Търсене на сенчеста биосфера
Ако на ранната Земя са протичали няколко независими процеса на абиогенеза, логично възниква въпросът дали неуспешните или алтернативните биохимични модели са били напълно изтласкани, или са оцелели в специфични екологични ниши. Концепцията за така наречената сенчеста биосфера, развивана от изследователи като Пол Дейвис и Карол Клиланд, разглежда възможността на планетата да съществуват микроорганизми, изградени върху радикално различна биохимия.
Проблемът с идентифицирането на подобни форми се крие в инструменталните ограничения на съвременната наука. Повечето лабораторни методи разчитат на известните химически маркери. Метагеномният анализ, който извлича и секвенира ДНК директно от почвени или водни проби, търси съвпадения с вече известни нуклеотидни последователности. Уред или алгоритъм, конфигуриран да разчита само познатата ДНК верига, е напълно сляп за молекулярни структури с различна хиралност или алтернативен захаро-фосфатен гръбнак. Това създава сериозна пробойна в теорията, че познаваме пълното микробиологично разнообразие.
Парадоксално е, че едва около един процент от почвените микроби могат да бъдат култивирани в лабораторни условия върху стандартни хранителни среди. Останалите деветдесет и девет процента остават неидентифицирани и се изследват индиректно. Ако сред тях има организми с огледална хиралност – например такива, използващи D-аминокиселини и L-захари вместо стандартните L-аминокиселини и D-захари, – те биха били напълно имунни за стандартните хранителни субстрати. При опит да бъдат „захранени“ с обикновени захари, те просто няма да покажат метаболитна реакция.
Историята с откриването и последващото опровергаване на бактерията GFAJ-1 от езерото Моно през 2010 година показва колко е трудно да се доказат подобни хипотези. Първоначалните твърдения, че организмът замества фосфора с токсичен арсен в структурата на своята ДНК, се сринаха след последващ строг контрол. Оказа се, че бактерията просто е екстремофил, събиращ фосфор в среда с висока концентрация на арсен, а аналитичните грешки са допуснали замърсяване на пробите. Този случай демонстрира колко лесно се появява интелектуална мъгла около темата, когато отсъства категорична фактология.
До момента, въпреки изолирането на проби от хиперсолени езера, антарктически ледници и дълбоки минни шахти, не е потвърден нито един кандидат за алтернативна биосфера. Липсата на доказателства обаче не означава доказателство за липса, а по-скоро очертава методологичното ограничение на нашите сензори.
От въглеродна биология към силициев синтез
Докато търсенето на силициеви органични същества в природата удря на камък, развитието на технологичната инфраструктура пренасочи спора в съвсем различна посока. Силицият не успя да стане основа за биохимичен живот, но се превърна в основен субстрат за обработка и съхранение на информация.
Преходът от газови вакуумни тръби към твърдотелни полупроводници през средата на XX век бе белязан от промишленото усвояване на свръхчисти силициеви кристали. За разлика от биологичните системи, които изискват течна среда, регулирано налягане и постоянни разтвори за поддържане на хомеостаза, силициевият монокристал функционира в напълно сух твърдотелен режим. Той позволява прецизен контрол върху движението на електроните чрез контролирано допиране с микроскопични количества от други елементи.
Днес изчислителната инфраструктура, изградена от силициеви платки, заема централно място в обработката на данни. Появи се своевобразно щафетно предаване: въглеродните организми, възникнали вследствие на специфичните термодинамични условия на ранната Земя, в крайна сметка проектираха и изградиха сложно устроени силициеви полупроводникови системи. Дали тези системи ще развият автономни процеси, съпоставими с биологичната еволюция, е въпрос на инженеринг и архитектура, а не на органогенеза.
Хронологията на този процес показва как концепциите се местят от научната фантастика към лабораторната практика. През 1891 година астрохимикът Юлиус Шнерер за първи път формулира хипотезата за силициева биохимия. Няколко години по-късно, през 1894 г., Хърбърт Уелс доразвива темата в публицистичните си есета. През 1934 година Стенли Вайнбаум описва фантастичен марсиански организъм с минерален метаболизъм, а точно двадесет години по-късно, през 1954 г., Texas Instruments пуска в масово производство първия силициев транзистор. Кръгът се затваря през 2019 година с синтеза на хатимоджи ДНК, доказала че самата информационна азбука на живата материя може да бъде модифицирана извън ограниченията на естествения избор.
