Κυριακή, 26 Ιανουαρίου 2020

Το διαχρονικό όνειρο της εξάλειψης του χρόνου. Is It Time to Get Rid of Time?

Pawel Kuczynski, Time Passing. Ποια σχέση μπορεί υπάρχει μεταξύ του βιολογικά και ιστορικά καταγεγραμμένου χρόνου των ανθρώπων με τον μαθηματικοποιημένο αλλά άχρονο χρόνο της κλασικής Φυσικής και την αιωνιότητα των φυσικών νόμων, τη μεταφυσική-θεολογική εκδοχή του άχρονου χρόνου; The crisis inside the physics of time.

Ο χρόνος όχι μόνο δεν περιορίζεται σε ό,τι μετράνε τα ρολόγια μας, ούτε και αποτελεί μόνο μια ανθρώπινη ψευδαίσθηση, όπως πίστευε ακράδαντα ο Αϊνστάιν, αλλά ενυπάρχει και εξηγεί την ανάδυση όλων των πολύπλοκων φυσικών συστημάτων: από την οργάνωση και τη λειτουργία των ζωντανών οργανισμών μέχρι τη διαμόρφωση και την εξέλιξη των ουράνιων σωμάτων, όπως υποστήριζε ο Μπερξόν πριν από περίπου έναν αιώνα.

SLICING IT THIN: A hydrogen maser clock keeps time by exploiting the so-called hyperfine transition. Image: Wikimedia Commons

Η ανάγκη για μια ακριβέστερη καταμέτρηση του χρόνου οδήγησε τους ανθρώπους στην επινόηση και στην τελειοποίηση ολοένα και πιο σύνθετων ωρολογιακών μηχανών και πιο πρόσφατα στη δημιουργία ατομικών ρολογιών. Δεν πρόκειται για τα συνήθη ρολόγια που κοιτάμε καθημερινά, αλλά για χρονομετρικά συστήματα που καταγράφουν -με τις παλινδρομήσεις σε ατομικό επίπεδο- το πέρασμα του χρόνου. Το πρόβλημα ωστόσο με τα ατομικά ρολόγια δεν είναι η αξιοπιστία τους, αλλά αυτό που μετράνε με εντυπωσιακή ακρίβεια, δηλαδή ο χρόνος. Δεδομένου ότι, για πολλούς φυσικούς, ο χρόνος δεν υπάρχει.

Αν όμως ο χρόνος δεν υπάρχει πραγματικά στη φύση, τότε γιατί η βιολογική μας εξέλιξη δημιούργησε τους εγκεφαλικούς χρονομέτρες; Και ποια σχέση μπορεί υπάρχει μεταξύ του βιολογικά και ιστορικά καταγεγραμμένου χρόνου των ανθρώπων με τον μαθηματικοποιημένο αλλά άχρονο χρόνο της κλασικής Φυσικής και την αιωνιότητα των φυσικών νόμων, τη μεταφυσική-θεολογική εκδοχή του άχρονου χρόνου;

Φυσικές και μεταφυσικές παρανοήσεις περί αχρονικότητας

Albert Einstein (left) and French philosopher and writer Henri Bergson. Image: Keystone/Getty Images and STF/AFP/Getty Images

Στις 6 Απριλίου του 1922, στην περίφημη Φιλοσοφική Εταιρεία στο Παρίσι, συναντήθηκαν δύο μεγάλοι στοχαστές, ο φυσικός Άλμπερτ Αϊνστάιν με τον φιλόσοφο Ανρί Μπερξόν, για να ανταλλάξουν απόψεις γύρω από το αίνιγμα του χρόνου.

Στο επίμονο ερώτημα του Μπερξόν αν ο χρόνος που περιγράφει η Θεωρία της Σχετικότητας, και συνεπώς η σύγχρονη Φυσική, σχετίζεται με τον χρόνο όπως τον βιώνουν καθημερινά οι άνθρωποι, έλαβε από τον Αϊνστάιν την ακόλουθη απάντηση: «Το ερώτημα τίθεται ως εξής: ο χρόνος του φιλόσοφου είναι ο ίδιος με τον χρόνο του φυσικού;» Και, προς μεγάλη απογοήτευση του Μπερξόν, ο δημιουργός της Θεωρίας της Σχετικότητας θα υποστηρίξει απερίφραστα: «Μόνο η επιστήμη λέει την αλήθεια και κανένα υποκειμενικό βίωμα δεν μπορεί να διασώσει ό,τι αρνείται η επιστήμη».

Σε αυτήν την ατελέσφορη προσπάθεια διαλόγου του μεγαλύτερου φυσικού επιστήμονα με τον κορυφαίο φιλόσοφο, κατά το πρώτο ήμισυ του εικοστού αιώνα, αποτυπώνεται όχι τόσο η αδυναμία διαλόγου μεταξύ Επιστήμης και Φιλοσοφίας, αλλά η βαθύτερη (ιστορικά) και θεμελιώδης (γνωσιολογικά) διαφωνία τους σχετικά με τη φύση του χρόνου και τον δημιουργικό ρόλο του στην εξέλιξη του Σύμπαντος και ειδικότερα για την επίδρασή του στη ζωή και τη σκέψη των ανθρώπων (βλέπε παρακάτω: Η ατελέσφορη διένεξη του Αϊνστάιν με τον Μπερξόν για το χρόνο).

Εξαλείφοντας τον χρόνο για χάρη της αιωνιότητας

Jan van den Hoecke, The Triumph of Time, first half of 17th century

Αν έχει δίκιο ο Αϊνστάιν, τότε ο χρόνος που περιγράφεται από τους βασικούς νόμους της Μηχανικής του Νεύτωνα, αλλά και από τη δική του Θεωρία της Σχετικότητας, είναι γραμμικός, συμμετρικός και ομοιότροπος ως προς το παρελθόν και το μέλλον. Επομένως ο χρόνος μέσα στον οποίο ζουν οι άνθρωποι καθημερινά δεν έχει κανένα απολύτως νόημα για τη Φυσική και «υπάρχει» μόνο ως… ανθρώπινη ψευδαίσθηση.

Πράγματι, από την εμφάνιση της νεότερης Φυσικής κατά τον 17ο αιώνα μέχρι σήμερα, οι περισσότερες επιστημονικές θεωρίες, μολονότι προσέβλεπαν στην αντικειμενική περιγραφή της παρουσίας του χρόνου στον φυσικό κόσμο, οδηγήθηκαν τελικά στη σχεδόν πλήρη εξάλειψή του!

Πώς εξηγείται αυτό το παράδοξο; Και γιατί τόσο για τη νευτώνεια δυναμική όσο και για τη σχετικιστική φυσική ο χρόνος δεν αποτελεί ενεργό και δημιουργική δύναμη, αλλά μόνο μία επιπλέον διάσταση στη μαθηματική περιγραφή της κίνησης των υλικών σωμάτων στον χώρο; Μια τέταρτη διάσταση η οποία μπορεί κάλλιστα να παίρνει είτε θετικές είτε αρνητικές τιμές.

