Astronoom, füüsik ja kirjanik Adam Frank kirjeldab teadusuudiste portaalis Big Think, kuidas teadlaste jaoks on "Mis on elu?" jätkuvalt vastuseta küsimus ja kuidas sellele vastamiseks on hakanud uurima "mateeria otsas tantsisklevaid informatsioonivooge".
Füüsik Erwin Schrödinger oskas 77 aastat tagasi ennustada DNA moodi koosluse olemasolu, kuid teadus ei tea jätkuvalt, mis on "elu seadused".
Schrödingeri 1944. aastal avaldatud raamat "Mis on elu?" (What Is Life?) põhjustas füüsikateaduse "elu seaduste" mõistmises revolutsiooni. Schrödinger ennustas, et olemas on teatud aine, millesse on kodeeritud elu skeemid. Viimastel aastatel on siiski hakanud arenema uus, viidatud küsimuse osas uusi võimalusi avav, uurimissuund. Bioloogia füüsikasse taandamise asemel üritab see muuta mõlemat valdkonda. Erinevates valdkondades tegutsevad teadlased arutlevad, et elu mõistmiseks tuleb lavale tuua ja asetada juhtivale kohale uus mõjutaja: informatsioonivoog (the flow of information).
1944. aastaks oli Schrödinger saavutanud maailmakuulsuse ja teda peeti oma põlvkonna üheks olulisemaks füüsikuks. Ta oli üks kvantfüüsika teadusharu rajajatest, kes avastas ühe kõige olulisema aatomite tasandit kirjeldava valemi. Olles jätkuvalt intellektuaalselt väsimatu, asus Schrödinger uue keerulise valdkonna kallale: uurima, mis on organismide olemus. Ta küsis, mis on see, mis teeb elavad süsteemid elututest erinevaks? Tema arutluskäikude tulemusena sündis tänaseni üks suurepärasemaid ja samas ohtlikumaid raamatuid, milles uuritakse bioloogia ja füüsika vahele jäävat territooriumi. Raamatus esitatud küsimusest sai ka raamatu pealkiri: "Mis on elu?". Raamat on 77 aastat peale avaldamist taas väärt ülevaatamist, sest teadlaste jaoks on avanemas uued uurimissuunad, mis otsivad nii vastust Schrödingeri esitatud küsimusele kui ulatuvad üle tema toonase visiooni.
"Mis on elu?" keskendus vajadusele selgitada välja füüsikalised alusprintsiibid, mis panevad elusorganismid käituma erinevalt eluta ainest. Selliste otsingute aluseks on alati olnud lootus, et leitakse üles teiste füüsikavaldkondade looduse alusseadustega võrreldavad "elu seadused". Vaadates elule füüsiku seisukohast nägi Schrödinger, et üheks selle kõige kaalukamaks omaduseks oli võit kõikjal mujal kehtiva termodünaamika teise seaduse üle. Teine seadus sedastab, et iga füüsilise süsteemi areng liigub maksimaalse korratuse, maksimaalse entroopia, suunas. Samas organismi keha suudab kohalikul tasandil säilitada imetlusväärse korrapärasuse määra. See suudab hoida vaos kaose, elik vähemalt mõnda aega. Elus olemises tuleb ilmsiks midagi, millele Schrödinger andis nime "negentroopia" – negatiivne entroopia.
Olles üks mikromaailma käsitleva teadusharu kvantmehhaanika loojatest, arutles Schrödinger pikalt elu molekulaartasandi mehhaanika teemal. Oma mõttekäikudes suutis ta olla hämmastavalt ettenägelik oletades, et rakkudes peab asuma mingi "aperioodiline kristall" (aperiodic crystal), milles on evolutsiooni võimaldav, ühelt põlvkonnalt teisele üle kantavate, pärilike omaduste informatsioon.
Aperioodilise kristalli all mõtles Schrödinger molekuli, millel on stabiilne, reeglipärane (st korratav) struktuur. Samas kui see on liiga reeglipärane ja liiga korratav, siis sellist molekuli ei ole võimalik kasutada elava organismi struktuuri kodeerimiseks. Seega tähendas "aperioodiline" midagi "enam-vähem korratavat". Dekaad hiljem osutasid Francis Crick ja James Watson Schrödingeri oletusele "aperioodilise kristalli" kohta, millest nad said ajendi vaadelda lähemalt Rosalind Franklini röntgenuuringute andmeid ja tänu millele nad avastasid elu skeemiks oleva DNA.
