Eigin afritun

Eitt af grundvallareinkennum lífs hefur lengi verið talinn vera sá eiginleiki lífvera að geta búið til afrit af sér. Smátt og smátt hafa vélar og önnur kerfi hönnuð og smíðuð af mönnum verið að öðlast þennan mikilvæga eiginleika. Bilið milli lífvera og véla hefur verið að minnka að þessu leyti.

Fyrr á öldum var talið að inn í sérhverri lífveru væru óþroskaðar lífverur í smækkaðri mynd sem gætu orðið að afkomendum hennar. Óþroskuðu lífverurnar innihéldu svo enn smærri lífverur sem yrðu svo að afkomendum þeirra og þannig koll af kolli, nokkurs konar babúsku kenning. Í dag vitum við að lífverur fjölga sér með allt öðrum hætti, með afritun erfðaefnis. Eitt mikilvægasta hlutverk erfðaefnisins er að geyma upplýsingar um hvernig á að afrita það sjálft. Á þessu byggir allt líf.

Um 1950 fékk eðlis- og stærðfræðingurinn John von Neumann áhuga á því hvort hægt væri að búa til vél sem gæti sjálf búið til eigið afrit (e. self-replication). Rannsóknir hans voru fyrst og fremst fræðilegar og fjölluðu um hvaða forsendur og eiginleika slíkt kerfi þyrfti að hafa. Komst hann meðal annars að því að afritunin verður að gerast í skrefum til að magn upplýsinganna sem þarf sé endanlegt. Kerfi sem ætti að afrita í einu skrefi þyrfti að innihalda upplýsingar sem lýsa kerfinu fullkomlega auk þess að þurfa líka að innihalda upplýsingar sem lýsa upplýsingunum og svo framvegis. En fari afritunin fram í skrefum er hægt að nota upplýsingarnar fyrst til þess að búa til kerfi til þess að afrita upplýsingar og í næsta skrefi nota það til þess að afrita þær. Þessar hugmyndir setti von Neumann fram áður en búið var að uppgötva erfðaefnið og skemmtilegt er hversu vel þær falla að þeirri þekkingu sem við höfum í dag á afritun þess.

Á þeim rúmu 50 árum sem liðin eru frá því að von Neumann setti fram hugmyndir sínar og færði vangaveltur um vélar sem búa til vélar frá heimspeki til verkfræði höfum við þegar séð ýmiss konar vélar sem notfæra sér eigin afritun til að vinna það verk sem þeim er ætlað. Afritunareiginleiki lífvera hefur meðal annars verið notaður til framleiðslu á lyfjum eins og áform eru um að gera hér á landi. Eigin afritun hefur verið notuð bæði til góðs og ills í tölvum. Tölvuveirur nota hana til að dreifa sér en eigin afritun er einnig notuð til nytsamlegra hluta svo sem til lausnar á verkefnum og þess háttar.

Talið er að eigin afritun komi til með að gegna lykilhlutverki í örtækni (e. nanotechnology). Örtækni gengur út á það að búa til afskaplega litla hluti, stundum bara nokkur atóm á stærð. Með örtækni hafa verið búnir til vírar sem eru aðeins eitt atóm í þvermál og rökrásir úr fáeinum atómum verið settar saman. Til að smíða slíka agnarsmáa hluti þurfum við agnarsmáar vélar. Vélarnar þurfa sennilega að geta fjölfaldað sig með eigin afritun til þess að tæknin verði hagkvæm.

Eins hafa menn horft til eigin afritunar til notkunar við geimrannsóknir. Dýrt er að senda efni frá jörðinni út í geim enda þarf þá að yfirvinna aðdráttarkraft jarðarinnar á leiðinni frá jörðinni en það krefst mikillar orku. Hagkvæmara gæti orðið að senda vél af stað sem gæti búið til afrit af sér á áfangastað úr þeim efnum sem þar er að finna. Unnið hefur verið að þessari hugmynd innan NASA en engin áform eru að svo stöddu um að hrinda í framkvæmd áætlun sem byggði á þessu. Eitt er þó víst að forsenda þess að við getum sest að á öðrum hnöttum er að við verðum að geta nýtt þau efni sem þar er að finna svo hægt sé að koma upp varanlegri búsetu sem verður eitt af mikilvægustu verkefnum þessarar nýju aldar.