Η χρονική αντιστροφή από το t στο –t θεωρείται όχι μόνο εφικτή αλλά και επιβεβλημένη! Ως μια καθαρά μαθηματική παράμετρος ο χρόνος μπορεί να ρέει ελεύθερα από το παρελθόν προς το μέλλον (ή και αντίστροφα), χωρίς αυτό να επηρεάζει ουσιαστικά τις βασικές εξισώσεις που περιγράφουν τη συνολική συμπεριφορά ή τις επιμέρους μεταβολές στην κίνηση των υλικών αντικειμένων. Με άλλα λόγια, η αντιδιαισθητική και φαινομενικά παράδοξη εξάλειψη του χρόνου από τη δυναμική φυσική οφείλεται τελικά στη μετα-φυσική παραδοχή της συμμετρίας του παρελθόντος και του μέλλοντος, δηλαδή της αντιστρεπτότητας του χρόνου.

Ο αντικειμενικός φυσικός χρόνος, σε αντίθεση με τον υποκειμενικό ανθρώπινο χρόνο, δεν κυλάει προς κάποια κατεύθυνση και δεν παράγει ποτέ τίποτα νέο. Όπως το έθεσε ο Νεύτων στην εισαγωγή του περίφημου βιβλίου του «Philosophiae Naturalis Principia Mathematica» (Μαθηματικές Αρχές της Φυσικής Φιλοσοφίας): «Ο απόλυτος, αληθινός και μαθηματικός χρόνος, αφ’ εαυτού και από την ίδια του τη φύση, ρέει ομοιόμορφα χωρίς να εξαρτάται από τίποτα το εξωτερικό…».

Με άλλα λόγια, η υποκειμενική εμπειρία του χρόνου που βιώνουν οι άνθρωποι είναι απλώς μια ψευδαίσθηση που καμία σχέση δεν μπορεί να έχει με τον απόλυτο «χώρο» και «χρόνο» του Νεύτωνα, ούτε όμως και με τον ενοποιημένο «χωροχρόνο» που πρότεινε η πολύ μεταγενέστερη Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν.

Το μεταφυσικό όνειρο μιας αντικειμενικής, υπεριστορικής, διαχρονικά αληθούς -και άρα αχρονικής- περιγραφής της φύσης αποδείχτηκε αναμφίβολα ιδιαίτερα γόνιμο και συνέβαλε αποφασιστικά στην ανάπτυξη της λεγόμενης «κλασικής Φυσικής». Σήμερα οι περισσότεροι άνθρωποι παραδέχονται πρόθυμα ότι η μέτρηση του χρόνου των παρατηρούμενων φαινομένων είναι «σχετική» και εξαρτάται από το σύστημα αναφοράς και την ταχύτητα με την οποία κινείται ο χρονομέτρης. Αυτό βέβαια, όπως θα δούμε, δεν ισοδυναμεί με την κοινότοπη διαπίστωση ότι ο ίδιος ο χρόνος είναι σχετικός.

Η επιστημονική ανάκτηση του «χαμένου» χρόνου

ANOTHER VIEW OF TIME: Some physicists believe time is an emergent property of many particles, like temperature or pressure. Image: Toa55 / Shutterstock

Πράγματι, ήδη από τα μέσα του 19ου αιώνα, διατυπώθηκαν επιστημονικά τεκμηριωμένες θεωρίες που αμφισβήτησαν τη γνωσιολογική νομιμότητα της εξάλειψης του χρόνου ως δημιουργικού παράγοντα: οι θερμοδυναμικές θεωρίες στη Φυσική, οι εξελικτικές θεωρίες στη Βιολογία και πιο πρόσφατα η ανακάλυψη της εγγενούς χρονικότητας όλων των βασικών κοσμολογικών και των αστροφυσικών φαινομένων, για να μη μιλήσουμε για τα ανθρωπολογικά και κοινωνικά φαινόμενα.

Για παράδειγμα, από τα δύο βασικά αξιώματα της θερμοδυναμικής προκύπτει ότι αν η συνολική ενέργεια ενός κλειστού συστήματος είναι σταθερή (πρώτο αξίωμα), τότε αυτό το σύστημα τείνει να περνά από τις λιγότερο πιθανές καταστάσεις τάξης και οργάνωσης σε ολοένα πιο πιθανές καταστάσεις αποδιοργάνωσης και αταξίας, δηλαδή στη μεγιστοποίηση της εντροπίας (το δεύτερο αξίωμα ). Σύμφωνα λοιπόν με το δεύτερο θερμοδυναμικό αξίωμα, η συνολική εντροπία του συστήματος, με το πέρασμα του χρόνου, μπορεί μόνο να αυξάνεται. Αν μάλιστα θεωρηθεί ότι ολόκληρο το Σύμπαν είναι ένα κλειστό σύστημα, τότε η σταδιακή ενεργειακή υποβάθμισή του θα οδηγήσει αναπόφευκτα στη μεγιστοποίηση της εντροπίας του, δηλαδή στον θερμικό θάνατό του!

Η αχίλλειος πτέρνα αυτής της πεσιμιστικής εκδοχής του «βέλους του χρόνου» ήταν ότι αρχικά μελετούσε μόνο κλειστά και αδρανή συστήματα. Όμως τέτοια ιδανικά συστήματα που δεν ανταλλάσσουν ύλη και ενέργεια με το περιβάλλον τους δεν υπάρχουν βέβαια στη φύση. Και το γεγονός αυτό αποδείχτηκε περίτρανα με την ανάπτυξη της θερμοδυναμικής των ανοιχτών συστημάτων. Μακριά από τη θερμοδυναμική ισορροπία τα πολύπλοκα ανοιχτά συστήματα τείνουν, αντίθετα, να αυτοοργανώνονται και να δημιουργούν τοπικά ολοένα και πιο πολύπλοκες δομές.

Δικαίως λοιπόν θα μπορούσε κανείς να μιλήσει για «εισβολή του χρόνου» σε όλους κυριολεκτικά τους τομείς της επιστημονικής γνώσης. Έτσι η μέχρι τότε «αχρονική» Επιστήμη θα συνειδητοποιήσει σταδιακά και προς μεγάλη της έκπληξη θα επιβεβαιώσει καθολικά ότι οι περισσότερες φυσικοχημικές διεργασίες καθώς και όλα ανεξαιρέτως τα βιολογικά, τα κοσμολογικά και τα ανθρωπολογικά φαινόμενα είναι χρονικά «μη αναστρέψιμα».

Σήμερα θεωρείται επαρκώς επιβεβαιωμένο ότι ο χρόνος δεν είναι μόνο μια επιπλέον γεωμετρική μεταβλητή, η τέταρτη διάσταση του ενοποιημένου χωροχρόνου, αλλά ο αποφασιστικός και δυσεξάλειπτος παράγοντας που διαμορφώνει την πολύπλοκη οργάνωση και την εξέλιξη όλων των «ανοιχτών συστημάτων»: των συστημάτων δηλαδή που υπάρχουν και εξελίσσονται επειδή μπορούν να ανταλλάσσουν ύλη, ενέργεια και πληροφορίες με το περιβάλλον τους. Τα σμήνη γαλαξιών, οι έμβιοι οργανισμοί, τα οικοσυστήματα, αλλά και οι ανθρώπινες κοινωνίες αποτελούν τυπικά παραδείγματα τέτοιων ανοιχτών συστημάτων.

