我々人類は生命を一つの形態でしか知りえません。地球上のすべての生物は一つの種の子孫であり、生命の起源は一つだと考えられています。科学者の立場からすると、これはとても厄介な事象です。N=1のサンプルサイズを持つ科学は極めて限られた可能性の空間しか探索していないと言えます。過去と現在のすべての生物のゲノムを解読し、DNAと環境が生物の行動にどのように影響を与えるのかすべてを知り尽くしても、生命の本当の可能性のほんの一部を知ったことにしかなりません。生命はどれほどの計り知れない多様性の余地を持っているのでしょうか？
私たちがN＝2となる、異なる形態の生命を見つけるには、以下の3つの方法が考えられます
1. 宇宙の他の場所で発見する
2. 地球上で発見する
3. コンピュータシミュレーションで構築し、進化させる
Where will we first find N=2?
宇宙生物学は一つ目の挑戦を模索する手段を模索します。私は特に「不可知論的生命存在指標」に注目しています。それは宇宙領域において生命が存在しているということ（生物存在指標）と生命の種類とは独立していること（不可知論）を手掛かりとします。
この地球上で生命が最初の試みで成功した、という可能性は極めて低いと言えるでしょう。少なくとも一つの初期の生命形態が完全な絶滅から守られるほどに増殖するまで、時間と物理的な空間をまたいで何度も挑戦が行われたということが考えるのが妥当でしょう。
それでは、この、何度も行われたであろう他の試みはどうなったでしょうか？すべて絶滅したかもしれないし、一部は今日まで生き残っているかもしれません。まさに今、新しい初期の生命形態が定期的に現れては消えていく可能性さえあるかもしれません。
もしもその「別の生命形態」が存在している場合、それらをどのように検出することができるのでしょうか？宇宙で生命を探すことは針を干草の中から探すようなものであるとすると、この「影の生命圏」を検出することはピンの山から針を見つけるようなものかもしれません。
宇宙の生命存在指標と「影の生命存在指標」の両方において、私たちは私たちが知っている生命に基づく仮定に頼ることはできません。これによって検出できるのは、私たちが知っているものに類似した生物のみだからです。これらの発見は非常に興奮すべきものであるかもしれませんが、生命の可能性の多様さに対してそれらの発見が私たちの理解に与える影響は限定的である可能性があります。そのため、私は通常よりも少ない仮定を持つ非伝統的な生命の定義により興味を持っています。科学の各分野で単一の生命の定義についての合意は取れていません。多くの定義は、生命と見なすためにシステムが満たすべきルール一覧で示されますが、そのようなルールにはすべて例外があります。"生命"は、実際の生物によって満たされるかどうかが不確かな条件の数々を持つ放射状のカテゴリです。既知の例外の数を考えると、未知の例外の存在はそれほど驚くべきことではありません。コンピュータシミュレーションは、異例のシナリオを探索し、ある程度まで可能性と不可能性を区別できる優れたツールです。
人工生命（Artificial Life）は、生物の原理を模倣し、人工的な基盤でその原理を理解しようとする科学分野です。これらの基盤は物理的、化学的、生物学的、文化的であることがあり、もちろんコンピューター生成のものであることもあります。私は研究の一端で、生命の一部のルールに従いながら、その他のルールからは解放された生物のグループをシミュレートしています。人工生命の分野全体として、まだ広く「生命」と認識される人工的なシステムを生み出してはありませんが、既存の生物を純粋に模倣することでも、より異なる形態の生命を模索するための出発点を提供してくれます。
では、N=2（第二の異なる生命形態）はどこで最初に発見されるでしょうか？宇宙でしょうか？それとも地球上、深海や誰かの庭の下の岩の中でしょうか？それともコンピューター上でしょうか？私の個人的な信念は、既存の生命さえも人工的に再現できる方法で定義できず、他の種類の生命が地球上に存在するかどうかさえ言えないとすれば、宇宙で生命を見つけることはほぼ不可能に思えるということです。しかし、これらの未知の要素を考慮すると、宇宙全体にただ1つの生命形態しか存在しないと主張することも飛躍しすぎているように思います。
We humans only know one example of Life: all known organisms on Earth are thought to be the descendants of one species. One origin of Life. As scientists, we must find this extremely vexing: a science with a sample size of N=1 is only exploring an extremely limited area of the space of possibles. We could sequence the genome of every known organism in the past and present, learn everything about how DNA and environment lead to an organism’s behavior, and still only know but a fraction of what Life is really possible. What unfathomable variations of Life make up the rest of the space of possibles?
We might find the N=2 of Life in 3 ways:
1.Detecting it elsewhere in the universe,
2.Discovering it right here on Earth
3.Building and evolving it in a computer simulation.
Where will we first find N=2?
Astrobiology looks for measures that would help with the first endeavor. I am especially focused on “agnostic biosignatures”, clues that life exists in a region of space (“biosignature”) and that are independent of the type of life (“agnostic”).
It is excessively unlikely that Life on Earth succeeded at its first try. More plausible is the idea that it took several attempts across time and physical space before at least one early form of Life managed to multiply at a scale that protected it from complete extinction.
What about the other attempts? They might have all become extinct, or some could have survived to this day; it is even possible that, in present times, new early forms of Life are continuing to regularly emerge and disappear.
If any of those “other Lifes” were currently around, how would we detect them? If looking for Life in space is like looking for a needle in a haystack, detecting this “Shadow Biosphere” might be more like looking for a needle in a stack of pins.
In both the case of space biosignatures and the case of shadow biosignatures, we cannot rely on assumptions based on the Life we know: this would only allow us to detect organisms that are similar to the ones we know. While those discoveries would still be tremendously exciting, their impact on our understanding of what is possible would be limited. That is why I am much more interested in unconventional definitions of Life that have fewer assumptions than usual. There is no consensus across scientific fields about a single definition of Life. Many definitions are given as a list of rules that a system must satisfy to be considered alive, but all such rules turn out to have exceptions. “Life” is a radial category, with a number of conditions that might or might not be satisfied by actual living organisms. Given the number of known exceptions, the existence of a number of unknown exceptions would not be that surprising. Computer simulations are a good tool to explore exotic scenarios and, to an extent, separate the possible from the impossible.
Artificial Life is a scientific field focused on understanding the principles governing living organisms, by emulating those principles in artificial substrates. Those substrates can be physical, chemical, or even biological and cultural, and of course they can also be computer generated. In this part of my research, I simulate groups of organisms that follow some of the rules of Life while being free from others. While the field of Artificial Life as a whole has not yet produced an artificial system broadly recognized as “alive”, even the pure emulation of an existing organism would provide us with a springboard to test more divergent forms of Life.
So where will N=2 be first detected? In space? Right here on Earth, in a deep ocean or under a rock in someone’s garden? Or in a computer? My personal belief is that if we are unable to define even existing Life in a way that allows us to replicate it artificially, if we are unable to even say whether other types of Life exist on Earth or not, finding Life in space seems almost impossible. But given all these unknowns, it is asserting that there is just one Life in the whole universe that appears to be a leap of faith.
