חיים

הבעיה בהגדרת החיים היא שידועה לנו רק דוגמה אחת שלהם, וכל מדע מתקשה מאוד להכליל ולהפשיט על סמך מקרה יחיד. כל החיים בכדור הארץ הם מקשה אחת, ולמרות מאמצינו בעשרות השנים האחרונות, טרם פגשנו בדוגמה אחרת של חיים בעולמות אחרים. כיוון שכך נאלצים החוקרים והוגי הדעות להחליט, באורח שרירותי למדי, אילו תכונות שאנו מוצאים ביצורים החיים הן מהותיות ומגדירות אותם, להבדיל משאר תכונותיהם הרבות מספור, שהן משניות לכאורה, או פועל יוצא של התכונות המגדירות.

מטבע הדברים, כל אחד מתחומיהם של מדעי החיים מתמקד בתופעות שבהן הוא עוסק במישרין, ולאורן הוא מגדיר מה הם החיים. במשך זמן רב היתה הסכמה נרחבת למדי על ההגדרה הפיסיולוגית של החיים: אורגניזם הוא מערכת שמסוגלת לבצע את כל הפעולות הבאות: לקלוט חומר ואנרגיה מסביבתה, להמיר אותם בתהליכים ביוכימיים לחומר ולאנרגיה בצורות אחרות, להפריש חומרי פסולת, לנוע בחופשיות או במידה מוגבלת, להתפתח, לגדול, להתרבות ולהגיב על גירויים חיצוניים שונים.

כאמור, כל הפעולות האלה גם-יחד מגדירות את החיים, ולא חלקן, משום שמערכות רבות, שהן אי-אורגניות בעליל, מסוגלות לבצע חלק מהן: גבישים קולטים חומר מן הסביבה וגדלים; להבות אש יכולות להתרבות; נוזלים נעים בסביבתם; כל מערכת דוממת מגיבה באורח כלשהו על גירויים חיצוניים מסוימים; ועוד. בעייתיות זו נעשית קשה עוד יותר כאשר מביאים בחשבון מוצרים מלאכותיים: המכונית, לדוגמה, קולטת חומר מן הסביבה (דלק), ממירה אותו לאנרגיית חום שאותה היא ממירה להספק מכני, מפרישה פסולת, מגיבה על גירויים (סיבוב ההגה או לחיצה על דוושת הדלק) ונעה, יש לקוות. עם זאת, אין היא גדלה, ואין היא מתרבה. אבל הופעת המחשב מסבכת את המצב עוד יותר, ואפשרות יצירתם של חיים מלאכותיים, הכרוכה בבעיות אתיות, פילוסופיות ומעשיות רבות (כמתואר להלן), משפיעה גם על הגדרת החיים: האם מערכת כלשהי שנוצרה בידי אדם ראויה להיקרא "חיה"?

בתחומי ההגדרה הפיסיולוגית של החיים, יש השמים דגש מיוחד בתהליכי חילוף החומרים: עשיית שינויים כימיים בחומרי הגלם שהמערכת קולטת כדי להתאימם לצרכיה (גידול, התפתחות, רבייה - ובראש ובראשונה המשך קיומה). רבים ראו זאת כתכונתם המהותית ביותר של החיים; ואף על פי כן, דוממים רבים (טבעיים ומלאכותיים) עוסקים בחילוף חומרים כלשהו.

גישה אחרת שמה את הדגש במורכבותה של הביוכימיה: החי שונה מן הדומם שמנהל פעילות כימית, בכך שהתהליכים הכימיים המתרחשים במערכת חיה הרבה יותר מורכבים ומשוכללים ממה שאנו מוצאים במערכות דוממות. אין להשוות את הפעילות הכימית המתנהלת בלהבת אש, לדוגמה, עם המתרחש בתא חי יחיד, הבונה מולקולות שבונות מולקולות אחרות על-מנת לבנות עוד מולקולות אחרות, וכן הלאה.

הגנטיקה שמה את הדגש בהגדרת החיים על יכולת השכפול העצמי: מערכת חיה מנצלת את פעילותה הביוכימית, בין השאר, כדי ליצור עותקים של עצמה - רבים ככל האפשר. יתר על כן, היא מעניקה לעותקים הללו את תכונותיה שלה, בשינויים אקראיים פעוטים. בכך היא שונה מן האש: גץ שניתז ממדורת עצים ופגע במכל פתוח של בנזין, לדוגמה, יפיק אש שונה במידה רבה מן המקורית. ההבדלים בין העותקים החדשים חשופים לפעולת הברירה הטבעית, ולכן ההגדרה הגנטית של החיים מתארת אותם כמערכת המסוגלת לעבור אבולוציה מכוח ברירה טבעית. ושוב, אפשר להעלות על הדעת דוגמאות סותרות מעולם הדומם, ובראשן המערכות הכימיות שקדמו לחיים והולידו אותם.