Πάντως η σχεδόν καθολική αναγνώριση της εγγενούς «χρονικότητας» έχει πολύ ανατρεπτικές και ιδιαίτερα επώδυνες επιπτώσεις για την παραπλανητικά καθησυχαστική «αχρονική» κοσμοαντίληψη. Καταρχάς μας επιβάλλει όχι μόνο να αναγνωρίσουμε αλλά και να εξηγήσουμε -σε κάθε μεμονωμένη περίπτωση εξέλιξης- σε τι συνίσταται η ουσιαστική ασυμμετρία ανάμεσα στο παρελθόν, το παρόν και το μέλλον.

Επιπλέον, αν ο χρονικός προσανατολισμός αυτών των φαινομένων και η πανταχού παρούσα «μη αναστρεψιμότητα» (irreversibility) των περισσότερων φυσικών διαδικασιών αποτελεί τον κανόνα, τότε η χρονική «αναστρεψιμότητα» και άρα η προβλεψιμότητα αποτελούν την εξαίρεση. Σε συνθήκες μακριά από τη θερμοδυναμική ισορροπία η οργάνωση και η εξέλιξη ενός πολύπλοκου συστήματος δεν είναι προβλέψιμες, ούτε και μπορούν να θεωρούνται ποτέ προδιαγεγραμμένες!

Συνεπώς το μέλλον των πολύπλοκων συστημάτων δεν είναι ποτέ προκαθορισμένο, ούτε βέβαια και προβλέψιμο. Ή τουλάχιστον δεν είναι περισσότερο προβλέψιμο απ’ ό,τι η ζωή των ανθρώπων που τα παρατηρούν ή μιας κοινωνίας που τα εκμεταλλεύεται. Και σε αυτή ακριβώς τη χρονική μη προβλεψιμότητα συνίσταται η… πολυπλοκότητά τους.

Η ατελέσφορη διένεξη του Αϊνστάιν με τον Μπερξόν για το χρόνο

Στις 6 Απριλίου του 1922 στο Παρίσι ο Αλμπερτ Αϊνστάιν, ο κορυφαίος θεωρητικός φυσικός του εικοστού αιώνα, και ο Ανρί Μπερξόν, ο ισχυρότερος φιλόσοφος στις αρχές του ίδιου αιώνα, έκαναν δημόσια έναν διάλογο για τη φύση του χρόνου. Ο Αϊνστάιν έκρινε ότι η θεωρία του Μπερξόν για τον χρόνο ήταν υπερβολικά απλουστευτική και ίσως μόνο ψυχολογικά κατανοητή, αφού ήταν ασυμβίβαστη με τα ακριβή ποσοτικά δεδομένα της Φυσικής.

Ο Μπερξόν από τη μεριά του, ως φιλόσοφος που ήταν διάσημος για τα επιχειρήματά του σχετικά με τη δημιουργική δράση του χρόνου ως «διάρκειας» και όχι ως αποκλειστικά ποσοτικής και επιστημονικά μετρήσιμης οντότητας, υποστήριξε ότι η μετρήσιμη και αμιγώς ποσοτική επιστημονική προσέγγιση του χρόνου είναι αναπόφευκτα ατελής και μοιραία παραπλανητική. Συνεπώς, χωρίς να αρνείται το δικαίωμα ύπαρξης σε καθαρά μαθηματικές και ποσοτικές προσεγγίσεις του χρόνου, αμφισβήτησε τη σχετικιστική ερμηνεία του Αϊνστάιν, όχι ως νόμιμη και θεμιτή επιστημονική θεωρία αλλά ως μια υπόρρητη επιστροφή της μεταφυσικής αχρονικότητας και ως προσπάθεια απαξίωσης της δημιουργικής δράσης του χρόνου όταν αυτή δεν εκδηλώνεται ποσοτικά.

In 1922, Albert Einstein and the great French philosopher Henri Bergson publicly debated the nature of time. In The Physicist and the Philosopher: Einstein, Bergson, and the Debate That Changed Our Understanding of Time, historian of science Jimena Canales tells the remarkable story of how this clash impacted fields from logical positivism to quantum mechanics and drove a rift between science and the humanities that persists today. Further, she explains how then-new technologies—such as wristwatches, radio, and film—helped shape people’s conceptions of time. Credit: Chicago Humanities Festival

Το βιβλίο «Ο φυσικός και ο φιλόσοφος», που υπογράφει η σπουδαία ιστορικός της Επιστήμης και πολύ προικισμένη συγγραφέας Jimena Canales, μας αφηγείται τη συναρπαστική ιστορία για το πώς μέσα σε αυτόν τον εκρηκτικό διάλογο αποτυπώνεται δραματικά η ελλιπής κατανόησή μας για τον χρόνο και το πώς αυτή η άγνοια δημιουργεί ένα βαθύτατο πολιτισμικό-διανοητικό χάσμα ανάμεσα στις θετικές και τις ανθρωπιστικές επιστήμες, χάσμα που εξακολουθεί να υφίσταται μέχρι και σήμερα.

Όμως η συγγραφέας κατάφερε σε αυτό το σπουδαίο βιβλίο να ανασυγκροτήσει τα γνωστικά, τα πολιτισμικά, αλλά και τα εθνικά-κοινωνικά αίτια που εμπόδισαν τον διάλογο ανάμεσα στους δύο κορυφαίους στοχαστές. Με τρόπο ισορροπημένο και απροκατάληπτο, η Canales παρουσιάζει τις επαναστατικές ιδέες του Αϊνστάιν όσο και του Μπερξόν, περιγράφει λεπτομερώς όλες τις πτυχές της σφοδρότατης σύγκρουσής τους στο Παρίσι και παρουσιάζει αναλυτικά το πώς αυτή η φαινομενικά «θεωρητική» σύγκρουση εξακολουθεί να αναπαράγεται σε όλη τη διάρκεια του εικοστού αιώνα από κορυφαίους στοχαστές όπως ο Μπέρτραντ Ράσελ, ο Μάρτιν Χάιντεγκερ κ.ά.

Επιπλέον η Canales αναδεικνύει το πώς οι τεχνολογίες της εποχής, όπως τα ρολόγια χειρός, το ραδιόφωνο και ο κινηματογράφος, επηρέασαν αποφασιστικά όχι μόνο τον τρόπο που το ευρύ κοινό αντιλαμβάνεται τον χρόνο, αλλά και τους υπεράνω υποψίας πρωταγωνιστές αυτού του ιστορικού διαλόγου. Αφηγείται επίσης πώς προς το τέλος της ζωής τους τόσο ο Μπερξόν όσο και ο Αϊνστάιν αναφέρθηκαν στον αντίπαλό τους για μία τελευταία φορά - ο Μπερξόν κατά τη ναζιστική κατοχή του Παρισιού και ο Αϊνστάιν με την έκρηξη της πρώτης βόμβας υδρογόνου.

Πολύ καλά μεταφρασμένο στα ελληνικά, το βιβλίο «Ο φυσικός και ο φιλόσοφος» αποτελεί μια ιδιαίτερα αποκαλυπτική ανασυγκρότηση της βαθύτερης γνωσιολογικής και ηθικοπολιτικής διαφωνίας του Γαλλο-εβραίου Μπερξόν με τον Γερμανο-εβραίο Αϊνστάιν, αλλά και μια άψογη ιστορική περιγραφή του πώς, σε έναν βαθύτατα διχασμένο αιώνα, μια θεωρητική διαφωνία μπορούσε να μετουσιωθεί σε προσωπική, πολιτισμική και πολιτική διένεξη ανάμεσα σε δύο κορυφαίους στοχαστές.

