem się całego układu. Własności układu, choćby najbardziej skomplikowane, muszą tu pojawić się jako skutek realizowania się jednostkowych reguł gry. Można by powiedzieć, że to przecież czysty redukcjonizm i nic nowego w nauce. Ale jest tu pewien haczyk, ukryty w modnym ostatnio słowie "pojawianie się" (ang. emergence). Redukcjonista użyłby tu przecież słowa "wynikanie".

Różnica między tymi dwoma pojęciami jest subtelna i na pewno zależy od tego, w jaki sposób sprecyzujemy ich znaczenie. W fizyce mówimy na przykład, że ruch Ziemi wokół Słońca wynika (czyli jest skutkiem) z działania siły grawitacyjnej wywieranej przez Słońce.
Czy pościg charta za zającem (sztucznym, oczywiście) wynika (w podobnym sensie) z procesów elektrycznych i chemicznych zachodzących w komórkach jego ciała? A nasze myślenie z podobnych procesów zachodzących w mózgu? A może te procesy tylko pojawiają się na tle elektrochemicznych przemian w bioaktywnej materii? Zderzamy się tu z "gorącymi" tematami światopoglądowymi, więc może łatwiej będzie wytłumaczyć, o co chodzi z tym pojawianiem się na przykładzie układów sztucznego życia symulowanych w komputerach. Abstrahowanie od całej złożoności realnych układów niejednokrotnie już w historii nauki pozwoliło na intelektualne uchwycenie nowych sposobów ujęcia starych tematów.

Gra w życie

John Horton Conway, angielski matematyk, zaczął od przestawiania talerzy na podłodze podzielonej na regularne kwadraty zanim zorientował się, że łatwiej będzie mu szukać przy pomocy komputera. A szukał czegoś ciekawego. Co znaczy ciekawe dla matematyka? Warto by zapytać o to samego Conwaya, bo ciekawych rzeczy znalazł już w swoim życiu dużo.
Tym razem chodziło o ciekawe procesy zachodzące na fragmencie mozaiki składającej się z małych kwadracików. Załóżmy, że każdy kwadracik może, ale nie musi, być zajęty przez jednego i tylko jednego stworka. Co stanie się z takim stworkiem zależy tylko od tego, co dzieje się w jego najbliższym sąsiedztwie utworzonym przez 8 kwadratów, z którymi jego "komórka" styka się bokami lub przynajmniej wierzchołkami.
Jeżeli nie ma tam nikogo, to nasz stworek ginie, nie mogąc znieść samotności. Jeżeli ma czterech lub więcej sąsiadów - również ginie z przestworkowania. A więc przeżywa do następnego "dnia" (w nudnej terminologii informatycznej: kroku czasowego) tylko wtedy, jeżeli ma dwóch lub trzech sąsiadów (nie jest im lekko na tej mozaice...). A że nie ma życia bez rozmnażania, więc nasz stworek, jeżeli zauważy, że wraz z (dokładnie) dwoma innymi stworkami otaczają (w powyższym sensie) pustą komórkę, to przyczynia się wraz z nimi do powstania nowego stworka w tejże komórce. W ciągu dnia każdy stworek przygląda się swemu otoczeniu, sprawdzając, co ma do zrobienia i jaki los go czeka, a w następny dzionek zastaje już nowy układ stworków w komórkach (układ synchronicznie przeszedł w kolejnym kroku czasowym do nowego stanu - jeżeli ktoś woli taki opis).
No i co? Ciekawe?