Hop til indhold

Astrofysiker: Sløje odds for livets oprindelse

silhouette of tree under cosmos sky during nighttime
Foto: CassiebocaUnsplash

Hvad er sandsynligheden for, at livet er opstået ved et tilfælde? I en nylig artikel med titlen “Emergence of life in an inflationary universe” forsøger Tomonori Totani, der er professor i astrofysik ved University of Tokyo, at besvare dette spørgsmål (Totani, 2020).

Han slår fast, at “et fremtrædende træk ved livet er den ordnede information, der er opbevaret i DNA/RNA”, og at oprindelsen af denne information i forbindelse med livets oprindelse er “et vigtigt uløst problem”.

Ifølge “RNA World”-hypotesen bestod det tidligste liv udelukkende af RNA, der udførte de funktioner, der siden blev overtaget af DNA og proteiner. Dette indebærer, at alt liv på et tidspunkt bestod af RNA-strenge, der kopierede sig selv og dermed dannede grundlag for deres videre evolution.

RNA-strenge består af molekyler kaldet nukleotider, der er sat sammen i en kæde. En RNA-streng er opbygget af de samme fire slags nukleotider, og RNA-strengens egenskaber afgøres af den rækkefølge, nukleotiderne er sammensat i. RNA udfører mange forskellige funktioner i cellen, men der er endnu ikke fundet et eksempel på en RNA-streng, der kan kopiere sig selv fuldstændigt.

Totani opstiller i sin artikel en beregning af sandsynligheden for, at en selvreplikerende RNA-streng (hvis en sådan findes) opstår tilfældigt. Han benytter en model, hvor tilfældige nukleotider binder sig til hinanden, så de danner en gradvis voksende kæde, og udregner dernæst sandsynligheden for, at en RNA-streng med den rette kombination af nukleotider opstår tilfældigt.

Modellen kan sammenlignes med at stå med en krukke, der indeholder en række brikker, hvor der på hver brik er skrevet et bogstav. Og at man trækker brikker op, en efter en, og lægger dem på bordet foran sig, i håb om, at de danner et genkendeligt ord.

Urealistiske antagelser favoriserer resultatet

Totanis beregning er baseret på et par urealistiske antagelser, som favoriserer dannelsen af en selvreplikerende RNA-streng.

For det første antager han, at en selvreplikerende RNA-streng kan være så kort som 40-60 nukleotider lang. Dette en tvivlsom antagelse, da der er gode grunde til at tro, at en selvreplikerende RNA-streng – hvis en sådan findes – er på mindst 100 nukleotider og muligvis op til 200-300 nukleotider lang (Szostak et al., 2001).

For det andet antager han, at den voksende RNA-streng kun kan reagere med de fire nukleotider, som RNA består af – en antagelse, han selv indrømmer er urealistisk. RNA er et højst reaktivt stof, som kan reagere med mange forskellige slags molekyler, hvorefter strengen vil holde op med at vokse. Der er således ingen grund til at antage, at det kun er de fire relevante nukleotider, som RNA-molekylet kan reagere med.

Hver af de fire slags nukleotider findes desuden i to med hinanden spejlvendte versioner – en “højrehåndet” og en “venstrehåndet” version. Begge versioner findes i naturen, men RNA i levende organismer består udelukkende af højrehåndede nukletotider.

For at vende tilbage til krukke-eksemplet ovenfor: Sandsynligheden for succes er størst, hvis de eneste brikker i krukken er med bogstaver fra det latinske alfabet. Men i virkeligheden indeholder krukken også brikker med spejlvendte bogstaver og brikker med bogstaver fra det arabiske alfabet. Og hvis du trækker en af disse, er du nødt til at kassere alle de brikker, du hidtil har trukket op af krukken, og starte forfra.

En astronomisk usandsynlighed

Selv med disse favorable antagelser fremstår livets oprindelse som astronomisk usandsynligt.

Med en RNA-streng på 40-60 nukleotider, sammensat af fire forskellige slags nukleotider, er antallet af kombinationer mellem 440 og 460, eller mellem 1,2*1024  og 1,3*1036 – det vil sige et sted mellem en kvadrillion og en sekstillion.

Men en enkelt selvreplikerende RNA-streng er ikke nok. En enkelt RNA-streng er nemlig ikke i stand til bogstaveligt at kopiere sig selv, da dens katalytiske site ikke er i stand til at replikere sig selv. Forestil dig en slange, der forsøger at spise sig selv ved at sluge sin egen hale og stil så spørgsmålet – hvordan spiser slangen sin egen mund?

Der er med andre ord brug for to RNA-strenge, så den ene kan kopiere den anden.

Totani anerkender, at “et par identiske strenge kan være nødvendige, hvis den ene agerer som replikase-ribozym og den anden som skabelon.” For at beregne sandsynligheden af, at to sådanne RNA-strenge opstår i nærheden af hinanden, er han derfor nødt til at beregne sandsynligheden for, at én dobbelt så lang streng opstår.

Med en RNA-streng på 80-120 nukleotider er antallet af kombinationer mellem 1,4*1048  og 1,7*1072 – eller et sted mellem en oktillion og en billion decillioner.

Han putter alt dette ind i en ligning, der også tager højde for antallet af stjerner i universet, antallet af “livsegnede” planeter om hver stjerne, tiden fra Jordens oprindelse til livets opståen, og en faktor, der svarer til, at der ikke kun er én mulig kombination, der giver en selvreplikerende RNA-streng.