Του Σπύρου Μανουσέλη








Σάββατο, 25 Ιανουαρίου 2020

Για να εντοπίσουμε εξωγήινη νοημοσύνη πρέπει να σκεφτόμαστε όπως οι εξωγήινοι. To find intelligent alien life, humans may need to start thinking like an extraterrestrial

Το εγγενές «ελάττωμα» των ανθρώπινων ερευνών για εξωγήινους πολιτισμούς. If extraterrestrials are living on alien worlds, what types of signals would they send us? Our human biases might limit what we can imagine. Image: © NASA

Στο ερώτημα «γιατί δεν έχουμε ανακαλύψει ακόμα εξωγήινη ζωή» οι απαντήσεις είναι πολλές, και οι περισσότερες εξ αυτών έχουν να κάνουν με τη φυσική, την τεχνολογία και το ίδιο το σύμπαν, με τις αχανείς του αποστάσεις και όσα αυτές συνεπάγονται. Ωστόσο, υπάρχει και ένα σοβαρό μειονέκτημα το οποίο δεν έχει να κάνει με αυτά, αλλά με αυτούς που την αναζητούν.

Όπως αναφέρεται σε δημοσίευμα του Live Science, οι επιστήμονες που ασχολούνται με το αντικείμενο είναι μια «περίεργη» και πολύ εξειδικευμένη κατηγορία, και ως εκ τούτου κάποια πράγματα που εκλαμβάνονται ανθρώπινα, θα έλεγε κανείς, ως δεδομένα, ίσως να δυσκολεύουν τη δουλειά τους. Σε αυτό το πλαίσιο, το πρόγραμμα Breakthrough Listen- μια πρωτοβουλία 100 εκατ. δολαρίων με σκοπό την αναζήτηση ιχνών εξωγήινων πλασμάτων στο ευρύτερο πλαίσιο του SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence)– ζητά τη βοήθεια ανθρωπολόγων για τον εντοπισμό αυτών των προκαταλήψεων.

«Είναι κατά κάποιον τρόπο αστείο στο Breakthrough Listen» είπε η Κλερ Γουέμπ, ανθρωπολόγος και φοιτήτρια της Ιστορίας Επιστημών στο MIT. «Μου λένε “μελετούμε εξωγήινους και εσύ μελετάς εμάς”».

Από το 2017 η Γουέμπ συνεργάζεται με το Breakthrough Listen για τη διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο οι ερευνητές του SETI σκέφτονται και φαντάζονται τους εξωγήινους, πραγματοποιούν έρευνες και ενδεχομένως εισάγουν ανθρωποκεντρικές υποθέσεις στη δουλειά τους. Κάποιες φορές περιγράφει τις προσπάθειές της ως «το να κάνεις το οικείο (να μοιάζει) περίεργο».

Για παράδειγμα- όπως αναφέρεται στο σχετικό δημοσίευμα του Live Science- η ζωή κάποιου μπορεί να μοιάζει εξαιρετικά συνηθισμένη, πχ να κάθεται σε ένα γραφείο και να δουλεύει με υπολογιστές, μέχρι να εξεταστεί μέσα από μια ανθρωπολογική οπτική, η οποία θα υποδεικνύει πως τα πράγματα δεν είναι έτσι γενικότερα. Στο πλαίσιο του 235ου συνεδρίου της American Astronomical Society (AAS) στη Χονολουλού, στις αρχές του Ιανουαρίου, η Γουέμπ έκανε μια παρουσίαση σχετικά με τον τρόπο που οι επιστήμονες του Breakthrough Listen χρησιμοποιούν τεχνητή νοημοσύνη για να εξετάζουν μεγάλους όγκους δεδομένων για τον εντοπισμό πιθανών ιχνών χρήσης τεχνολογίας από εξωγήινα όντα (τα αποκαλούμενα «technosignatures»).

«Οι ερευνητές που χρησιμοποιούν τεχνητή νοημοσύνη τείνουν να αποκηρύττουν την ανθρώπινη συμβολή στις μηχανές που φτιάχνουν» είπε η Γουέμπ στο Live Science. «Αποδίδουν πολύ μεγάλο μέρος της δουλειάς σε αυτά τα μηχανήματα. Το βρίσκω αυτό κάπως προβληματικό και, στη χειρότερη, αναληθές».

We need to make the normal strange. (Image credit: Shutterstock)

Οι τεχνητές νοημοσύνες εκπαιδεύονται από ανθρώπινα όντα, που τους παρουσιάζουν τα είδη σημάτων τα οποία πιστεύουν ότι θα παρήγαγαν νοήμονα εξωγήινα όντα. Λόγω αυτού, οι αλγόριθμοι αποκτούν κάποια προδιάθεση- κάποιες συγκεκριμένες προκαταλήψεις. Όπως είπε η Webb, μπορεί να είναι απίστευτα δύσκολο να εντοπιστεί αυτός ο τρόπος σκέψης και να αρθούν οι περιορισμοί που αυτός συνεπάγεται, σύμφωνα με τη Γουέμπ.

Οι περισσότεροι ερευνητές του SETI θεωρούν ότι υπάρχει σε ένα βαθμό κάποιου είδους «ισομετρία»- το ότι πλάσματα σε άλλους κόσμους θα κατανοούν το σύμπαν με τον ίδιο τρόπο και να μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους για αυτό. Σε αυτό το πλαίσιο, θεωρείται πως υπάρχει κάποια τεχνολογική ισομετρία, με τους εξωγήινους να μεταδίδουν μηνύματα μέσω παρόμοιων ραδιοτηλεσκοπίων, οπότε θα είναι δυνατή η επικοινωνία μαζί τους μέσω επιστήμης και μαθηματικών.

Ωστόσο τίθεται το ερώτημα: Πόσο «παγκόσμια» είναι η γλώσσα της επιστήμης, και πόσο «αναπόφευκτη» είναι η τεχνολογική εξέλιξη; Επίσης, λόγω των τεραστίων αποστάσεων που εμπλέκονται στην αποστολή ενός σήματος στο Διάστημα, πολλοί ερευνητές έχουν σκεφτεί πως αυτό που θα συμβεί θα είναι η λήψη ενός μηνύματος από κάποιον παλαιότερο τεχνολογικό πολιτισμό. Όπως το είχε θέσει ο διάσημος αστρονόμος Καρλ Σαγκάν, αυτό θα σήμαινε πως ο πολιτισμός αυτός θα είχε επιβιώσει από μια «τεχνολογική εφηβεία» και μια πιθανή εξάπλωση και χρήση πυρηνικών όπλων – ή κάποια περιβαλλοντική/ κλιματική καταστροφή. Ωστόσο, αυτό, όπως τονίζει η Γουέμπ, είναι κάτι που σκεφτόμαστε με βάση τα ζητήματα της εποχής μας- πχ τον πυρηνικό πόλεμο και την κλιματική αλλαγή, και δεν μπορούμε αυτόματα να θεωρούμε ότι και η ιστορία άλλων ειδών θα είχε αντίστοιχη πορεία και εξέλιξη.

