Текст книги "Инопланетяне глазами науки (ЛП)"

Автор книги: Клиффорд Пиковер

сообщить о нарушении

Текущая страница: 10 (всего у книги 21 страниц)

Направленная панспермия

В 1973 году лауреаты Нобелевской премии по физике Фрэнсис Крик и Лесли Оргел конкретизировали предположение Холдейна о панспермии, высказав идею о том, что существа из космических далей намеренно рассылают споры в разные миры. Они назвали этот процесс направленной панспермией и пошли ещё дальше, предположив, что споры были отправлены на «беспилотном» космическом корабле, чтобы избежать повреждения от смертельного ультрафиолетового излучения или других источников. Что могло бы побудить инопланетян засевать спорами другие миры? Возможно, инопланетяне хотят, чтобы жизнь продолжалась, когда умрут их материнские звёзды. Возможно, что некие существа, которым грозит неминуемая гибель, предпочитают передавать свою жизнь посредством направленной панспермии – особенно если они не могли напрямую общаться с другими мирами иными способами. На Земле на протяжении первых нескольких миллиардов лет жизнь была одноклеточной, о чём свидетельствуют окаменелости. Исключает ли это возможность того, что посредством направленной панспермии в наш мир были отправлены сложные многоклеточные организмы – такие, как медузы, мыши или муравьи? Или может ли быть так, что инопланетных «мышей» послали исключительно для того, чтобы они умерли, беспомощно бродя по нашим «инопланетным» берегам, и высвободили после кончины миллионы бактерий из своих кишок. Или, возможно, инопланетные культуры послали миллиарды микроорганизмов всевозможных видов, например, коктейль из анаэробов, термофилов, психрофилов, ацидофилов, алкалофилов, галофилов и барофилов (обсуждавшихся в главе 3), в надежде на то, что хотя бы один из них выживет в далёком мире. Возможно, что за миллиард лет эти примитивные формы эволюционировали в многоклеточные формы жизни.

Если бы инопланетяне знали о планетах, где есть океаны с органическим материалом, то одной бактерии, попавшей в такой океан, могло бы быть достаточно, чтобы в нём зародилась жизнь. Похоже, что общий предок есть у всей жизни на Земле, о чём свидетельствует всеобъемлющее сходство её базового химического состава. ДНК содержит основную наследственную информацию живых клеток, и все они функционируют с использованием одного и того же генетического кода. АТФ (аденозинтрифосфат) переносит энергию во всех клетках, от человеческих до бактериальных. Кроме того, поразителен тот факт, что для построения белков жизни природа выбрала одни и те же 23 аминокислоты – несмотря на то, что химикам известно множество других возможных аминокислот. Более того, хотя аминокислотные структуры могут существовать в двух зеркальных формах, живые клетки используют только левовращающую[16]16
  Имеется в виду способность растворов исследуемых веществ вращать плоскость поляризации света. – прим. перев.


[Закрыть] форму. Однако все эти признаки не доказывают, что имела место панспермия, потому что за миллиарды лет естественный отбор мог устранить все иные, менее удачные версии кодов и химических соединений.

Ещё более радикальной идеей, чем направленная панспермия Крика и Оргела, является непрерывная панспермия – гипотеза сэра Фреда Хойла и Чандры Викрамасингхе о том, что микробы (главным образом вирусы) непрерывно попадают на Землю в обломках, отпадающих от комет. Они предполагают, что этот микробный дождь является причиной крупнейших в мире эпидемий. Эта идея кажется мне надуманной, потому что патогены обычно обладают высокой специфичностью. Если людей редко поражают вирусы рыб, то может ли нас заразить инопланетный вирус? Вирусы эволюционируют, атакуя определённые рецепторы клеток и используя клеточные механизмы хозяина. Например, риновирусы (причина обычной простуды) явно эволюционировали совместно с людьми, и их особенности специально подходят для заражения людей – потому маловероятно, что они просто случайно попали сюда из космоса уже способными заразить нас.