Hans konklusion: På trods af favorable antagelser er der ikke nok galakser, stjerner og planeter i det observérbare univers til at gøre livets oprindelse sandsynlig. Som han selv formulerer det, er “det forventede antal abiogenese-begivenheder meget lavere end én, når vi observerer en stjerne, en galakse, eller selv hele det observérbare univers.”

Mod det uendelige univers

Totani mener dog ikke selv, at dette resultat giver nogen grund til at tvivle på, at livet opstod ved et tilfælde: “Dette er ikke i modstrid med vores eksistens på Jorden, for vi ville befinde os på en planet, hvor abiogenese fandt sted.” Med andre ord: Siden vi eksisterer, livets (tilfældige) oprindelse have fundet sted.

For at løse dette problem foreslår han, at universet i virkeligheden er meget større end det observérbare univers. Hvis universet i virkeligheden er dobbelt så stort, tre gange så stort, eller fire gange så stort, stiger sandsynligheden for succes selvfølgelig også.

Han når frem til, at hvis universet er fire gange så stort som det observérbare univers, er der 100 pct. sandsynlighed for, at to selvreplikerende RNA-strenge på 60 nukleotider opstår tilfældigt.

Som vi har set ovenfor, er der gode grunde til at tro, at en selvreplikerende RNA-streng – hvis en sådan findes – er betydeligt længere end 60 nukleotider. Men her vil han blot kunne foreslå, at universet er endnu større. Måske er universet fem, seks eller syv gange så stort som det observérbare univers. Måske er det uendeligt? Når man har et uendeligt antal forsøg, vil selv meget usandsynlige ting ske med 100 pct. sandsynlighed.

Hvorfor stoppe dér?

Problemet med henvisninger til uendelige universer er ikke, at de ikke forklarer nok. Problemet er, at de forklarer for meget. For hvorfor begrænse sig til at forklare oprindelsen af en selvreplikerende RNA-streng?

Evolutionsbiologen Eugene Koonin mener ikke, at nulevende organismer kunne have udviklet sig fra noget så simpelt som en selvreplikerende RNA-streng. “På trods af en betydelig eksperimentel og teoretisk indsats, er der endnu ingen overbevisende scenarier for oprindelsen af replikation og translation, der tilsammen udgør kernen i biologiske systemer,” som han formulerer det i en artikel i fagtidsskriftet Biology Direct (Koonin, 2007).

Koonin foreslår derfor, at det første liv bestod af et replikations-translations-system, der opstod ved et tilfælde. Sandsynligheden af, at dette skulle ske, er godt nok 1 til 101018 (altså et ettal efterfulgt af lidt over tusind nuller!), men Koonin foreslår, at der i virkeligheden er et uendeligt antal universer:

“MWO [many worlds in one]-versionen af den kosmologiske model for uendelig inflation kunne antyde en vej ud af denne redelighed, for i et uendeligt multivers med et endeligt antal af forskellige makroskopiske historier (hver gentaget et uendeligt antal gange), er oprindelsen af selv meget komplekse systemer ved et tilfælde ikke bare muligt, men uundgåeligt.” (Koonin, 2007, s. 9, min fremhævelse)

“Chance of the gaps”

Design-tilhængere bliver ofte beskyldt for at fremføre et “god of the gaps”-argument. Altså et argument, hvor en intelligent designer bliver rullet frem som forklaringselement, hver gang der er et “hul” i en videnskabelig forklaring. Ifølge kritikkere udgør designforklaringen ikke nogen reel forklaring, men svarer blot til et slå ud med armene og sige “så må designeren have gjort det”, hver gang man støder på et svært spørgsmål.

Jeg er ikke enig i denne kritik og har tidligere vist, hvordan en designanalyse kan bruges til at generere testbare forudsigelser og dermed anspore til fremtidig forskning (Krauze, 2020).

I virkeligheden er det ID-kritikere, der med henvisninger til uendelige universer fremfører et “chance of the gaps”-argument. Hver gang noget virker for usandsynligt til at have fundet sted, kan man bare rulle uendeligheden frem, slå ud med armene og sige “så må tilfældet have gjort det”.

Referencer

Koonin E.V., 2007, “The cosmological model of eternal inflation and the transition from chance to biological evolution in the history of life”, Biology Direct 2, 15. https://doi.org/10.1186/1745-6150-2-15

Krauze M., 2020, “Fælles design og hexameriske helicaser”, Intelligent design dk. https://intelligentdesign.dk/2020/04/04/faelles-design-og-hexameriske-helicaser/

Szostak J.W., Bartel D.P. & Lugisi L., 2001, “Synthesizing life”, Nature 409:387-90. https://doi.org/10.1038/35053176

Totani T., 2020, “Emergence of life in an inflationary universe”, Scientific Reports 10, 1671. https://doi.org/10.1038/s41598-020-58060-0

Mikael Krauze Se alle

Agnostisk ID-evolutionist

Skriv et svar

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

Du kommenterer med din WordPress.com konto. Log Out /  Skift )

Google photo

Du kommenterer med din Google konto. Log Out /  Skift )

Twitter picture

Du kommenterer med din Twitter konto. Log Out /  Skift )

Facebook photo

Du kommenterer med din Facebook konto. Log Out /  Skift )

Connecting to %s

%d bloggers like this: