Jak by mohl vypadat mimozemský život a proč jsme ho dodnes nenašli?

Vědci nedávno zaznamenali dosud nejpřesvědčivější indicii, která může naznačovat existenci mimozemského života. Na exoplanetě K2-18b, obíhající hvězdu vzdálenou 120 světelných let od Země, byl totiž detekován významný výskyt molekuly, jež je na naší planetě úzce spojována s činností mikroorganismů.

Než se vydáme fantazírovat o tom, jak by mohl vypadat mimozemský život, měli bychom si nejdřív ujasnit, co vlastně život znamená. Věda ho definuje jako systém, který se dokáže rozmnožovat, vyvíjet, udržovat sám sebe a hospodařit s energií.

Reprodukce je jednoduchá – život se musí umět kopírovat. Metabolismus znamená, že dovede přeměnit energii ve vlastní provoz. Homeostáze je schopnost udržovat si vnitřní rovnováhu i v měnícím se prostředí. Schopnost adaptace pak zajišťuje, že se život přizpůsobuje – evolučně, krok za krokem. Vědci do definice života řadí také responzivitu neboli schopnost odpovídat na podněty.

Jakmile tahle kritéria splňuje i nějaký „útvar“ na vzdálené exoplanetě, můžeme začít uvažovat o tom, že jde o život. Ale pozor – mluvíme o životě tak, jak ho my chápeme. O životě podle lidské definice, viděném lidským okem a chápaném lidským mozkem. Co když ale existuje život, který do této škatulky nezapadne?

Základním stavebním kamenem života na Zemi je chemický prvek uhlík. Právě z něj jsou složeny všechny známé živé organismy – od nejjednodušších bakterií až po člověka. Díky výjimečné schopnosti uhlíku tvořit stabilní a zároveň rozmanité molekulární struktury vznikla věda organické chemie. Tento obor se zabývá studiem struktury, vlastností, syntézy a reakcí organických sloučenin, které jsou pro existenci života zcela zásadní. Bez těchto uhlíkových sloučenin by život v podobě, jakou známe, nebyl možný.

Musí to být nutně uhlík?

Teď se dostáváme k samotné podstatě otázky: je uhlík skutečně nenahraditelným prvkem pro vznik a existenci života? Nebo existují i jiné chemické prvky, které by mohly sehrát podobnou roli?

Z vědeckého hlediska je uhlík zatím nejvhodnějším kandidátem – díky své schopnosti vytvářet čtyři kovalentní vazby, a tím i velmi stabilní a složité molekulární struktury, které jsou nezbytné pro komplexní biochemii. Právě tato vlastnost umožňuje vznik dlouhých řetězců a trojrozměrných struktur, jaké známe například u bílkovin nebo DNA.

Přesto vědci zvažují i další prvky, které by teoreticky mohly tvořit základ jiného typu života. Nejčastěji bývá zmiňován křemík, jehož chemické vlastnosti jsou v mnoha ohledech uhlíku podobné. Křemík však tvoří méně stabilní sloučeniny, obzvlášť v přítomnosti vody, což omezuje jeho použitelnost ve vodním prostředí – tedy tam, kde zatím hledáme život nejčastěji.

Dalšími hypotetickými kandidáty jsou například arsen (ve velmi specifických podmínkách) nebo fosfor, který se již dnes podílí na některých základních biologických procesech (například v ATP). Zkoumají se také teoretické formy života založené na dusíku, síře nebo kovových komplexech, ovšem tyto modely zatím zůstávají v oblasti spekulativní biochemie. O tom, že by život nemusel existovat výhradně na bázi uhlíku, informoval například server Space.com.

Výzkumný tým z University of Wisconsin–Madison publikoval studii, podle níž schopnost autokatalytických reakcí – tedy reakcí, jejichž produkty samy přispívají ke vzniku dalších kopií – může vznikat i v chemických systémech nezaložených na uhlíku. Vědci použili metody modelování chemických sítí a dospěli k závěru, že autokatalytické sítě jsou pravděpodobně mnohem rozšířenější a univerzálnější, než se dosud předpokládalo. To naznačuje, že základní předpoklady o chemickém složení života mohou být příliš úzké, a že život by teoreticky mohl vznikat i v prostředích, která se od podmínek na Zemi zásadně liší.