Это ставит перед нами интересный вопрос. Есть ли хоть малейший шанс того, что инопланетяне могут нас чем-то заразить? Могут ли инопланетяне, даже если они пришли с мирными намерениями, сделать то, что европейцы сделали с коренными американцами, когда прибыли в Америку и принесли вирусы, к которым у коренных американцев не было иммунитета? Некий шанс на заражение появляется, если вся жизнь в галактике связана родством в результате переноса спор кометами и метеоритами. При таких обстоятельствах существует небольшая вероятность того, что вирусы, которые могут занести инопланетяне, окажутся разрушительными для человечества. Если бы это было верно, то наши вирусы, вероятно, оказались бы такими же смертельными для них. Однако если бы жизнь возникла на Земле сама по себе, то крайне маловероятно, что вирус от инопланетянина оказал бы хоть какое-то воздействие на людей.

Есть ещё одна небольшая вероятность того, что нам могут причинить вред инопланетные бактерии. Если вирусы очень специфичны для хозяина, то некоторые бактерии и грибы могут поражать самых разных животных, потому что они вырабатывают токсины (именно так происходит при ботулизме) или убивают в результате механических воздействий вроде закупорки кровеносного сосуда. Например, спиральные бактерии рода Leptospira, могут убивать коров, собак и людей, закупоривая кровеносные сосуды.

Иногда голливудским сценаристам и авторам научно-фантастических произведений приносило пользу обращение к идее о том, что наши микробы заражают инопланетную жизнь. Вспомните гибель марсианских захватчиков от рук земных микробов в «Войне миров» Герберта Уэллса:

И среди этого хаоса на опрокинутых треножниках, на недвижных многоруких машинах и прямо на земле лежали марсиане, окоченелые и безмолвные, – мертвые! – уничтоженные какой-то пагубной бактерией, к борьбе с которой их организм не был приспособлен… После того как все средства обороны человечества были исчерпаны, пришельцы были истреблены ничтожнейшими тварями, которыми премудрый господь населил Землю.[17]17
  Цит. по переводу М. Зенкевич. – прим. перев.


[Закрыть]

В научной фантастике в изобилии представлены инопланетные организмы, которые вторгаются в человеческие тела. Например, в романе Роберта Хайнлайна «Кукловоды» ужасные существа, похожие на слизней, прикрепляются к людям, получая питание от их тел и беря под контроль их разум. Хотя читать эти истории интересно, биология в них хромает. Паразиты в большинстве своём довольно разборчивы в выборе хозяев, на которых они нападают. Как уже упоминалось, паразиты и их хозяева эволюционируют совместно и адаптируются друг к другу. Несмотря на восхитительные возможности для историй в духе Стивена Кинга, это означает, что инопланетные паразиты не вторгнутся в наши тела.

Старайтесь избегать есть суши, а не мясо инопланетян.

Чёрное облако сэра Фреда Хойла

В последнем разделе мы обсуждали теорию сэра Фреда Хойла о «непрерывной панспермии». Где-то в конце Второй мировой войны Хойла начало интересовать большое разнообразие органических молекул, которые были определены в пылевых облаках галактики. Указывают ли они на существование жизни в других местах галактики? Его размышления привели к написанию романа «Чёрное облако» (1957), в котором такие молекулы организуются в живое существо – чёрное облако, которое направляется прямо к Солнцу, рассчитывая использовать для питания энергию Солнца. К несчастью для землян, чёрное облако перекрывает свет Солнца, из-за чего от холода погибла четверть населения земного шара. В романе Хойла астрономы смогли общаться с облаком и предупредить его о том, что некоторые агрессивные правительства направили на него водородные бомбы. В ответ облако меняет курс ракет, снабжённых бомбами, что вызывает ещё большие разрушения на Земле. После этого облако улетает, и дальнейшего возмездия уже не нужно.

Может ли на самом деле существовать такая форма жизни, как чёрное облако? Чёрное облако Хойла огромно и разумно, в нём содержится большое количество межзвёздного водорода. Облако диаметром 93 миллиарда миль (150 миллионов километров) обладает сложной центральной нервной системой, состоящей из комбинаций молекулярных цепочек, образующих мозг. Мозг окружён и пронизан внутренними связями электромагнитных потоков облака и циркулирующих газов, которые обеспечивают мозг энергией и удаляют отходы. Когда облако оказывается в окрестностях Солнца, оно принимает дисковидную форму, и это позволяет ему лучше поглощать энергию. Конденсируя водород в небольшой области и запуская реакцию термоядерного синтеза, облако создает взрывчатую струю газов, позволяющую ему перемещаться в пространстве.