Järelikult "Mis on elu?" on teadusloos väga oluline raamat.
Kuid hoolimata raamatu avaldamisest möödunud 77 aastast pole tänaseni avastatud elu fundamentaalseaduseid. Elavate süsteemide kirjeldamiseks pole olemas valemeid nagu F=ma või E=mc2, ega isegi Schrödingeri võrrandit. Vaatamata aastakümnete pikkusele uurimistööle pole füüsikud suutnud taandada bioloogide uurimisvaldkondi (rakud, organid ja ökosüsteemid) enda, aatomeid, energiat ja jõude uurivasse, teadusharusse. Viimastel aastatel on ilmnenud siiski uus unikaalsete lubadustega lahendus. Bioloogia füüsikasse taandamise asemel üritab see muuta mõlemat teadusharu.
Tähelepanu keskmes olevad informatsioonivoogude võrgustikud osutavad, et elu seadused võivad olla arenevad. Elu seadused seega ei saa olla kodeeritud kvarkide seadustesse.
Erinevate valdkondade teadlased nagu Paul Davies, Sara Walker ja Lee Cronin on saanud aru, et elu mõistmiseks tuleb arvestada uue mõjutajaga ja lubada sellel asuda juhtpositsioonile. Selleks mõjutajaks on informatsioon. Elu mehhaanikale keskendumise asemel – kuidas aatomite käitumist kirjeldavaid seaduseid saab arendada maani, et neid saab kasutada elus organismi kirjeldamiseks – hakkavad teadlased aru saama, et tõeliselt tähtis on hoopis arusaamine, kuidas aatomitest ja molekulidest saavad kompleksse informatsioonivoo kanalid. Selle asemel, et mõelda, kuidas energiajõud vahetuvad molekulaarosade vahel, on võtmetähtsusega küsimuseks terviku nägemine. Oluline on näha, kuidas need osad on midagi rohkemat; midagi, mis tuleb esile ainult siis kui informatsioon muutub süsteemi jaoks oluliseks.
Miks selline vaatepunkt on radikaalne? Kõige olulisem on selle juures, et see pole reduktiivne. See tähendab, et elu ei taandata "ainult" kvarkide käitumist kirjeldavatele seadustele, või sellele, millest on kvargid tehtud. Pole kahtlustki, et elu on füüsiline süsteem, kuid luues ja ära kasutades keerukate informatsioonivoogude koreograafiat, teeb elu midagi imetlusväärset: ta loob. Informatsioonivoogude võrgustikele keskendumine tähendab, et elu seadused võivad muutuda ja areneda. Elu seaduseid ei saa seega kodeerida kvargi seadustesse. Selle asemel elu seadused arenevad ainult siis, kui õigetel tingimustel moodustub eluta aine kooslus, mis teeb võimalikuks informatsioonivoogude võrgustike tekkimise. See on olukord, kus universumisse siseneb uudsus.
Teine elu mateeria otsas toimuva informatsiooni tantsuna käsitlemise radikaalne järeldus on selles, et sellest johtuvad muutused ja arengud kasvavad mastaabis ainult suuremaks. Nii nagu ilmnevad uued raku käitumist kirjeldavad seadused, ilmnevad need ka loomade ja taimede rakukollektsioonide puhul. Selle jätkuks tekivad ökosüsteemide kõrgematel, suurest hulgast loomadest ja taimedest koosnevatel, tasanditel veelgi uuemad reeglid. Sellest järgmisel, kõrgemal astmel, koos sotsiaalsete organisatsioonide, nagu sipelgad, šhimpansite suguharud või üleilmsed tehnokultuurid, tekivad samuti uued reeglid ja struktuurid.
Schrödingeri "Mis on elu?" oli väga oluline esimene samm, sest selles nähti viidatud aperioodilistesse kristallidesse talletatud informatsiooni keskset rolli. Samas ta ei suutnud ette näha seda, kuidas keskendumine informatsioonivoogudele mitte ainult ei muuda vastust, vaid ka küsimust ennast. Sest kui keskendutakse informatsioonile, siis järgmisena tuleb vastata küsimusele, kes või mis teab seda informatsiooni.
Schrödingeri "aperioodilisest kristallist" ja tema elu teooriatest räägivad Tähenduse teejuhtide saates "Uroborose tagasitulek" lähemalt füüsik ja teadusfilosoof Piret Kuusk ning geeniteadlane Andres Metspalu.
Toimetas Karol Kallas