فرارو- پژوهش جدیدی از کالج سلطنتی لندن با بهره گیری از نظریه های ریاضی و اطلاعاتی، نگاه تازه ای به یکی از بنیادی ترین معماهای علم یعنی منشأ حیات ارائه می دهد.

به نقل از دیلی گلکسی، ​ پژوهشی جدید یکی از بزرگ ترین اسرار علم را زیر ذره بین قرار داده است: اینکه چگونه حیات از ماده بی جان بر روی زمین اولیه شکل گرفته است. این مطالعه نه تنها روند پیدایش حیات را پیچیده تر از آنچه پیش تر تصور می شد نشان می دهد، بلکه احتمال می دهد توضیح کامل این پدیده، فراتر از چارچوب های علمی فعلی باشد. تحقیقی که به تازگی توسط رابرت جی. اندرس از کالج سلطنتی لندن (Imperial College London) انجام شده، چارچوبی ریاضیاتی و مفهومی را برای بررسی منشأ حیات ارائه داده است که با استفاده از نظریه اطلاعات و پیچیدگی الگوریتمی، میزان دشواری شکل گیری حیات از ماده غیرزنده را بررسی می کند. یافته های این پژوهش به وضوح نشان می دهد که احتمال پدید آمدن حیات تنها با تکیه بر فرآیندهای طبیعی شیمیایی و تصادف، کمتر از آن است که پیش تر گمان می رفت.

در این تحقیق، اندرس با بهره گیری از نظریه اطلاعات و مفاهیم پیچیدگی محاسباتی، به بررسی چگونگی شکل گیری اطلاعات زیستی منظم در شرایط پیشابیولوژیکی زمین اولیه می پردازد. او با مثال جالبی این مسئله را توصیف می کند: تصور کنید بخواهید با پرتاب تصادفی حروف روی صفحه کلید، مقاله ای منسجم درباره منشأ حیات برای یک وب سایت علمی معتبر بنویسید. به گفته اندرس، هرچه میزان پیچیدگی اطلاعاتی موردنیاز بیشتر باشد، احتمال موفقیت به طرز چشم گیری کاهش می یابد.

بر این اساس، پژوهش تأکید می کند با وجود اینکه پیدایش حیات به طور کامل غیرممکن نیست، اما احتمال اینکه تنها با اتکا به تصادف و واکنش های طبیعی شیمیایی چنین ساختارهای پیچیده ای در مدت زمان محدودی شکل گرفته باشند، بسیار ضعیف است. طبق قوانین ترمودینامیک، سیستم ها معمولاً به سمت بی نظمی پیش می روند و ایجاد ساختارهای فوق العاده منظم و خودتکرار که لازمه حیات هستند، نیاز به غلبه بر موانع بزرگی دارد.

نقطه قوت اصلی این پژوهش در به کارگیری نظریه نرخ-تحریف (Rate-Distortion Theory) نهفته است؛ شاخه ای از نظریه اطلاعات که به بررسی محدودیت های اطلاعاتی در سیستم های پیچیده می پردازد. با استفاده از این نظریه، اندرس نشان می دهد که شکل گیری ساختارهایی مانند پروتوسل (سلول ابتدایی) با توجه به اختلالات طبیعی و محدودیت های انتقال اطلاعات، با موانع ریاضیاتی و احتمالاتی قابل توجهی مواجه است.

پروتوسل هایی که توانایی تولید انرژی، نگهداری ساختار و تکثیر داشته باشند، به ساختارهایی بسیار منظم و متقابل نیاز دارند که نمی توان تصور کرد بدون هدایت خاص یا شرایطی ویژه، خودبه خود شکل گرفته باشند. به باور اندرس، برای تحقق چنین مرحله ای در تاریخ زمین، باید قوانینی فیزیکی و شیمیایی خاص تری مورد شناسایی قرار گیرد که بتوانند بر این موانع فائق آیند.

گرچه تمرکز اصلی این پژوهش بر فرآیندهای طبیعی و علمی پیدایش حیات است، اما در بخشی از آن به نظریه ای جالب و البته بحث برانگیز اشاره می شود: فرضیه پان اسپرمیا هدایت شده (Directed Panspermia). این فرضیه که نخستین بار توسط فرانسیس کریک، یکی از کاشفان ساختار DNA، و لسلی اورگل مطرح شد، می گوید ممکن است حیات روی زمین منشأ زمینی نداشته باشد، بلکه توسط تمدنی هوشمند از سیاره ای دیگر به صورت عمدی به زمین منتقل شده باشد.

هرچند این ایده همچنان در سطحی کاملاً نظری و بدون شواهد قطعی باقی مانده، اما پژوهش اندرس این احتمال را نیز به طور ضمنی باز می گذارد؛ با این توضیح که اگرچه چنین سناریویی با اصل تیغ اوکام (اصل صرفه جویی در فرضیات) همخوانی ندارد، اما شاید بتواند برخی از پیچیدگی های ظاهراً حل نشدنی در منشأ طبیعی حیات را توضیح دهد.

آنچه این تحقیق را متمایز می سازد، تاکید آن بر محدودیت های دانسته های فعلی در شیمی و فیزیک است. اندرس نه تنها به چالش های احتمالاتی اشاره می کند، بلکه معتقد است برای پاسخ به پرسش منشأ حیات، شاید لازم باشد به اصولی عمیق تر و ناشناخته تر از فیزیک بنیادی دست پیدا کنیم؛ قوانینی که هنوز درک کامل یا حتی شناسایی نشده اند، اما می توانند توضیح دهند که چگونه ساختارهای پیچیده زیستی از دل بی نظمی شیمیایی سر برآوردند.

به رغم پیشرفت های علمی قابل توجه در حوزه زیست شناسی، فیزیک و شیمی، منشأ حیات همچنان یکی از بزرگ ترین معماهای حل نشده علم باقی مانده است. پژوهش اندرس بر این نکته تأکید دارد که نه تنها باید درک دقیق تری از فرآیندهای پیشابیولوژیکی به دست آوریم، بلکه شاید لازم باشد دیدگاه خود را نسبت به امکان پذیری آغاز حیات نیز بازبینی کنیم. چه حیات بر اثر یک تصادف بسیار نادر شکل گرفته باشد، چه به واسطه سازوکاری پیچیده تر و حتی منشأیی فرازمینی، آنچه مسلم است، این است که علم هنوز همه پاسخ ها را در اختیار ندارد و شاید بخش هایی از پاسخ را هنوز نتوانیم حتی تصور کنیم.