Для размножения чёрное облако находит туманность из плотных водородных газов, которая ещё не обладает разумом. Облако начинает выращивать внутри себя несколько дополнительных мозгов, организуя магнитные потоки и системы накопления энергии, необходимые для поддержания разума. Затем оно засеивает туманность строительными блоками, дополнительной пищевой энергией и молекулярными цепочками. Это семя становится ядром юного чёрного облака, которое достигает зрелости в течение следующих нескольких миллионов лет.

В книге Хойла говорится о том, что по нашей Вселенной блуждают тысячи или миллионы разумных водородных облаков. Они не могут слишком долго оставаться на одной и той же территории, потому что у них может закончиться энергия, и они умрут – особенно в межзвёздном пространстве. Они также не могут подолгу находиться вблизи солнца, потому что большая сила притяжения солнца заставляет облако сгущаться в твёрдое тело.

Чёрные облака ведут одиночный образ жизни, время от времени общаясь между собой с помощью радиопередач в полосе частот шириной 1 сантиметр (0,39 дюйма). Темами этих разговоров между далёкими собеседниками обычно бывают математика, философия и природа Вселенной.

Хотя многие биологи считают, что инопланетная жизнь должна быть органической и основанной на углероде, физики предполагают, что разумное чёрное облако Хойла, полностью неорганическая сущность, могло бы существовать. Американский физик Джеральд Фейнберг предположил, что в самом космосе могут существовать две формы жизни, «плазмоды» и «радиобы», причём первые эволюционируют внутри солнц, а вторые – в межзвёздном пространстве. У плазмодов закономерности организованного движения складываются в результате случайных столкновений электронов и ионов. Они живые в том смысле, что являются структурированными. У них есть обмен веществ (они питаются энергией), и они размножаются (преобразуя скопления частиц со случайными магнитными свойствами в упорядоченные кластеры).

Как и Фримен Дайсон, я верю, что жизнь будет эволюционировать в любое материальное воплощение, которое наилучшим образом соответствует её целям. Как мы уже говорили в части книги, посвящённой Распылённым (глава 4), возможно, что в отдалённом будущем жизнь будет представлять собой нечто вроде чёрного облака Хойла – большое организованное скопление пылинок, несущих положительные и отрицательные заряды. И если современным учёным сложно представить себе эту форму жизни, вспомните, что столетие назад мы не могли представить себе биохимию жизни на Земле.

Растворённые формы жизни

В своём научно-фантастическом романе «Хаос в Стране чудес» я описываю, помимо всего прочего, и эволюцию рассеянных структур простых молекул. В качестве одного из примеров я описываю существ с водно-энергетическим разумом, которые называются «леандра». Их физическое существование – это ничего кроме организованных химических соединений в воде. Их молекулы – это разум. Их слабые электрические поля позволяют им общаться. Если дать им высохнуть, они умрут.

5.1 Водный разум, основанный на осциллирующих химических парах никотинимидадениндинуклеотида. В «Хаосе в Стране чудес» эти химические переключатели действуют так же как нейроны в нашем собственном мозге.

В книге «Хаос в Стране чудес» я подробно рассказываю о том, как такой водный разум может существовать просто как осциллирующая химическая реакция. В частности, реакции образуют обычные транзисторы, совсем как переключатели в цифровых компьютерах. Специфику реакций помогает проиллюстрировать интересный диалог между двумя первооткрывателями леандры:

– Думаешь, они больше похожи на химический компьютер, чем на наш мозг? – спросила меня Калинда, наблюдая за молчащей леандрой.

– Наш мозг – это и есть химический компьютер, – ответил я.

– А что тогда у леандры?

– Осциллирующие химические пары, которые лежат в основе существования водного разума, – это молекулы, которые называются никотинимидадениндинуклеотид. Это вещество, возникающее естественным путём, существует в восстановленной форме и в окисленной форме, когда оно лишилось одного из своих электронов [рис. 5.1]. В воде скачок между низкими и высокими концентрациями двух молекул происходит резко и работает как крохотный переключатель. Каждый химический переключатель – это как нейрон в нашем собственном мозге, и водные существа состоят из миллионов, и даже миллиардов или триллионов сетей этих переключателей.

