Vi har väl alla förnummit hur döden genom förruttnelse kan förvandla ett liv till stoft; men vi har betydligt svårare att föreställa oss att stoftet en gång blivit levande. Död materia har nämligen i begynnelsen blivit levande, men hur gick det till? Länge var detta endast en fråga för filosoferna och teologerna. Från och med upplysningstiden insåg dock flera naturforskare att frågan i princip inte nödvändigtvis krävde ett gudomligt ingripande. Ett exempel är Charles Darwin som visserligen ansåg att livets uppkomst var en för svår fråga för vetenskapen men ändå i ett privat brev från 1868 inte kunde motstå frestelsen att spekulera över hur det kunde ha gått till: ”Men om (och o vilket stort om!) vi tänker oss en liten varm göl, med alla sorters ammoniak- och fosforsalter, ljus, värme, elektricitet etcetera närvarande, kan vi då inte föreställa oss att en proteinförening skulle formas, som var redo att genomgå en ännu komplexare ändring, i dag skulle en sådan materia ögonblickligen förstöras eller absorberas, vilket inte skulle ha varit fallet innan levande skapelser var formade.”
Dessa fantasieggande och insiktsfulla rader hade en enorm betydelse som inspirationskälla.
En vanlig uppfattning bland forskarna var till långt in på 1900-talet att livets uppkomst var en osannolik händelse, snarast ett mirakel. I dag tror i stället de flesta att liv uppstår spontant bara de rätta förutsättningarna infinner sig. Forskarna har också funnit att solen, atmosfären och den fasta jorden har, för vårt solsystem, unika egenskaper som gynnar uppkomsten av liv. Solen har lång livslängd och relativt låg UV-strålning; avståndet mellan solen och jorden ligger inom den så kallade ekozonen som bland annat karakteriseras av att det finns flytande vatten och en medeltemperatur på 15–20 grader Celsius. Allra märkligast är kanske att jorden från begynnelsen kom att innehålla lagom mycket kol för att kunna bygga livets molekyler men för lite för att en skenande växthuseffekt skulle göra klimatet ogynnsamt hett. Klimatet styrs också av att jordskorpan är uppbyggd av rörliga plattor, som verkar som en termostat och ökar den kemiska aktiviteten. Slutligen skulle vi kunna tillfoga att jorden också har ”lagom” mycket vatten för att en mosaik av djuphav, kontinenter och en arkipelag av öar med lång strandlinje skulle bildas. Sammantaget skulle vi kunna säga att jordens atmosfär, hav och berggrund bildade ett dynamiskt, självreglerade system, ett slags organism vilket fick fysikern James Lovelock att mynta begreppet Gaia för dessa egenskaper.
Lovelocks idéer har inspirerat forskare inom det ganska nya forskningsområdet astrobiologi. Tanken med astrobiologi är att försöka knyta samman det allra största med det allra minsta vi kan föreställa oss. Här möts inte bara galaxer och stjärnor med atomer och molekyler utan de mänskliga intellekten och den samlade kunskapen från naturvetenskapernas alla discipliner. Till exempel har fälterfarna geologer strålat samman med skrivbordsmänniskor som teoretiska fysiker och experter på planetsystem för att tillsammans försöka inspirera varandra till nya tänkesätt. Det är framför allt tre frågeställningar som man inriktat sig på: Hur började livet och hur har det utvecklats? Existerar det liv på många platser i universum? Vilken är livets framtid?
Dessa frågor har både ett jordiskt och ett kosmiskt perspektiv. Ett starkt skäl för att vi måste vidga perspektivet är att livets byggstenar – aminosyrorna – kan uppstå spontant ute i rymden. Detta är faktiskt en gammal historia som återuppstår i ny skepnad. Forskarna har livligt diskuterat i över hundra år om levande så kallade panspermier genomsyrar hela universum och letar sig fram till planeterna i varje solsystem och sprider sig där gynnsamma villkor råder. Detta trodde den svenske kemisten och Nobelpristagaren Svante Arrhenius var möjligt och i sin bok Världar i utveckling från 1908 utvecklade han dessa tankegångar.
Livets uppkomst har med största sannolikhet skett i flera olika steg och det kan ha gått till på följande sätt. Jorden, liksom solen och planeterna, uppstod ur en nebulosa för 4,6 miljarder år sedan. Under några hundra miljoner år var den ett glödande klot som långsamt svalnade. Jorden bombarderades första tiden oavbrutet av kometer och andra himlakroppar. Det var inte bara stenar och mineraler utan även stora mängder vatten som jorden fick ta emot – kanske även aminosyror fördes hit på detta vis.
I jordens hav bildades en soppa av olika slags molekyler som med tiden växte sig allt större. Några av dessa makromolekyler skulle bli livets byggstenar. För att försöka förstå hur byggstenarna kunde sättas samman till något så komplicerat som den första levande cellen kan det vara lämpligt att fundera över vad som skiljer just levande organismer från den oorganiska materien. De förra har alla en ämnesomsättning, en metabolism, där ämnen från omgivningen äts och bryts ner för att bygga upp nya celler. De har också förmågan att fortplanta sig samt ett aktivt underhåll och försvar mot nedbrytning och sjukdomar. Alla organismer genomgår också en darwinistisk evolution som leder till att de kan anpassa sig till en föränderlig värld.