Η Τζιλ Τάρτερ, «βετεράνος» επιστήμονας του SETI, είχε πει στη Γουέμπ πως, κατά κάποιον τρόπο, αναζητούμε κάποια καλύτερη εκδοχή των εαυτών μας, εικάζοντας πως ένα μήνυμα από τον ουρανό θα έχει σχέδια για κάποια συσκευή που θα παρέχει φθηνή ενέργεια και θα συμβάλει στην αντιμετώπιση της φτώχειας. Η ιδέα της προόδου είναι ενσωματωμένη σε τέτοιου είδους αφηγήματα, είπε η Γουέμπ- πρώτα επιστημονικής και τεχνολογικής προόδου, αλλά επίσης και μιας συνοδευτικής υπόθεσης ηθικής προόδου. «Είναι η ιδέα πως, καθώς αναπτύσσεται η τεχνολογία σου, αναπτύσσεται και η αίσθηση ηθικής σου…και νομίζω πως αυτό μπορεί να αμφισβητηθεί» σημείωσε, προσθέτοντας πως ακόμα και η ίδια η έρευνα για άλλα όντα υποδεικνύει μια θέληση για διασύνδεση, «η οποία σε εμένα θυμίζει ένα είδος μεταμοντέρνας μοναξιάς και απομόνωσης στο σύμπαν».

«Ένα πράγμα που η Τζιλ μου έχει πει πολλές φορές είναι πως «διατηρούμε το δικαίωμα να γίνουμε εξυπνότεροι…κάνουμε αυτό που νομίζουμε ότι έχει νόημα τώρα, αλλά ίσως κάποια μέρα να κάνουμε κάτι εντελώς διαφορετικό».

Εν τέλει ο στόχος αυτής της δουλειάς είναι οι ερευνητές SETI να αρχίσουν να αντιλαμβάνονται «ανθρωπογενείς»/ ανθρωποκεντρικές συμπεριφορές με τρόπου που θα μπορούσε να βοηθήσει το SETI να πραγματοποιήσει πρωτοποριακά είδη ερευνών: Αν μη τι άλλο, όντα σε άλλους πλανήτες ίσως να χρησιμοποιούν βαρυτικά κύματα, ή νετρίνα ή άλλες, άγνωστες πτυχές/ διαστάσεις της πραγματικότητας που δεν έχουμε συναντήσει ακόμα, για να στείλουν μηνύματα στο Διάστημα.



Παρασκευή, 24 Ιανουαρίου 2020

Η μούμια «μίλησε»: Η φωνή Αιγύπτιου ιερέα ακούστηκε ξανά έπειτα από 3.000 χρόνια. Mummy returns: Voice of 3,000-year-old Egyptian priest brought to life

Είναι η πρώτη φορά που αναπαράγεται εν μέρει η φωνή ενός νεκρού μέσω τεχνητών μέσων. The “voice” of an ancient Egyptian priest has been heard for the first time since he died and was mummified 3,000 years ago, researchers have said. Nesyamun lived under the pharaoh Rameses XI, who reigned around the beginning of the 11th century BC. Nesyamun's coffin, on display at the Leeds City Museum. Credit: Leeds City Museum

Βρετανοί επιστήμονες πραγματοποίησαν κατά κάποιο τρόπο την επιθυμία ενός Αιγύπτιου ιερέα για μεταθανάτια ζωή, καθώς αναπαρήγαγαν εν μέρει τη φωνή του με τη βοήθεια τεχνητών φωνητικών χορδών.

When Egyptian priest Nesyamun died more than 3,000 years ago his departing wish was that he be allowed to speak in the afterlife so he could address his gods, and be granted entry into eternity. Now, with the help of science, the holy man has indeed found his voice after death. Credit: The Telegraph

Όμως ο ήχος που βγαίνει, θυμίζει λίγο βέλασμα προβάτου, πράγμα που ίσως δεν θα άρεσε στον ιερέα και γραφέα Νεσιαμούν, ο οποίος έζησε στο ναό του Αμούν στο συγκρότημα του Καρνάκ στις Θήβες της Αιγύπτου (σημερινό Λούξορ), στη διάρκεια της πολιτικά ταραγμένης περιόδου του Φαραώ Ραμσή του 11ου από το 1099 έως το 1069 π.Χ.

The mummy of the ancient Egyptian priest Nesyamun was put into a CT scanner to examine his vocal tract. Photograph: Scientific Reports

Οι ερευνητές των πανεπιστημίων του Λονδίνου Royal Holloway και της Υόρκης, καθώς και του Μουσείου του Λιντς, όπου εκτίθεται ο Νεσιαμούν, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Scientific Reports", σάρωσαν σε τομογράφο τη μούμια.

A cross-section of the 3D printed replica of the vocal tract of a mummy held in Leeds City Museum. Photograph: Scientific Reports

Χρησιμοποιώντας τις ακριβείς πλέον διαστάσεις της φωνητικής οδού του ιερέα (λάρυγγα, φάρυγγα, στοματικής και ρινικής κοιλότητας), παρήγαγαν σε τρισδιάστατο εκτυπωτή ένα ομοίωμα της, καθώς και ένα ηλεκτρονικό λάρυγγα. Έτσι, παρήγαγαν ένα συνθετικό ήχο που -υποτίθεται ότι- είναι όμοιος με τη φωνή του ιερέα.

Είναι η πρώτη φορά που αναπαράγεται εν μέρει η φωνή ενός νεκρού μέσω τεχνητών μέσων.








Πέμπτη, 23 Ιανουαρίου 2020

Δείξε μου πώς χορεύεις να σου πω ποιος είσαι. The way you dance is unique, and computers can tell it’s you

Henri Matisse, La Danse, 1910. Έρευνα Φιλανδών επιστημόνων κατέδειξε ότι ο τρόπος με τον οποίο χορεύουμε είναι τόσο μοναδικός ώστε ένας υπολογιστής να μπορεί να μας αναγνωρίσει με βάση τις κινήσεις μας. Nearly everyone responds to music with movement, whether through subtle toe-tapping or an all-out boogie. A recent discovery shows that our dance style is almost always the same, regardless of the type of music, and a computer can identify the dancer with astounding accuracy.

Παρόλο που όταν βρισκόμαστε σε μια συναυλία έχουμε την εντύπωση ότι ο ρυθμός οδηγεί την πλειοψηφία των ανθρώπων να χορεύουν ομοιόμορφα, πρόσφατη έρευνα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο Γιουμπάσκουλα της Φινλανδίας, τα αποτελέσματα της οποίας δημοσιεύτηκαν στην επιστημονική επιθεώρηση «PNAS», δείχνει ότι ο τρόπος με τον οποίο χορεύει κάθε άνθρωπος είναι τόσο μοναδικός ώστε να μπορεί να αναγνωριστεί ακόμη κι από έναν υπολογιστή.

Χορός, όπως δακτυλικό αποτύπωμα

While machine learning technology is not too accurate at distinguishing between dance styles, when it comes to recognizing the personal style of dancers, it is 97% effective at determining who is who. Renoir paintings (from left) “Dance at Bougival,” “Dance in the Country,’’ and “Dance in the City.’’ ­ MUSEUM OF FINE ARTS, BOSTON

Στην έρευνα συμμετείχαν 73 άνθρωποι, οι οποίοι κλήθηκαν να χορέψουν μπροστά από μία κάμερα στον ρυθμό οκτώ πολύ διαφορετικών ειδών μουσικής: μπλουζ, τζαζ, κάντρι, ηλεκτρονική μουσική, μέταλ, ποπ, ρέγκε και τζαζ.

