Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле - Маршалл Майкл

А какова вероятность возникновения жизни за пределами Солнечной системы? Пока никаких ее признаков не найдено. С 1960-х годов ученые заняты поиском сигналов пришельцев из космоса, однако – безрезультатно. Проект под названием Breakthrough Listen прослушивает 1327 звезд вот уже четыре года, но до сих пор не обнаружил ничего похожего на сигнал[597]. Не замечено и каких-либо признаков инопланетных инженерных сооружений вроде Роя Дайсона. Это гипотетическое облако из рукотворных объектов, которые развитая инопланетная цивилизация может построить вокруг звезды ради полного использования ее энергии[598]. В 2015 году астрономы объявили, что обнаружили нечто подобное на орбите вокруг звезды под названием KIC 8462852, – теперь ее называют “звезда Табби” в честь ведущего исследователя Табеты Бояджян. Как-то раз эта звезда на несколько дней потеряла 20 % своей светимости[599]. Одним из объяснений данного факта может быть существование Роя Дайсона, хотя не исключено, что виной всему кометы или пыль[600].

Как же нам относиться к тому, что пока не обнаружено заметных признаков разумных инопланетян? Это представляется странным, ибо Земля не кажется такой уж уникальной планетой. Может, пришельцы используют какие-то недоступные нам средства связи или ждут в замороженном виде остывания Вселенной, а может, они прячутся от злобных орд роботов-убийц[601]. Но не исключено и еще одно объяснение. Что, если интеллект вроде нашего – это не слишком выигрышная стратегия? Всего за несколько тысячелетий человечество умудрилось поднять на собственной планете температуру, поставить под угрозу вымирания значительную часть живой природы (от которой само же и зависит) и, избрав из своих рядов целую череду кровожадных нарциссов, вручить им огромный арсенал ядерного оружия – а ведь его достаточно для нашего полного уничтожения за один день. Может быть, подобные “разумные” цивилизации довольно быстро убивают сами себя?

И все же то, что мы не преуспели в поисках разумной жизни, не означает, что мы можем делать обоснованные выводы о распространенности жизни во Вселенной. Наша цивилизация использует радио чуть больше века, а жизнь на Земле существует свыше 3,5 миллиарда лет. И если случай Земли в этом отношении типичен, то большая часть живого должна быть представлена одноклеточными – так что нам, скорее всего, следует ожидать обнаружения космических микробов.

Где именно они могут находиться? Начиная с 1992 года, астрономам удалось обнаружить свыше четырех тысяч планет[602], которые вращаются вокруг других звезд[603]. Однако они по большей части выглядят необитаемыми. Это так называемые “горячие Юпитеры”: газовые гиганты, вращающиеся вокруг своих звезд на низкой орбите и потому чрезвычайно горячие. Необходимы планеты, попадающие в так называемую “обитаемую зону”: расположенные достаточно близко к звезде, чтобы на них была жидкая вода, но при этом и не особо близко – иначе температура окажется слишком высокой. Вероятно, планета также должна быть определенного размера, в какой-то (непонятно, в какой именно) степени напоминающего размер Земли. Многие планеты могут иметь причудливые орбиты: двигаясь по ним, планеты то оказываются очень далеко от звезды, то вновь к ней приближаются. Из-за этого температура на их поверхности, очевидно, сильнейшим образом меняется[604]. Остается открытым вопрос, должна ли обитаемая планета обязательно иметь крупный спутник для стабилизации ее движения, как в случае с Землей[605].

Повторюсь: исследования в области возникновения жизни играют тут важнейшую роль. В 2018 году группа ученых (среди которых был и Джон Сазерленд) попыталась определить, какая часть пространства вокруг звезд подходит для зарождения жизни. (Не путать с так называемой обитаемой зоной[606]!) Они считают, что для образования биологических молекул необходимо ультрафиолетовое излучение, поэтому жизнь может возникнуть лишь на планете, которая находится достаточно близко к звезде и получает достаточную дозу ультрафиолета. Как выяснилось, многие из находящихся в обитаемой зоне экзопланет не попадают в “зону зарождения”, что может означать их безжизненность. Среди известных нам экзопланет в обе зоны одновременно попадают всего восемь, семь из которых кажутся слишком крупными[607]. Единственная оставшаяся планета – это Кеплер-452b, которая всего в 1,6 раза больше Земли. Правда, она имеет не слишком удобное расположение – до этой экзопланеты 1400 световых лет.

