ForSains

Hidup dan Kehidupan (2): Kemampuan Informasi Mengembangkan Diri

Mungkin persepsi intuitif kita dalam memahami kehidupan salah. Kesalahan persepsi karena kita tidak dapat melihat kaitan langsung antara kucing dan sofa. Ini terjadi karena berasumsi bahwa aturan atau hukum universal berlaku di manapun. Bukan hanya berlaku untuk kucing dan sofa; atau atom dan galaksi. Ilmu fisika memiliki sejarah panjang dalam menemukan adanya struktur tersembunyi di dunia kita.

Misalnya, hukum kekekalan energi: bahwa “energi tidak diciptakan atau dimusnahkan”. Ini berlaku baik pada level galaksi atau kucing. Hukum ini memastikan bahwa energi kinetik dan energi panas dapat disatukan. Dalam upaya mengidentifikasi fisika kehidupan, kita harus mempertimbangkan semua jenis contoh  kehidupan, sebagai fenomena universal yang sama.

Jika tidak, ‘kehidupan’ bukanlah fenomena objektif, melainkan kumpulan kasus spesifik (misalnya, hanya ada di Bumi atau planet tertentu). Jika, seperti dikemukakan Schrödinger, kita memerlukan ‘hukum fisika baru’ untuk menjelaskan kehidupan, maka kita harus secara radikal memikirkan ulang pemahaman kita pada ilmu biologi, selain ilmu fisika. 

‘Hukum kehidupan’ harus universal dalam konteks yang sama seperti hukum fisika adalah universal. Mekanisme kehidupan berlaku tidak hanya untuk kehidupan di Bumi, tetapi juga di planet dan galaksi lain. Dan hal itu tidak hanya berlaku dalam biologi, tetapi juga dalam fisika secara umum.

Apakah kehidupan diatur oleh hukum-hukum khusus (adanya keajaiban yang tidak bisa dijelaskan, misalnya), atau hukum sama yang berlaku untuk entitas non-hidup, sudah lama menjadi perdebatan filosofis. Para filsuf menganggap, ada sesuatu yang istimewa tentang organisme hidup. Ada “kekuatan vital” (daya hidup, tersembunyi) yang memisahkan antara entitas hidup dan yang tak-hidup, seperti memisahkan yang organik dari yang non-organik dalam ilmu kimia.

“Kekuatan vital” ini, jika ada, seharusnya bisa menjelaskan mengapa bakteri tidak muncul secara spontan dari dalam tanah. Pada 1859, Louis Pasteur, yang namanya dipakai untuk  proses pasteurisasi, menunjukkan bahwa bakteri tidak dapat muncul secara spontan. Ia berkesimpulan semua kehidupan harus muncul dari kehidupan lain.

Namun, kini kita tahu, bahwa bukanlah soal kurangnya “kekuatan vital” yang membuat bakteri tidak bisa muncul secara spontan. Justru sebaliknya, ada hal lain yang tidak ada, yaitu: informasi. Maksudnya, informasi terkait struktur sel bakteri dan konten genomnya. Informasi yang diakumulasi selama miliaran tahun proses evolusi.

Proses (munculnya bakteri) tidak dapat dihasilkan secara instan pada sistem (tanah) tanpa informasi. Tidak soal seberapa banyak tanah, jika tidak ada informasi genom penyusun bakteri, maka tanah itu tidak akan memunculkan bakteri secara tiba-tiba.

Informasi inilah “kekuatan vital” yang sebenarnya. Sesuatu yang memisahkan antara entitas hidup dan tidak-hidup. Namun, alih-alih dianggap sebagai kekuatan mistis (ghoib), yang hanya dimiliki oleh materi tertentu, informasi ini muncul dari dalam ruang dan waktu, melalui proses seleksi. Untuk bisa memahami asal usul kehidupan, kita harus mengetahui materi-materi apa yang mengandung informasi itu, dan bagaimana cara kerjanya.

Untuk menjawab pertanyaan itu, kita harus meminjam pemikiran Claude Shannon, yang mengintroduksi “teori informasi” pada 1948. Namun kita perlu mampu melampaui pemikiran Shannon, yang mengabaikan makna dalam mempelajari transmisi sinyal radio atau komunikasi lainnya, Shannon mengabaikan konten pesan yang ditransmisikan.

Shannon hanya tertarik mengukur kuantitas. Apakah jumlah bit-bit (satuan terkecil informasi) yang ditransmisikan mengurangi ketidakpastian pada si penerima. Pasti samakah informasi yang ditransmisikan oleh si pengirim?