Vad kom först? Antingen förmågan att fortplanta sig genom att bilda molekylära kopior eller utvecklingen av energikällor som gick att utnyttja vid metabolism. Först i ett senare skede bildades de kända molekylerna rna och dna. Den senaste tiden har forskarna allt mer kommit att orientera sig mot fysiken. Det gäller särskilt begrepp som entropi och självorganisation. Levande materia karakteriseras av låg entropi vilket är liktydigt med att den är rik på information som den förvärvat och upprätthållit under ett långt liv men som bokstavligen går upp i rök då den dör. Här finns antagligen en intressant koppling mellan livets uppkomst och hur ordning spontant kan uppstå i kaotiska system som befinner sig långt från jämvikt.
Var uppstod livet? Att det skedde i vatten är nog allt man säkert kan utgå ifrån, men om det var i en het källa på havsbotten, vid en soldränkt grund strand eller någon annan kemiskt aktiv plats tvistar forskarna om. Det viktiga var att de organiska makromolekylerna som aminosyror sedan slogs samman på skyddade platser där de en längre tid inväntade nästa steg i utvecklingen. Kemiska reaktioner sker många gånger oerhört snabbt och ofta; det kan röra sig om betydligt kortare tider än en miljarddel av en sekund, vilket innebar att naturen hade möjlighet att prova nästan alla tänkbara möjligheter ända tills den råkade hitta livets recept. När det väl var gjort spred sig de levande organismerna som en löpeld och har sedan på bakterienivå överlevt i omkring 3,8 miljarder år. Så gamla är antagligen de första tecknen av liv på jorden.
När de första encelliga organismerna, som bakterier och alger, hade utvecklats dröjde det ett par miljarder år innan evolutionen av nya organismer tog ett språng. Vägen dit bereddes för 2,5 miljarder år sedan då fritt syre började ansamlas i atmosfären. Syret bildades främst när ljusenergi omvandlade koldioxid och vatten till kolhydrater i blågröna alger. Långt senare skulle de första djuren utnyttja syret i sin ämnesomsättning och för att aktivt kunna förflytta sig. Det råder delade meningar om när de första flercelliga organismerna utvecklades men flera arter fanns för mer än 550 miljoner år sedan. Under kambriumperioden omvandlade sig, metamorfoserade, dessa ofta millimeterstora havslevande djur och växter i en sagolik mångfald. Alger, mossor, svampar och lavar var först med att lämna det skyddade havet och kolonisera den torra landytan. De följdes av de större landlevande djuren för omkring 400 miljoner år sedan. Därmed fanns möjligheten för evolutionen att utveckla komplexa djurformer som däggdjuren. Vägen dit var ingalunda förutbestämd och det finns ingen grund att se människan som evolutionens mål. Bakterierna, leddjuren och växterna är alltjämt de mest framgångsrika organismerna och kommer antagligen att överleva däggdjuren.
I viljan och förmågan att leva finns en motsättning mellan naturvetarnas rationella språk och vår upplevelse av livets mysterium som vi fått genom de religiöst färgade myterna. Ändå är denna motsättning bara ett känslomässigt uttryck för den kulturella människans vilsenhet. En resa bakåt i tiden visar att allt levande hänger ihop i ett grenigt släktträd. Ändå finns all anledning även för oss naturvetare att visa ödmjukhet inför de stora livsfrågorna. Det kan gälla den mycket fascinerande frågan om utvecklingen av det centrala nervsystemet och människohjärnan. Skulle hjärnans evolution kunna ge oss svaret på om vi är ensamma och om intelligent liv finns i Vintergatan och om det i så fall är troligt att vi skulle kunna förstå varandra? En del forskare tror det, andra hävdar att människohjärnan är unik men kanske saknar evolutionärt överlevnadsvärde, varför vi skulle kunna vara de enda abstrakt tänkande varelserna i universum.
Att det finns liv i någon form på andra platser i universum anser däremot nästan alla vetenskapsmän. De utgår från att fysikens lagar är de samma i hela universum och då måste det finnas oräkneligt många gynnsamma platser för uppkomst av liv. Den belgiska cellforskaren och Nobelpristagaren Christian de Duve har betonat att vi måste vidga perspektivet och inkludera hela kosmos om vi ska kunna förstå de existentiella frågorna:
”Jorden är inte en naturens lek, ett märkvärdigt korn runt en märkvärdig stjärna i en märkvärdig galax, förlagd i en tillfälligheternas ”känslolösa” virvel av stjärnor … Jorden är, tillsammans med triljoner andra jordliknande kroppar del i ett kosmiskt moln av vitalt stoff som existerar därför att universum är som det är … så att en mängd livsbärande planeter måste uppstå.”
Livet uppkomst blir enligt de Duve något naturligt, ett slags kosmiskt imperativ, och för honom är meningen med våra liv att ”finna universums struktur, som råkade vara sådan att det producerar tankar genom att skapa liv och medvetande”. Tankar är alltså meningen med universum, genom dessa kan universum tänka på sig själv och upptäcka sin struktur. En struktur där mänskliga begrepp som ”sanning, skönhet, godhet och kärlek” får en högre mening. I så fall finns det en mening med våra liv utan att det behövs en gudomlig skapare. Det är en tanke som påminner om Spinozas och Einsteins panteistiska universum.
Om det är som de Duve tror kommer människan, som intelligent, självmedveten varelse, att ingå i ett nätverk som hjälper kosmos att tänka på sig självt! Att mänskligheten förgör sig själv genom kärnvapenkrig eller miljöförstöring kan dock sätta stopp för denna dröm …
Jörgen Sjöström är doktor i fysik och populärvetenskaplig författare. Han är aktuell med boken På spaning efter livets ursprung.