Er en Borg kunstigt liv - eller bare kunstig?

Det var en vigtig begivenhed, da Craig Venter tidligere på året præsenterede den første kunstigt skabte bakterie med øgenavnet Synthia. Alligevel var dette ikke hovedtemaet på årets store konference om kunstigt liv, Artificial Life XII, som blev afholdt i Odense i weekenden.

Under kaffepausen blev Venters bedrift dog diskuteret livligt. Den generelle konsensus var, at hans petriskåls-alien slet ikke er en ægte syntetisk levende bakterie med et minimalt antal gener, men blot en naturlig celle med et protese-genom, afskrevet fra en anden bakterie - altså en slags reboot af en gammel computer med et andet styresystem. Nej, rigtigt kunstigt liv er noget andet, mente man.

Siden AL-feltet (Artificial Life) opstod for mange år siden, har dets primære fokus været at forstå livets oprindelse og skabe noget, som man for alvor kan kalde ægte kunstigt liv - det vil sige et liv, der opstår spontant og kan udvikle sig af sig selv.

Simulation eller kemi

Den ene strategi til at nå dette mål har været stadig mere sofistikerede simulationer af 'kunstig kemi' på en computer. Den anden strategi har været at arbejde direkte med de rigtige 'våde' kemikalier i laboratoriet, og på en eller anden måde forsøge at fremavle helt nyt liv fra ursuppen.

Af samme årsag er AL-konferencerne præget af ekstrem tværvidenskabelighed, grænsende til det babyloniske. Mens molekylærbiologerne taler om biokemiske reaktioner, vesicler og og lipider, taler computerfolket om cellulære automater, genetiske algoritmer og maskinlæring.

Fra sidelinjen kommer der desuden utallige kompleksitetsforskere, kognitionsforskere, systembiologer, ingeniører, spildesignere og robotforskere, der taler om emergens, autopoiesis, adaptive netværk og kollektiv intelligens. Og ofte er det disse outsidere, ligesom Craig Venter, der bærer feltet frem.

Hvad er en Borg?

Det er ikke altid, man forstår hinanden, eller er enige om definitionerne. 'Hvad er en Borg?' spurgte for eksempel robotforsker Serge Kernbach fra universitetet i Stuttgart under paneldebatten og slog armene op.

»Vi har brugt årevis på at prøve at forstå det, men vi ved stadig ikke, hvad en Borg er!«.

Biokemiker Andrew J. Pratt fra University of Caterbury mente derimod at AL-feltet har brug for fokus:

»Vi bliver nødt til at lære at slå bro mellem det nærmest religiøse skel, der eksisterer mellem kemikerne og simulatorerne.«

Et skaleringsproblem

»Skellet mellem den ægte kemi og den kunstige kemi er et resultat af et skaleringsproblem,« forklarer konferencens arrangør Steen Rasmussen fra Syddansk Universitet.

»Mens de våde kemikere sidder med meget specifikke biokemiske reaktioner i små mængder, arbejder computersimulatorfolkene med store populationer på en skærm. Det betyder, at den ene gruppe har styr på kemien, men svært ved at observere evolution, mens den anden kan se masser af evolution, men baserer det på en alt for simpel version af virkeligheden.«

'EvoGrid'

Et forslag til en løsning kommer fra en anden outsider - den selvproklamerede nørd Bruce Damer, som har arbejdet for bl.a. Nasa.

Han har udviklet ideen om et 'EvoGrid', der forsøger at køre realistiske molekylære simulationer af ursuppen på massive distribuerede computersystemer.

»Ideen opstod allerede i 1985, hvor jeg havde en computer tilsluttet Arpanet,« siger Damer.