Следует отметить, что нам неизвестно, можно ли полагать жизнь на других планетах явлением заурядным, крайне редким или, так сказать, чем-то средним. Интуиция нам тут не поможет – в отличие от исследований зарождения жизни. Если нам удастся обнаружить процесс, с помощью которого неживая материя становится живым организмом, то мы сможем многое узнать о самом этом процессе. Какая температура для него необходима? Какие вещества должны присутствовать, а каких быть не должно? Это позволило бы вести поиск обитаемых миров более целенаправленно.

Теперь пора рассмотреть второй фундаментальный вопрос. Если на какой-то другой планете мы все же наткнемся на жизнь, то сможем ли мы ее распознать? Другими словами, что она вообще такое – эта пресловутая жизнь?

На первый взгляд, дать определение жизни несложно. Разъяренный слон-самец определенно живой, а гранитный булыжник – точно нет. Но, как мы видели, бывают и пограничные случаи. Большинство ученых не считает вирусы живыми, но их явно нельзя назвать и чем-то совсем уж неживым – в том смысле, в каком неживым является кирпич. Протоклетки и самореплицирующиеся смеси веществ размывают границу еще сильнее. Аналогично машины имеют некоторые признаки живого (они передвигаются и должны “питаться”), но живыми не являются.

И потому общепризнанного определения жизни не существует. Нельзя, конечно, сказать, что никто не пытался его сформулировать: одно исследование 2012 года сообщает, что существуют 123 различных определения этого понятия[608]. Помимо этого, многих из нас учили запоминать основные признаки жизни с помощью мнемонического приема “ДРДП ЧСВ”[609]. Эта аббревиатура расшифровывается как “дыхание, рост, движение, питание, чувствительность, самовоспроизводство, выделение”. Предполагается, что все живое должно обладать одновременно семью этими свойствами. Однако есть и множество исключений. Скажем, рабочая особь пчелы или женщина после менопаузы не размножаются, но их можно с уверенностью отнести к живым.

Другой подход основан на тесной связи всего живого с Землей. Вулканы и щелочные гидротермальные источники представляют собой устройства для переноса энергии между недрами Земли и ее поверхностью. Если одна из таких зон переноса стала колыбелью жизни, то выходит, что жизнь позволяет Земле соблюдать равновесие, к примеру, распространять электроны по ее слоям более равномерно[610]. В этом, несомненно, есть определенный смысл, поскольку жизнь действительно очень тесно связана с Землей. Но все это скорее является не определением жизни, а описанием окружающей ее среды.

Более перспективным кажется подход, который биохимик Эдди Просс в 2012 году изложил в своей книге “Что такое жизнь?” (What is Life)[611]. Ученый утверждает, что живые организмы обладают “динамичной кинетической стабильностью”[612]. Хотя выговорить это непросто, суть тут проста: все живые существа являются одновременно и изменяющимися, и постоянными. В нашем теле сердце постоянно перекачивает кровь, а в клетках постоянно кипит работа, и вся эта деятельность поддерживает тело в целом неизменным. И если не случится ничего драматического, то завтра ваше тело будет выглядеть так же, как выглядело вчера. Мало того: если у вас есть дети, то они похожи на вас. В этом и заключается сложная взаимосвязь изменений и постоянства, которую Просс считает сутью всего живого.

Также Просс полагает, что способные к репликации молекулы вроде ДНК имеют для жизни исключительное значение, поскольку приводят другие вещества в живом организме в состояние динамичной кинетической стабильности. Жизнью с этой точки зрения является “способность поддерживать себя кинетически стабильной сетью динамичных реакций, в основе которой лежат реакции репликации”. Трудно найти исключения из этого определения. Правда, некоторые неживые явления также являются динамично кинетическими (скажем, морские водовороты), но они не содержат самореплицирующихся молекул.