Zajímavý precedent v tomto směru představuje i případ bakterie GFAJ-1, o níž v roce 2010 informoval výzkumný tým z NASA vedený Felisou Wolfe-Simonovou v odborném časopisu Science. Vědci tehdy oznámili, že tento mikroorganismus, nalezený v extrémně slaném a arzenem bohatém jezeře Mono Lake v Kalifornii, údajně dokáže ve své DNA nahradit fosfor chemicky podobným, avšak toxickým arzenem. Pokud by se tato hypotéza potvrdila, šlo by o zásadní průlom – naznačující, že základní biochemie života nemusí být omezena pouze na prvky, které známe ze Země.

Život může být úplně jiný

Možnost, že život může vzniknout i mimo uhlíkový rámec, jsme již nastínili. Zbývá však klíčová otázka: jak by mimozemský život mohl skutečně vypadat? Jedno je jisté – představa malých zelených mužíčků s anténkami patří spíše do popkulturní imaginace než do sféry seriózního výzkumu. I když... podle některých výkladů kvantové teorie mnohovesmíru není zcela vyloučeno, že někoho z nás v jiném vesmíru právě teď tito mužíčci unášejí. Ale to už je téma na úplně jiný článek.

Jedním z nejzásadnějších omylů, kterých se při úvahách o mimozemském životě dopouštíme, je naše podvědomá tendence představovat si jej v pozemských konturách – s tělem, smyslovými orgány, pohybem, strukturou podobnou té, jakou známe od hmyzu po člověka. Jenže mimozemský život, pokud existuje, nemusí být našemu biologickému rámci ani vzdáleně podobný.

Teoreticky může jít o mikroskopické organismy, nenápadné, ale extrémně adaptabilní, které fungují na úplně jiné chemické bázi. Může se jednat o kolektivní formy vědomí, tvořené společenstvím jednoduchých jednotek, jejichž inteligence nebo chování se objevuje až na úrovni celku – podobně jako to vidíme u hmyzích kolonií, avšak v mnohem komplexnější a decentralizovanější podobě.

Zcela spekulativní, ale fyzikálně ne vyloučené, jsou hypotézy o životě v podobě plazmových entit – energetických útvarů, které neobsahují hmotu v tradičním slova smyslu, ale přesto vykazují znaky organizace a reakce na prostředí. Jinou možností jsou nelátkové formy, například životní systémy založené na proudech informací, které se vyvíjejí a reprodukují v digitálních či kvantových strukturách – šlo by tedy o život, který by se možná odehrával výhradně na úrovni dat, vzorců a algoritmů.

Portál Be Amazed přinesl souhrn vědecky podložených úvah o tom, jak by se vzhled a chování mimozemských organismů mohly lišit v závislosti na konkrétních podmínkách jejich domovských planet. Například na planetách s nízkou gravitací by se mohly vyvinout vysoké, štíhlé formy života, zatímco prostředí s vysokou gravitační silou by zřejmě preferovalo kompaktnější, nízko posazené a robustní organismy.

Významným faktorem je také typ mateřské hvězdy. Spektrum světla, které planeta přijímá, má zásadní vliv na fotosyntetické procesy – například u červených trpaslíků by vegetace mohla absorbovat odlišné vlnové délky, a tím pádem mít tmavě fialovou až černou barvu, namísto zelené, jakou známe ze Země.

V prostředích s extrémními podmínkami na povrchu by život mohl existovat v úkrytu pod povrchem – ve skalních štěrbinách nebo pod vrstvami ledu, podobně jako se předpokládá u některých měsíců sluneční soustavy, například Europy nebo Enceladu.

Zcela odlišné mohou být i způsoby vnímání okolí: některé hypotézy pracují s možností organismů, které využívají echolokaci, elektromagnetickou senzoriku nebo chemické signály jako základní komunikační prostředek. Stejně tak by se jejich způsob pohybu mohl lišit – od elegantního plachtění v řídké atmosféře až po odrazy v nízké gravitaci či vznášení v hustém plynném obalu planety.