Οι κινήσεις των συμμετεχόντων καταγράφηκαν και αναλύθηκαν από ένα λογισμικό με τη συμβολή της τεχνητής νοημοσύνης. Αρχικά, οι επιστήμονες «ζήτησαν» από τον αλγόριθμο να «μαντέψει» το είδος της μουσικής με βάση τις κινήσεις των ανθρώπων.

Στο πείραμα αυτό, ο αλγόριθμος απέτυχε: το ποσοστό επιτυχίας του περιορίστηκε στο 30%. Ωστόσο, όταν ο υπολογιστής κλήθηκε να αντιστοιχήσει τις κινήσεις του σώματος σε συγκεκριμένα πρόσωπα, η επιτυχία ήταν πρωτοφανής: κατάφερε να ταυτοποιήσει με επιτυχία 94% των συμμετεχόντων στην έρευνα αναλύοντας τις κινήσεις του σώματός τους καθώς αυτοί χόρευαν.

«Φαίνεται ότι ο τρόπος με τον οποίο χορεύει κάθε άνθρωπος είναι σαν το δακτυλικό του αποτύπωμα» ανέφερε η ερευνήτρια Πάσι Σάρι, η οποία συμμετείχε στην έρευνα. Για να επιβεβαιώσουν τα αποτελέσματα, οι ερευνητές ανάγκασαν τον αλγόριθμο να κάνει τις ίδιες προβλέψεις χωρίς προηγουμένως να έχει εκπαιδευτεί από τις βιντεοσκοπημένες κινήσεις των ανθρώπων. Πράγματι, το ποσοστό επιτυχίας σε αυτή την περίπτωση περιορίστηκε στο 2%.

Η συγκεκριμένη ερευνητική ομάδα έχει χρησιμοποιήσει την ίδια τεχνολογία στο παρελθόν ώστε να διερευνήσει κατά πόσο ο τρόπος με τον οποίο χορεύουμε αντανακλά προσωπικά μας χαρακτηριστικά, όπως η διάθεσή μας ή το αν είμαστε εξωστρεφείς.

Καινούρια μέθοδος αναγνώρισης;

Πάντως, η πρώτη συγγραφέας της δημοσίευσης Έμιλι Κάρλσον, ερωτώμενη εάν στο μέλλον η συγκεκριμένη τεχνολογία μπορεί να λειτουργήσει συμπληρωματικά με την αναγνώριση προσώπου, σημείωσε ότι «σκοπός δεν είναι τόσο να αναπτύξουμε τεχνολογίες αναγνώρισης αλλά να απαντήσουμε σε ερωτήματα όπως εάν ο μοναδικός τρόπος χορού του καθένα τον ακολουθεί σε όλη του τη ζωή ή κατά πόσο οι άνθρωποι είναι ικανοί να αναγνωρίζουν κάποιον άλλον από τον τρόπο που χορεύει».

Πηγές: Emily Carlson, Pasi Saari, Birgitta Burger, Petri Toiviainen. Dance to your own drum: Identification of musical genre and individual dancer from motion capture using machine learningJournal of New Music Research, 2020; 1 DOI: 10.1080/09298215.2020.1711778 - https://neurosciencenews.com/ai-dancing-15509/ - https://www.tovima.gr/2020/01/22/science/deikse-mou-pos-xoreyeis-na-sou-po-poios-eisai/



Τετάρτη, 22 Ιανουαρίου 2020

Κατερίνα Αγγελάκη-Ρουκ, «Υπαρξιακές ερωταποκρίσεις»

Constantin Somov, Lover. Evening, 1910

Τι ωραίος που ήταν ο έρωτας!
Πολιορκούσε χωρίς ενοχές
πολεμούσε χωρίς αιχμές, χωρίς φιλοδοξίες.
Λιοπύρι τα μεσάνυχτα
καλοκαιριά στον πάγο
έρωτας, το αντίθετο του αληθινού
έδινε στο πραγματικό ουσία.
Ήταν ωραία η ευωδιά του ιδρώτα
σοφά τα συμπεράσματα της σάρκας τότε
της σάρκας, της πιο παραμελημένης θεάς.
Τη ζωή μου βλέπω τώρα
σαν ένα ντοκιμαντέρ
που δείχνει σπάνια της φύσης πουλιά
ξεχασμένες του κόσμου ακτές
απλησίαστες κορφές.
Τις κινήσεις της ψυχής μου
παρακολουθώ στην οθόνη.
Ποια μέθοδο ακολουθεί άραγε η ψυχή
για να επιζήσει για λίγο ακόμη χωρίς μέλλον;
Το ψέμα; Την αλήθεια;
Ή αφήνεται στη φυσικότητα του είναι;
Ποιανού «είναι»;
Πώς μπορεί να υπάρξει «είναι» χωρίς μέλλον;
Όταν πια μόνο μια κάποια ιδέα οδηγεί στο σώμα
μόνο τ’ όνειρο φέρνει το πάθος;
Όσο για τον έρωτα τον τελευταίο
είναι σαν τον πρώτο:
βλασταίνει στο χωράφι του Πλάτωνα.

Felice Casorati, Conversazione Platonica, 1925

Κατερίνα Αγγελάκη – Ρουκ (22 Φεβρουαρίου 1939 – 21 Ιανουαρίου 2020)


Τρίτη, 21 Ιανουαρίου 2020

Αισιοδοξία από την ανακάλυψη κυττάρου με αντικαρκινικές ιδιότητες. Discovery of new T-cell raises prospect of ‘universal’ cancer therapy

Ένα νέο είδος ανοσοποιητικού κυττάρου που εξοντώνει σχεδόν όλα τα καρκινικά κύτταρα, ανακαλύφθηκε τυχαία από Βρετανούς επιστήμονες. Researchers have discovered a new type of killer T-cell that, after testing in a mouse model, could help to forge a path towards “one-size-fits-all” cancer therapy. Credit: iStock

Ένα νέο είδος ανοσοποιητικού κυττάρου που εξοντώνει σχεδόν όλα τα καρκινικά κύτταρα, ανακαλύφθηκε τυχαία από Βρετανούς επιστήμονες, οι οποίοι -αν και είναι ακόμη νωρίς- αισιοδοξούν ότι ίσως στο μέλλον η ανακάλυψη τους αποδειχθεί ιστορική για τη θεραπεία του καρκίνου. Αλλά αυτό θα πρέπει να επιβεβαιωθεί μετά από κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους.

Οι ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου του Κάρντιφ, με επικεφαλής τον καθηγητή Άντριου Σιούελ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό ανοσολογίας «Nature Immunology», ανέλυαν δείγματα από μια τράπεζα αίματος της Ουαλίας, αναζητώντας ανοσοποιητικά κύτταρα που μπορούν να καταπολεμήσουν τα βακτήρια, όταν βρήκαν ένα νέο τύπο Τ-κυττάρου με σημαντικές αντικαρκινικές ικανότητες.