חקר המערכות שם דגש בהיבט הקרוי ארגון עצמי: למערכת חיה יש יכולת לארגן את עצמה - להנחות את בנייתה ואת פעילותה על סמך מידע שמצוי בתוכה, ואינו מתקבל מן החוץ.

לבסוף, הביופיסיקאים מייחסים חשיבות מרובה לשיקולים תרמודינמיים. החוק השני המפורסם של התרמודינמיקה קובע כי בכל מערכת סגורה (שאינה עומדת בשום קשרי גומלין עם סביבתה) חייבת כמות האנטרופיה (מידת האי-סדר במערכת) לעלות עם הזמן. במערכות פתוחות, לעומת זאת, שיש פעילות גומלין בינן לבין סביבתן, יכולה האנטרופיה לרדת על חשבון עליית אנטרופיה במערכות אחרות העומדות עמה בקשר. החיים, לפי גישה זו, הם מערכת פתוחה שמצטיינת בהנמכה ניכרת של רמת האנטרופיה בתוכה, על חשבון סביבתה.

המסקנות מכל הדברים הללו הן:

א. המדע מתקשה מאוד בהגדרת החיים;

ב. לפיכך, אין דרך להגדיר את החיים באמצעות גורם יחיד כלשהו, אלא רק באמצעות מכלול של תכונות;

ג. כל אחת מהתכונות במכלול עשויה להימצא גם במערכות אביוטיות (שאינן חיות), ורק צירופן המלא הוא המגדיר חיים;

ד. החיים הם תופעה מורכבת ביותר. למעשה, רמת המורכבות של החיים היא אולי הגבוהה ביותר מכל התופעות הידועות למדע.

כאמור, מאז ימי קדם תהו אנשי רוח על טיב החיים ועל מהותם, והבינו כי מורכבותם אומרת דרשני. משום הקשיים הכרוכים בהבנת התופעה, עד למאה ה-17 היה מקובל על הכול כי מקור החיים הוא על-טבעי - "ניצוץ אלוהי" זה או אחר. מכאן מקור האמונה בקדושת החיים, שיש המגבילים אותה לחיים אנושיים, ויש המחילים אותה על כל האורגניזמים (הדת הג'אינית, למשל).

מאז ראשית המחקר הפיסיולוגי, וביתר שאת בתקופת ההשכלה, הלכה והתבססה ראיית האורגניזם החי כמכונה מסובכת ביותר, אך כפופה לחוקים מדעיים. גישה זו הולידה את הרפואה והפיסיולוגיה המודרניות, בין היתר, אך לא היה בכוחה להסביר את השוני הבולט כל כך בין מכונה מלאכותית לבין "המכונה החיה". לפיכך הוסיפה להתקיים לצד ההשקפה המכניסטית השקפה אחרת, ויטליזם, שדגלה בקיומו של "כוח חיים" מיסטי - מושג הידוע בשם שהעניק לו הפילוסוף אנרי ברגסון, élan vitale. אחד מהיבטי הוויטליזם היה האמונה בהיווצרותם הספונטנית של חיים - היהפכות חומר דומם לחי בנסיבות מסוימות, שבראשן חדירת "כוח החיים" לתוכו. הגם שלואי פסטר הוכיח כבר באמצע המאה ה-19 כי ניתן לייחס את כל ה"דוגמאות" הידועות להיווצרות ספונטנית לנוכחותם של מיקרואורגניזמים, ולפיכך אין יסוד לשום השערה מדעית על היווצרות ספונטנית, הוסיף הוויטליזם להתקיים הרחק לתוך המאה ה-20, ורק בהדרגה איבד את תומכיו.