Untuk mengetahui kepastian ini, Shannon merumuskan persamaan untuk menghitung kemungkinannya. Apakah cuaca besok hujan atau cerah? Keduanya memiliki peluang yang sama, dan kita perlu melihat laporan ramalan cuaca. Jika ramalan cuaca mengatakan akan terjadi hujan, maka kemungkinan terjadi berkurang dua kali lipat. Kita mendapat satu bit informasi.

Hal yang sama berlaku saat kita melempar koin untuk mengetahui sisi mana yang menghadap ke atas. Kita mendapatkan satu bit informasi ketika mengamati. Informasi pada hakekatnya adalah mengurangi jumlah kemungkinan yang diharapkan, artinya, mengurangi ketidakpastian (secara matematis). Tidak terlalu soal apa isi pesan yang dikatakan, makna dari  sinyal (informasi) tidak relevan dalam teori Shannon.

Untuk mengembangkan teori kehidupan, kita perlu mengembalikan makna yang diabaikan Shannon dalam Teori Informasi-nya, dan itu juga berlaku untuk ilmu fisika. Ketika bola billiard saling berbenturan, mereka menjadi berkorelasi. Kita dapat memprediksi arah dan kecepatan satu bola dari melihat bola yang lain. Seperti itulah informasi dalam perspektif Shannon: soal mengurangi ketidakpastian bola pertama, dengan mengetahui pergerakan bola kedua. Ini prinsip informasi dalam dunia fisika.

Dalam dunia biologi, ketika kehidupan memperoleh informasi tentang lingkungannya, informasi ini bukan cuma soal memprediksi kemungkinan secara acak. Ini adalah ‘informasi fungsional’ — informasi tentang bagaimana bertahan hidup, beradaptasi dengan lingkungan, dan bagaimana mereproduksi informasi itu, untuk diwariskan pada generasi berikutnya.

John von Neumann, ahli matematika, salah satu pemikir besar abad ke-20, melihat reproduksi dan transfer informasi dari perspektif matematika. Ia adalah pionir perkembangan awal ilmu komputer, teori permainan, dan ilmu ekonomi.

Neumann berhipotesis, untuk menngetahui organisme yang bisa melakukan reproduksi (kehidupan awal), perlu ada sesuatu yang disebutnya sebagai universal constructors. Sesuatu yang mampu membangun atau menyusun diri sendiri. Sesuatu yang memiliki program  (kode algoritma) untuk menentukan bagaimana melakukannya, serta bagaimana cara menyalin program dan mentransfer salinannya ke entitas baru. Constructors lebih canggih daripada benda seperti sofa, meskipun sofa juga memiliki, dan dihasilkan, oleh informasi.

Constructors dapat menghasilkan hal-hal baru dengan memproses informasi. Termasuk bermutasi, memproduksi varian mutan dari diri mereka sendiri, yang memungkinkan evolusi berproses sejak awal. Artinya, constructor dapat menggunakan dan mengolah informasi. Seekor kucing adalah constructor yang dapat diprogram, begitu juga tanaman, hewan, atau manusia. Sofa tidak bisa diprogram. Namun, baik sofa, tanaman, kucing, manusia, planet, hingga galaksi. Semua merupakan hasil proses evolusi.

Teori informasi untuk menjelaskan sistem kehidupan harus mencakup dua aspek: bagaimana informasi diperoleh, dan bagaimana informasi itu digunakan. Informasi ini diperoleh selama proses evolusi, melalui seleksi, adaptasi, mutasi, dan melalui survival of the fittest.

Penggunaan informasi tersebut, seperti dikemukakan Schrödinger, dilakukan dengan menghisap entropi negatif (negentropi). Mekanisme untuk “melawan entropi”, dengan meningkatkan keteraturan organisme untuk bertahan hidup.

Organisme hidup, seperti kucing, dapat melakukannya karena mereka adalah constructors. Mereka memiliki informasi tentang bagaimana cara memproduksi diri sendiri. Hidup adalah rangkaian informasi, konstruktor, yang mampu membangun dan mengembangkan diri. (Bersambung).

Sumber:
– https://aeon.co/essays/what-can-schrodingers-cat-say-about-3d-printers-on-mars?
– From Matter to Life: Information and Causality (by Sara Imari Walker, Paul C. W. Davies, George F. R. Ellis)

Lukas Luwarso

1 comment

Ukuran Huruf