Эта идея не такая уж и фантастичная. Использование колебательных реакций для создания химического компьютера обсуждается в статьях, недавно опубликованных в “Proceedings of the National Academy of Sciences”.{36}

Когда я фантазирую о существах вроде леандры, или о таких распылённых молекулярных формах, как чёрные облака Хойла, мне нравится изучать химические вещества, которые астрономы находят в настоящее время в пылевых облаках открытого космоса. За последние 40 лет радиоастрономы просканировали пылевые облака в инфракрасном и микроволновом диапазонах и определили более 60 органических молекул, среди которых монооксид углерода, вода, спирт, эфир, аммиак, ацетилен, формальдегид и цианодекапентин – молекула из 13 атомов. Известно, что в атмосфере Титана, крупнейшего спутника Сатурна, содержится, как минимум, шесть углеводородов (этан, пропан, ацетилен, этилен, диацетилен и метилацетилен), три соединения азота (синильная кислота, цианоацетилен и циан) и два соединения кислорода (углекислый газ и монооксид углерода). В атмосфере Титана почти наверняка есть и другие, более сложные вещества. Некоторые учёные полагают, что этан, возможно, выпал на поверхность, образовав океан.

В кометах исследователи обнаружили множество возможных предшественников жизни, таких как метилцианид и синильная кислота. В 1986 году, используя пылеударные масс-спектрометры на космических аппаратах, учёные обнаружили в комете Галлея более 30 органических (содержащих углерод) молекул. Органические молекулы были связаны с жизнью, и среди них были пиримидины и пурины, которые необходимы для передачи сообщений в нашем генетическом коде.

Может ли жизнь сохраняться на кометах? Могут ли живые споры выживать в глубинах космоса? В 1983 году учёные попытались имитировать условия космоса, поместив бактерии в глубоком вакууме под ультрафиолетовое излучение. Последнее расщепляло одни биологические молекулы и стимулировало синтез других. Самое главное, что некоторые бактерии выжили. С учётом этих и других экспериментов, а также того факта, что каждый год на Землю падает 10 000 тонн кометной пыли, возможно, что дождь из органического материала, падающий в наши первобытные моря, сыграл определённую роль в появлении сахаров и компонентов генетических молекул.

Метеориты и кометы

Одна из самых интригующих загадок эволюции – почему земные существа предпочитают создавать свои белки, выбирая только один из двух типов строительных блоков. У аминокислот, субъединиц белков, есть две зеркально-симметричные формы, которые обладают идентичным химическим составом, но отличаются друг от друга в той же степени, в какой ваша левая рука отличается от правой. Вообще, когда аминокислоты получают в лаборатории, в их партии неизменно содержится равное количество лево– и правосторонних молекул. Предположительно, то же самое было верно и для первобытного ила Земли. Так почему же жизнь предпочла левую форму? Почему белки в вашем организме состоят только из одной формы? Эти вопросы остаются без ответа. Если жизнь возникла из неживых химических веществ, то не наблюдается никаких убедительных причин выбирать одну форму аминокислоты и отвергать другую.

В 1997 году исследователи обнаружили, что преобладание одной формы аминокислоты характерно не только для жизни на Земле: оно также наблюдается в метеоритах, падающих из космоса. Большая часть недавних исследований посвящена метеориту, который упал на Землю в 1969 году недалеко от деревни Мурчисон, в 80 милях к северу от Мельбурна, Австралия. Мурчисонский метеорит представляет собой углистый хондрит{37} – это такие каменные метеориты, которые содержат материал, имеющий отношение к жизни (например, углеводороды, аминокислоты и формы, напоминающие микроскопические окаменелости), – и обычно считается остатком разрушившейся кометы. В метеорите содержатся 55 аминокислот, у которых нет земных аналогов. Восемь из 23 аминокислот встречаются в белках на Земле. Недавнее открытие того, что избыток одной зеркальной формы аминокислоты не является результатом эволюции на Земле, как полагали многие учёные, позволяет предполагать, что асимметрия может быть результатом химических процессов в межзвёздных газах в те времена, когда формировалась Солнечная система. Однако возможно, что на древней Земле находились равные количества двух форм аминокислот, обозначенных как L и D, и эволюция в итоге привела к зависимости большинства организмов от L-формы. Также возможно, что ещё до того, как на Земле зародилась жизнь, в химическом бульоне уже содержались в основном L-аминокислоты, и живые организмы эволюционировали со способностью использовать эту форму.

