Computer zur Identifizierung von Lebensformen

Mit einem neuen Projekt sucht die NASA weiterhin nach extraterrestrischem Leben

Im August 1996 meldeten Wissenschaftler von der NASA, daß sie auf einem Meteoriten vom Mars Spuren von Mikroorganismen gefunden hätten. Die Zweifel an dem sensationellen Fund wurden seitdem immer größer. Doch die NASA hat ihre Hoffnungen noch nicht aufgegeben, vielleicht auf extraterrestischen Materialien doch noch Leben zu finden. Wollte man aber allein die 12 bekannten Meteoriten vom Mars mit einem Gesamtgewicht von 20 kg mit einem Mikroskop nach Spuren von Mikroorganismen durchforsten, so würde dies der Suche nach einem Knochen in einer Wüste gleichen. Zudem sehen viele Dinge lebensähnlich aus, während manche wirkliche Lebensformen nur schwer zu identifizieren sind.

David Noever vom Marshall Space Flight Center, der bereits erfolgreich KI-Programme zur Entwicklung neuer Medikamente eingesetzt hat, will jetzt diese und einen der weltweit umfangreichsten Berechnungsvorgänge aufwenden, um die winzigen Lebensformen auf der Erde und auf den Meteoriten vom Mars identifizieren und klassifizieren zu können. Grundlage für das Projekt ist die Analyse der geometrischen Formen von Lebewesen, die von dem ersten Biomathematiker D'Arcy Thompson 1917 in seinem Buch "Über Wachstum und Form" begonnen wurde. Noevers in Angriff genommenes "Buch des Lebens" will neuronale Netze und entwicklungsfähige Hardware einsetzen, um zunächst "bildbasierte Familienbäume von Lebensformen im Unterschied zu anorganischen Formeigenschaften" zu schaffen, wenn es denn möglich sein sollte, Leben durch die Form zu identifizieren. In einer ersten Phase sollen noch in diesem Jahr mindestens 100000 Bilder von Mikroorganismen erfaßt, unterschieden und katalogisiert werden, an denen dann in der zweiten Phase die "D'Arcy-Maschine" geschult werden soll, um neue und mehrdeutige Bilder zu erkennen. In der dritten Phase wird die Maschine weitgehend automatisch Bilder klassifizieren.

Aber um nach möglichen Lebensformen in Marssteinen oder anderen extraterrestrischen Proben zu suchen, reicht ein Computer nicht aus: "Sucht man nach Lebensformen in Marssteinen, so bedeutet das eine Analyse von so kleinen Mikrofossilien, beispielsweise von möglichen Bakterien in der Größe von Nanometern, daß 50000 von diesen nebeneinander auf die Breite eines einzelnen Haars passen würden." Um mindestens 100 Millionen Bilder zu klassifizieren, würde man nach Noever eine 10000 Mal größere Rechenleistung benötigen als zur Herstellung des computeranimierten Films Toy Story. Daher ruft Noever junge Wissenschaftler von Grundschülern bis Studenten dazu auf, ihm bei der Suche zu helfen, indem sie ihre Computer über das Internet mit der D'Arcy-Maschine verbinden. Wenn Tausende von PCs zu einem Netzwerk zusammengeschlossen werden, würde eine gewaltige Rechenkapazität entstehen, die zur Realisierung des Projekts notwendig wäre. Ähnlich ist man bereits bei der Suche nach Signalen einer möglichen extraterrestrischen Intelligenz aus dem Weltraum vorgegangen - in dem Fall allerdings ohne Ergebnis.

Natürlich ist keineswegs sicher, daß sich Lebewesen überhaupt durch ihre Form von Unbelebtem unterscheiden lassen. Normalerweise jedenfalls geht man bei der Bestimmung von Leben nicht von der Form aus, und überdies ist, wie Bob Holmes jüngst in seinem Artikel Life is ... im New Scientist schrieb, höchst umstritten: "Die besten Köpfe in der Welt haben vielleicht keine Schwierigkeiten, das Lebendige vom Toten durch gewöhnliche Erfahrung zu unterscheiden, aber sie können noch immer nicht eine Einigung darüber finden, was Leben ist." Eine Schwierigkeit liegt eben darin, daß wir nur eine Art des Lebens kennen, was es eben schwierig werden läßt, die Merkmale des Lebens allgemein zu bestimmen. "Leben ist ein selbstbegrenztes System", sagt etwa Lynn Margulis, "bei dem die Grenze aus dem Material in dem System gebildet wird. Es ist kein Ding, sondern ein Prozeß, und die diese Prozesse beinhalten die Erzeugung und Aufrechterhaltung von Identität."

Für viele sind Metabolismus, evolutionäre Entwicklung und die Fähigkeit zur Selbstreproduktion sowie zur Replikation notwendige Eigenschaften des Lebens. "Leben ist ein sich selbst erhaltendes chemisches System, das zur Darwinistischen Evolution fähig ist", sagt Gerald Joyce. Und vor allem was die Anfänge des Lebens in einer präbiotischen Suppe von sich selbst replizierenden Molekülen anbelangt - vielleicht die "Lebensform", der man am ehesten begegnen wird -, so dürfte gerade hier die Unterscheidung zwischen lebendigen und toten "Formen" am schwierigsten sein. Trotzdem, einen Versuch ist die Erstellung eines "Buchs des Lebens" sicher wert. (Florian Rötzer)