כיום, בעקבות התפתחותן של הביוכימיה, הגנטיקה והביולוגיה המולקולרית, ברור לכול שהחיים הם תופעה כימית מורכבת ביותר, כמוסבר לעיל. ראשית הופעתם אינה מובנת עדיין, ויש כמה וכמה תיאוריות יריבות בחקר מוצא החיים. אך מוסכם על הכול כי החיים כפי שאנו מכירים אותם הופיעו בעולמנו פעם אחת ויחידה, דחקו במהירות את רגליהן של כל שאר המערכות הכימיות הקדם-ביוטיות שהתחרו בהם, והתפשטו במהירות תוך שהם משנים ומגוונים בהתמדה את חזותם החיצונית, מכוח האבולוציה והברירה הטבעית, אך שומרים זה 4 מיליארד שנה כמעט על עקרונות היסוד שלהם.

למושג "חיים מלאכותיים" שתי משמעויות שונות: האחת עניינה באפשרות שהאדם יגיע לרמה כזו של ידע ביוכימי, שיעלה בידו ליטול חומרי גלם דוממים בעליל, לערבבם ולבצע עליהם פעולות שונות כמו חימום, הקרנה ובחישה, עד שיקבל אורגניזם חי - "חיים במבחנה". בראייה מצומצמת יותר, אולי אפשר להסתפק בדגם מחשב משוכלל שיפעיל את הלוגיקה של הכימיה והפיסיקה על נתונים בדמות תכונותיהם של כימיקלים שונים, ויספק כפלט מוצר שמחונן בתכונות החיים, כפי שהוגדרו לעיל. אפשר שהדבר דורש זמן רב מדי, או בקרת תנאים משוכללת מכפי שניתן להשיג במעבדות הטובות ביותר שבנמצא, וכדומה, ולכן אי-אפשר לעשות את הדברים הלכה למעשה, אך אפשר לתאר כיצד הם יכולים להיעשות. במישור העקרוני, גם זו תהיה יצירת חיים מלאכותיים.

חשוב להדגיש כי אין הכוונה כאן להפריית מבחנה ולהתערבויות אנושיות אחרות בתהליכים שהם ביולוגיים ביסודם, אלא ליצירת חיים מבראשית, מחומרי גלם שאינם חיים ובסביבה שאינה חיה.

יצירת חיים בדרך זו, כאשר תושג, תעורר שאלות פילוסופיות, אתיות ודתיות קשות מזה, ושאלות מעשיות קשות לא פחות מזה. האם היצור החי שיתקבל יהיה רכושו של מי שפיתח אותו? האם תחול עליו קדושת החיים, בעיני מי שמייחס לה חשיבות? האם אפשר יהיה ליצור אפילו אדם בדרך זו, והאם יהיו לו זכויות, או שמא יהיה קניינו של מי שבנה אותו? ובמישור מעשי יותר, מה יהיה טיבה של פעולת הגומלין בין האורגניזם המלאכותי לבין אורגניזמים טבעיים? מה יקרה אם ישתחרר (בכוונה או שלא בכוונה) לסביבה? בעיות מסוג זה כבר שנויות במחלוקת חריפה בהקשר ההנדסה הגנטית, ואין ספק שהן יחריפו עוד יותר בהמשך הדרך.

עניין שונה מאוד הוא יצירת מערכות שאינן ביוכימיות, אלא עשויות חומר דומם שאינו מעורב במידה ניכרת בתהליכי החיים (מתכת, פלסטיק, חומרים מרוכבים), והוא כולל מחשב, או משהו דומה לו עקרונית. מערכות כאלה, אם יוכלו לענות על הגדרת החיים במלואה כפי שהוצגה לעיל, האם יש לחושבן חיות?

כבר בשנות ה-50 של המאה ה-20 בנה המתמטיקאי ומדען המחשב ג'ון פון ניומן "אוטומטונים" (רובוטים המסוגלים לבצע פעולות שנקבעו מראש) שאספו רכיבים מן הסביבה ובנו אחרים כדוגמתם, ואף "טרפו" זה את זה כשלא נמצאו להם די רכיבים חופשיים. המחקר בתחום זה, שהוא אחד מעיסוקיו של חקר הבינה המלאכותית, מתקדם במהירות. האם יבוא יום שבו ייבנה רובוט בעל יכולת תפקודית שאין הבדל ניכר בינה לבין תפקודי החיים? ואם תהיה לו בינה מלאכותית ברמה אנושית פחות או יותר, האם יהיו לו זכויות אנוש?

המדע הבדיוני מרבה לעסוק בשאלות אלה, שאינן נמצאות עדיין על סדר היום של רוב המדענים, או אנשי הדת, הפוליטיקאים, האינטלקטואלים, הכלכלנים ואנשי הרוח. אבל לא יארך הזמן בטרם ניאלץ כולנו להתמודד עמן.