Τι έδειξαν οι μελέτες

Credit: Cardiff University

Το εν λόγω κύτταρο διαθέτει ένα άγνωστο έως τώρα είδος υποδοχέα (TCR), που του επιτρέπει να αναγνωρίζει και να στρέφεται εναντίον των καρκινικών κυττάρων αποκλειστικά, αγνοώντας τα υγιή κύτταρα, μέσω ενός μηχανισμού που δεν είναι ακόμη σαφής στους επιστήμονες. Οι εργαστηριακές μελέτες που ακολούθησαν, έδειξαν ότι αυτά τα ανοσοκύτταρα καταστρέφουν τους καρκίνους του δέρματος, του αίματος, του εντέρου, του μαστού, των οστών, του προστάτη, των ωοθηκών, των νεφρών και του τραχήλου της μήτρας.

Τι αναφέρει Βρετανός επιστήμονας

Professor Andrew Sewell with Research Fellow Garry Dolton

Ο δρ Σιούελ δήλωσε ότι είναι «άκρως ασυνήθιστο» να βρίσκεται ένα κύτταρο με τόσες αντικαρκινικές δυνατότητες, πράγμα που δίνει ελπίδες ακόμη και για μια καθολική θεραπεία του καρκίνου στο μέλλον, σύμφωνα με το BBC και τις βρετανικές «Ιντιπέντεντ» και «Τέλεγκραφ».

«Ήταν μια τυχαία ανακάλυψη, κανείς δεν ήξερε ότι αυτό το κύτταρο υπήρχε. Η ανακάλυψη μας εγείρει την προοπτική μιας καθολικής θεραπείας για τον καρκίνο, ένα μοναδικό Τ-κύτταρο που θα είναι ικανό να καταστρέφει πολλούς διαφορετικούς τύπους καρκίνου στον πληθυσμό. Έως τώρα κανείς δεν πίστευε ότι κάτι τέτοιο θα ήταν δυνατό», τόνισε ο Βρετανός ανοσολόγος.

Δεν απέκλεισε την πιθανότητα να υπάρχουν άνθρωποι που, χάρη σε αυτό ακριβώς το είδος ανοσοκυττάρου, έχουν ήδη τέλεια ανοσία απέναντι σε οποιονδήποτε καρκίνο. «Το κύτταρο αυτό μπορεί να είναι πολύ σπάνιο ή μπορεί να το έχουν πολλοί άνθρωποι, αλλά για κάποιο λόγο να μην είναι ενεργοποιημένο. Απλώς δεν γνωρίζουμε ακόμη», ανέφερε.

Έως σήμερα υπάρχουν ορισμένες νέου τύπου αντικαρκινικές ανοσοθεραπείες, όπως οι CAR-T και TCR-T, αλλά έχουν σχετική αποτελεσματικότητα μόνο σε λίγα είδη καρκίνου, ιδίως στη λευχαιμία, ενώ δεν έχουν ιδιαίτερα οφέλη για τους συμπαγείς όγκους, που είναι και συχνότεροι. Επίσης είναι αρκετά εξατομικευμένες θεραπείες, πράγμα που αποτελεί πλεονέκτημα όσον αφορά την καταλληλότητα τους για συγκεκριμένα άτομα, αλλά και μειονέκτημα όσον αφορά το εύρος των ασθενών που μπορούν να επωφεληθούν.

Το νέο κύτταρο προσκολλάται σε ένα μόριο (MR1) των καρκινικών κυττάρων, που είναι κοινό στους ανθρώπους. Αυτό σημαίνει ότι όχι μόνο μια μελλοντική θεραπεία μπορεί να «δουλεύει» για τους περισσότερους καρκίνους, αλλά και για όλους σχεδόν τους ανθρώπους.

Πειράματα


A new type of immune cell which kills most cancers has been discovered by Cardiff University scientists, offering fresh hope of “universal” treatment for all patients in the future. Credit: Cardiff University

Τα πρώτα πειράματα σε ποντίκια, όπου εισήχθησαν τα νέα Τ-κύτταρα, άφησαν «ενθαρρυντικά» αποτελέσματα εξάλειψης των καρκινικών όγκων. Ο Σιούελ δήλωσε ότι η πρόοδος αναμένεται να είναι γρήγορη, όσον αφορά τη δοκιμή και ανάπτυξη μιας πιθανής νέας θεραπείας. Οι πρώτες δοκιμές σε καρκινοπαθείς τελικού σταδίου αναμένεται να ξεκινήσουν φέτος τον Νοέμβριο, εφόσον οι επόμενες εργαστηριακές δοκιμές δείξουν ότι η θεραπεία είναι ασφαλής.



Δευτέρα, 20 Ιανουαρίου 2020

H προέλευση πολύπλοκων μορφών ζωής στη Γη μέσα από ένα παράξενο μικρόβιο. This Strange Microbe May Mark One of Life’s Great Leaps

Το μικρόβιο Prometheoarchaeum syntrophicum (όνομα προς τιμήν του Προμηθέα, του θεού των αρχαίων Ελλήνων που έδωσε τη φωτιά στον άνθρωπο). An organism living in ocean muck offers clues to the origins of the complex cells of all animals and plants. A scanning electron microscopy image of Prometheoarchaeum syntrophicum, a microbe scientists found at the bottom of the ocean. It is closely linked to more complex life. Credit: Hiroyuki Imachi, Masaru K. Nobu and JAMSTEC

Ένα περίεργο μικρόβιο που ανακαλύφθηκε στον πυθμένα του Ειρηνικού Ωκεανού ίσως βοηθήσει να δοθεί εξήγηση όσον αφορά στην προέλευση της πολύπλοκης ζωής στον πλανήτη και να λύσει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της βιολογίας, ανέφεραν επιστήμονες την Τετάρτη, όπως αναφέρεται σε δημοσίευμα των New York Times.

Δύο δισεκατομμύρια χρόνια πριν, απλά κύτταρα έφεραν εμφάνιση πολύ πιο πολύπλοκων κυττάρων- και βιολόγοι καταβάλλουν εδώ και δεκαετίες προσπάθειες να διαπιστώσουν πώς συνέβη αυτό.

Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και πολύ καιρό ότι στον δρόμο της εξέλιξης πρέπει να υπήρξαν προκάτοχοι, αλλά, φαίνεται από απολιθώματα, πολύπλοκα κύτταρα εμφανίστηκαν από το πουθενά.

Το νέο αυτό είδος, ονόματι Prometheoarchaeum, φαίνεται να αποτελεί μια μεταβατική μορφή, βοηθώντας να εξηγηθεί η προέλευση όλων των ζώων, φυτών, μυκήτων και – φυσικά- ανθρώπων. Η σχετική έρευνα παρουσιάστηκε στο Nature.

Τα κύτταρά μας είναι γεμάτα με «δοχεία»: Αποθηκεύουν DNA στον πυρήνα, για παράδειγμα, και παράγουν καύσιμο στα μιτοχόνδρια. Επίσης, καταστρέφουν παλιές πρωτεΐνες μέσα σε μικροσκοπικές «μηχανές», τα λυσοσώματα.

Τα κύτταρά μας επίσης φτιάχνουν έναν «σκελετό» τον οποίο μπορούν να τροποποιούν, κάτι που τους επιτρέπει να αλλάζουν το σχήμα τους και να μετακινούνται πάνω σε επιφάνειες.