»Problemet var, at der dengang ikke var nok regnekraft til at lave evolutionseksperimenter på en computer. Jeg begyndte derfor i stedet at lave simulationer af virtuelle verdener og af Nasas rover-missioner, indtil jeg i 2006-2007 tænkte, at det nu måtte være tid til at komme tilbage til den oprindelige vision, nemlig at kreere et computermiljø som kan udvise ægte grænseløs evolution.«

Sammen med computereksperten Peter Newman fra DigitalSpace Corporation er Damer nu begyndt at bygge arkitekturen for EvoGrid ved at adoptere en avanceret molekylær simulator kaldt Gromacs, og sætte det hele på BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), der er en open source-platform, som bruger frivillige ressourcer fra computere over hele kloden - ligesom i projektet seti@home, hvor man leder efter 'interessante' radiosignaler fra rummet.

Brobyggeri

Håbet er, at de mange AL-forskere vil tilpasse systemet til deres egne behov og på den måde kunne slå bro mellem den abstrakte simulation og den konkrete kemi.

»Det har taget over 100 år at forstå mekanismerne i en celle,« siger Damer og spørger derfor:

»Hvordan forestiller man sig at forstå i detaljer, hvordan de første protoceller er opstået, uden hjælp fra en computer, der som den eneste kan finde en nål i en høstak?«

Da Stanley Miller og Harold Urey f.eks. lavede deres klassiske ursuppe-eksperiment i 1950'erne, som forsøgte at forklare livets opståen ved at blande en masse kemikalier i en kolbe og simulere jordskælv og tordenvejr, blev der dannet utroligt mange komplekse organiske molekyler. Men intet liv. Måske havde man overset noget, eller bare været uheldig.

»Vi har brug for den type af eksperimenter i stor skala. Hvis man kunne klone Millers og Ureys ursuppe en million gange, simulere disse millioner af små biokemiske eksperimenter med forskellige sammensætninger, og så lade en automatiseret robot lede efter de mest interessante komplekse molekyler og starte det hele forfra, så ville vi have noget, der ligner EvoGrid,« forklarer Damer.

Distribueret forskning

Den type af automatiserede storskala-eksperimenter er rutine inden for den anvendte forskning, f.eks. i den farmaceutiske industri eller i det humane genomprojekt. Men det er ikke normalt inden for grundforskning i livets oprindelse. Her er man afhængig af meget begrænsede forskningsbevillinger. Derfor forsøger Damer og Newman nu at finde bevillingerne til at køre EvoGrid som et frivilligt projekt via BOINC.

»Forskellen mellem EvoGrid og tidligere simuleringsværktøjer er, at vi her har at gøre med meget realistisk partikeldynamik. Vores mål er at køre EvoGrid på supercomputere og hjemmecomputere, ligesom man er begyndt at gøre det med andre forskningsprojekter inden for f.eks. astronomi, klima og proteinfoldning,« siger Damer.

Den vanskelige del af projektet bliver at kende forskel på de få interessante biokemiske forbindelser, der viser begyndelsen til liv, og de milliarder af irrelevante biokemiske forbindelser, der ikke fører til noget levende. Det problem kan løses på to måder. Den ene er at have veldefinerede udvalgskriterier og på den måde opbygge et hierarkisk træ af retningsbestemt evolution. Den anden metode er bare at shoppe rundt i ursuppen og lede retningsløst efter noget, der ser spændende ud.

Retningsløs søgen

Åben og retningsløs søgen har man f.eks. i seti@home eller i projekt Bossa, hvor man bruger almindelige mennesker til at klassificere forskellige typer af galakser. Også i projektet protein@home har det vist sig, at amatører sagtens kan bruges til mere end bare at stille deres computer til rådighed.

I en nylig artikel i Nature vises det f.eks., at de er bedre til at finde en optimal løsning for en lipidstruktur end den hurtigste computer.

Craig Venters kunstige bakterie Synthia er givetvis i gang med at inspirere en masse unge mennesker til at studere den syntetiske biologi mere nøje. Denne Borg i en petriskål er måske ikke 'ægte kunstigt liv', sådan som AL-forskerne gerne vil have det, men det er jo blot et akademisk spørgsmål. I sidste ende handler det om fremskridt i at lave kunstigt liv, og det kan man ikke kæmpe imod.

'Assimilate or die'.

Forkortet - læs hele artiklen i den trykte udgave af Ingeniøren.