Неодинаковое количество L– и D-форм в метеорите показывает, что естественные процессы в космосе могут создавать асимметрию. По словам химиков Джона Кронина и Сандры Пиццарелло из Университета штата Аризона, такую асимметрию мог породить поляризованный свет звёзд, который катализировал преимущественный синтез L-аминокислот в межзвёздных облаках, ставших нашей Солнечной системой. С другой стороны, сторонники панспермии ссылались на преобладание L-аминокислот как на дополнительное доказательство существования жизни на кометах, поскольку они не считают, что существуют убедительные доказательства того, что эту асимметрию вызвал небиологический процесс. Они утверждают, что органическое вещество наподобие того, что было обнаружено на Мурчисонском метеорите, могло сыграть существенную роль в избрании жизнью левостороннего пути.

Но каким бы ни был источник, новые находки могут затруднить разделение органических соединений на те, что создают земные организмы, и те, что производят инопланетяне где-то ещё в Солнечной системе. Исследователи долгое время надеялись, что преобладание L-аминокислот станет отличительной меткой землян. Но если химическая асимметрия была заложена ещё до начала эволюции всей жизни, то у инопланетян могут быть такие же отличительные метки.

Дополнительные анализы Мурчисонского метеорита выявили вещества, представляющие собой пурины и пиримидины (компоненты генетических молекул), а также различные углеводы. Эти и другие предбиологические вещества, содержащиеся в кометах, метеоритах и частицах небесной пыли, возможно, синтезировались в солнечных туманностях ещё до того, как образовалась Земля. В своей замечательной книге «Мы не одни» (“We Are Not Alone”) Уолтер Салливан отмечает: «И если семена наших предков, может быть, и не упали с небес, кажется, что самые элементарные компоненты живых существ поступили именно так».

Даже если сложные органические молекулы не упали на Землю с небес, мы знаем, что сахара и аминокислоты легко создать, просто осветив ультрафиолетовым светом колбу, содержащую смесь углекислого газа, аммиака и водяного пара – сочетание, напоминающее первобытную атмосферу Земли миллиарды лет назад. Многие учёные предполагают, что наша изначальная атмосфера была лишена кислорода, о чем в наши дни свидетельствуют некоторые примитивные формы бактерий, которые погибают от воздействия кислорода, – например те, что вызывают газовую гангрену или столбняк.

Если в нашей колбе с газами также много метана и водорода, как в атмосфере Юпитера и Сатурна, и через неё целую неделю пропускали электрическую искру, то возникает замечательный набор химикатов жизни. Из-за этого вода в колбе становится тёмно-красной, и в ней появляются аланин и глицин (аминокислоты), молочная кислота, уксусная кислота, мочевина, муравьиная кислота, гликолевая кислота и многое другое. В экспериментах с другими газами были получены компоненты нуклеиновых кислот. Простое воздействие ультрафиолетовым светом на формальдегид, молекулу, предположительно синтезировавшуюся в первичной атмосфере, приводит к образованию рибозы и дезоксирибозы – сахаров из РНК и ДНК. Также исследователи легко получили АТФ (аденозинтрифосфат) – энергетическую молекулу всех форм жизни. (Хотя первобытная атмосфера, возможно, содержала значительно меньше водорода и больше углекислого газа, чем в этих экспериментах, и потому была более окислительной, такие окислительные атмосферы также легко образуют химические вещества, необходимые для жизни.)

Я нахожу весьма интересным тот факт, что среди всех комбинаций атомов, которые могли быть получены в недавнем прошлом в ходе различных экспериментов по смешиванию таких простых молекул, как метан, углекислый газ, аммиак и вода, легче всего образуются строительные блоки жизни, такие как аминокислоты, сахара, жирные кислоты, пурины и пиримидины.{38}

Эти эксперименты показывают, что для ускорения появления того разнообразия жизни, что мы видим вокруг себя, не требовалось никаких экстраординарных обстоятельств. Более того, если жизнь на Земле могла эволюционировать из самых рядовых процессов, то вполне вероятно, что люди не одиноки в нашей собственной Солнечной системе. Должны существовать и другие формы жизни, возможно, довольно примитивные.

Лёгкость, с которой в простейших экспериментах создаются основные строительные блоки жизни, однажды побудила лауреата Нобелевской премии Мелвина Кальвина написать: «Мы можем с некоторой степенью научной уверенности утверждать, что клеточная жизнь, какой мы её знаем на поверхности Земли, действительно существует в нескольких миллионах других мест во вселенной». Лауреат Нобелевской премии Кристиан де Дюв писал: «Жизнь – это часть самой структуры Вселенной. Если бы она не была обязательным проявлением комбинаторных свойств материи, то она, возможно, не возникла бы естественным путём».