Τα είδη που μοιράζονται αυτά τα πολύπλοκα κύτταρα είναι γνωστά ως ευκαρυώτες, και κατάγονται όλα από έναν κοινό πρόγονο, που έζησε περίπου δύο δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Πριν, στον κόσμο υπήρχαν μόνο βακτήρια και μικροί, απλοί οργανισμοί γνωστοί ως αρχαία. Τα βακτήρια και τα αρχαία δεν έχουν πυρήνες, λυσοσώματα, μιτοχόνδρια ή σκελετούς.

Οι εξελιτικοί βιολόγοι αναρωτιούνταν για πολύ καιρό σχετικά με το πώς μπορεί να προέκυψαν ευκαρυώτες από τόσο απλούς προκατόχους. Κάποια στιγμή διαπιστώθηκε πως τα μιτοχόνδρια στο μακρινό παρελθόν ήταν βακτήρια που ζούσαν ελεύθερα, και με κάποιον τρόπο τραβήχτηκαν μέσα σε άλλα κύτταρα. Το 2015 ο Θιτς Ετέμα του Πανεπιστημίου της Ουψάλα στη Σουηδία και συνάδελφοί του ανακάλυψαν τμήματα DNA σε ιζήματα από τον Αρκτικό Ωκεανό. Τα τμήματα αυτά περιείχαν γονίδια από ένα είδος αρχαίων που φαινόταν να συνδέεται με τους ευκαρυώτες.

Cultivation of Asgard archaea brings us closer to understanding how complex life evolved. A false-coloured electron-microscopy image of an archaeon cultured in the lab. Credit: Hiroyuki Imachi, Masaru K. Nobu and JAMSTEC

Ο Ετέμα και οι συνάδελφοί του τα ονόμασαν αρχαία Ασγκάρντ (από την Ασγκάρντ, κατοικία των θεών της σκανδιναβικής μυθολογίας). DNA από αυτά τα μικρόβια βρέθηκε σε έναν ποταμό στη Βόρεια Καρολίνα, σε θερμές πηγές στη Νέα Ζηλανδία και σε άλλα σημεία του κόσμου.

Τα αρχαία Ασγκάρντ βασίζονται σε έναν αριθμό γονιδίων που προηγουμένως είχαν βρεθεί μόνο σε ευκαρυώτες- και φάνταζε δυνατόν αυτά τα μικρόβια να χρησιμοποιούσαν αυτά τα γονίδια για τους ίδιους σκοπούς, ή για κάτι άλλο.

Ο Μασάρου Νόμπου, μικροβιολόγος στο Εθνικό Ινστιτούτο Προηγμένων Βιομηχανικών Επιστημών και Τεχνολογίας στην Τσουκούμπα της Ισπανίας και συνάδελφοί του καλλιέργησαν αυτούς τους οργανισμούς σε ένα εργαστήριο, σε μια προσπάθεια που κράτησε πάνω από μια δεκαετία.

Τα μικρόβια, που έχουν προσαρμοστεί στη ζωή στον κρύο πυθμένα του ωκεανού, βιώνουν τη ζωή σε «slow motion»: Το Prometheoarchaeum μπορεί να χρειαστεί μέχρι και 25 ημέρες για να χωριστεί στα δύο.

The Shinkai 6500, which traveled to the bottom of the ocean to retrieve sediment samples of Prometheoarchaeum. The microbe has a slow-motion life on the nutrient-deprived seafloor. Credit: JAMSTEC

Το εγχείρημα άρχισε το 2006, όταν επιστήμονες έβγαλαν ιζήματα από τον πυθμένα του Ειρηνικού Ωκεανού. Αρχικά ήλπιζαν να απομονώσουν μικρόβια που τρέφονται με μεθάνιο. Στο εργαστήριο προσομοίωσαν τις συνθήκες του πυμένα, βάζοντας ίζημα σε θάλαμο χωρίς οξυγόνο. Στη συνέχεια έβαλαν μέσα μεθάνιο και αφαίρεσαν αέρια που θα μπορούσαν να σκοτώσουν τα μικρόβια.

Η λάσπη περιείχε πολλά είδη μικροβίων, ωστόσο μέχρι το 2015 οι επιστήμονες είχαν απομονώσει ένα ενδιαφέρον νέο είδος αρχαίων. Η ανακοίνωση του Ετέμα και των συναδέλφων του περί ανακάλυψης DNA αρχαίων Ασγκάρντ προκάλεσε έκπληξη στους Ιάπωνες: Το νέο τους, ζωντανό μικρόβιο ανήκε σε αυτή την ομάδα. Ακολούθησαν έρευνες για την καλύτερη κατανόηση του νέου είδους και τη σύνδεσή του με την εξέλιξη των ευκαρυωτών. Το μικρόβιο ονομάστηκε Prometheoarchaeum syntrophicum προς τιμήν του Προμηθέα- του τιτάνα της ελληνικής μυθολογίας που έδωσε στους ανθρώπους τη φωτιά, αφού πρώτα τους έπλασε από πηλό.

Prometheoarchaeum begins as a tiny sphere, sprouting long, branching tentacles and releasing membrane-covered bubbles over the course of months. Credit: Hiroyuki Imachi, Masaru K. Nobu and JAMSTEC

Το Prometheoarchaeum αποδείχτηκε πως είχε περίεργα χαρακτηριστικά: Αρχίζει ως μικροσκοπική σφαίρα, αλλά με το πέρασμα των μηνών απλώνει πλοκάμια και απελευθερώνει έναν «στολίσκο» καλυμμένων με μεμβράνη φυσαλίδων. Επίσης, στο εσωτερικό δεν υπήρχε δομή- μόνο DNA και πρωτεΐνες.

Η ανακάλυψη αυτή υποδεικνύει πως οι πρωτεΐνες τις οποίες οι ευκαρυώτες χρησιμοποίησαν για τη δημιουργία πολύπλοκων κυττάρων άρχισαν κάνοντας άλλα πράγματα, και ανέλαβαν αργότερα άλλες δουλειές. Πλέον ο Νόμπου και οι συνάδελφοί του ψάχνουν να βρουν ποιες ήταν αυτές.

Πριν την ανακάλυψη του Prometheoarchaeum, κάποιοι ερευνητές είχαν τη θεωρία πως οι πρόγονοι των ευκαρυωτών ζούσαν ως θηρευτές, καταβροχθίζοντας μικρότερα μικρόβια. Ωστόσο το Prometheoarchaeum δεν μοιάζει με κάτι τέτοιο: Το μικρόβιο έχει βρεθεί προσκολλημένο στις πλευρές βακτηρίων ή άλλων αρχαίων, και, αντί να κυνηγά θηράματα, φαίνεται να ζει καταναλώνοντας τμήματα πρωτεϊνών στο περιβάλλον του. Οι «σύντροφοί» του ζουν από τα απόβλητά του, και με τη σειρά τους του παρέχουν βιταμίνες και άλλες απαραίτητες ουσίες.

Καθώς ο Νόμπου και η ομάδα του συνεχίζουν τη μελέτη του, αναζητούν και «συγγενείς» του στον πυθμένα του ωκεανού. «Ελπίζουμε πως αυτό θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε τους εαυτούς μας καλύτερα» είπε ο Νόμπου.