Лев Гиндилис – SETI: Поиск Внеземного Разума (страница 81)

И. С. Шкловский выделяет в этом процессе следующие этапы:

1) эволюция малых молекул (образование мономеров);

2) образование полимеров;

3) возникновение каталитических функций;

4) самосборка молекулы;

5) возникновение мембран и доклеточная организация;

6) возникновение механизма наследственности;

7) возникновение живой клетки.

В настоящее время мы достаточно ясно представляем себе только первый этап и в какой-то мере приблизились к пониманию второго. Все остальное остается совершенно неясным. Несмотря на казалось бы большие успехи, наука все еще очень далека от понимания процесса происхождения жизни. Складывается впечатление, что чем больше мы узнаем о тайнах живой клетки, тем меньше понимаем, как могло возникнуть это чудо природы. Крупнейший российский ученый академик В. И. Вернадский подчеркивал, что отсутствие перехода от неживого вещества к живому — это не гипотеза и не теоретическое построение, а обобщение, основанное на эмпирических данных. Он считал, что жизнь во Вселенной существует вечно и привнесена на Землю из Космоса.

В последнее время под влиянием отмеченных трудностей интерес к панспермии возрождается вновь. При этом, наряду с анализом классического варианта теории, предложенного Аррениусом, была выдвинута идея о направленной панспермии, согласно которой жизнь занесена на Землю из Космоса, но не случайно, а в результате сознательной деятельности высокоразвитых внеземных цивилизаций. Наиболее полно эта идея была обоснована Ф. Криком и Л. Оргелом в 1973 г., хотя и раньше подобные мысли высказывались другими учеными, например, Дж. Холдейном, а еще раньше К. Э. Циолковским[227]. В отличие от своих предшественников, которые исходили из общих умозрительных соображений, Крик и Оргел пытались обосновать гипотезу панспермии с биологических позиций. Одним из важнейших аргументов в пользу направленной панспермии они считают универсальность генетического кода Ведь в условиях спонтанного возникновения жизни путем химической эволюции множества молекул можно ожидать образования организмов с различными системами генетического кода. Между тем, известно (мы уже упоминали об этом), что все живые организмы на Земле — от бактерий до человека — используют один и тот же универсальный генетический код.

Выше отмечалось, что данные о концентрации следовых элементов в живых организмах как будто указывают на то, что жизнь возникла на самой Земле (хотя мы и не знаем, как это произошло). Возможно, направленная панспермия, если она действительно имеет место, осуществляется на уровне преджизни, т. е. переносится лишь управляющая программа, а для построения «тела» клетки используются те элементы, которые имеются в окружающей среде. Это могло бы объяснить корреляцию содержания следовых элементов в живых организмах и в морской воде.

Более важным для теории панспермии является вопрос: как возникла жизнь в тех мирах, откуда она начала свои распространение? Как первоначально возникла жизнь во Вселенной? Это вновь возвращает пас к проблеме вечности жизни. Несомненно, жизнь, в той или иной конкретной форме, возникает на определенном этапе эволюции Вселенной и существует в течение определенного ограниченного времени. Но формы жизни могут сменять друг друга, эволюционируя вместе с развитием Вселенной в бесконечных циклах ее расширения и сжатия. Когда очередная вселенная возникает из вакуумной пены, в ее зародыше, возможно, уже содержится программа ее дальнейшего развития, включая и образование жизни. В течение какого-то времени она существует в потенциальном виде, на уровне преджизни, а затем (подобно зерну, попавшему в благоприятную почву и завершившему подготовительный период) «прорастает» к активной форме. Как это происходит, как совершается переход от преджизни к жизни — мы пока, к сожалению, не знаем.

4.2.4. Химия и физика чужой жизни.

До сих пор речь шла о жизни на Земле. Теперь, опираясь на данные о земной жизни, мы должны обсудить вопрос о возможных формах жизни в Космосе. Этот вопрос имеет две стороны: физические основы и химические формы жизни. Жизнь на Земле построена на молекулярной основе. Можно думать, что жизнь за ее пределами, по крайней мере определенный тип внеземной жизни, также имеет молекулярную природу. Остановимся прежде всего на молекулярной жизни. Химический состав и строение молекул, лежащих в основании чужой жизни, вообще говоря, может отличаться от земных. Следовательно, можно говорить о различных формах молекулярной жизни, о различной химии жизни.

Живые существа на Земле на 95 % состоят из водорода, кислорода, углерода и азота. Но это (не считая гелия) как раз самые распространенные элементы во Вселенной[228]. Поэтому весьма вероятно, что они входят также и в состав внеземных организмов. Если это так, то внеземная жизнь, как и жизнь на Земле, будет основана на углеродных соединениях. Именно углерод в этом случае составит основу (каркас) внеземной жизни. В пользу такого заключения говорит и обилие органических соединений в межзвездной среде, в том числе достаточно сложных соединений. Вряд ли это обстоятельство является случайным, и готовые биохимические блоки не находят себе дальнейшего применения. Можно думать, что в определенных условиях, на определенном этапе, действительно, возникает жизнь, основанная на углеродных соединениях. Но это, конечно, не означает, что живая материя всюду состоит точно из таких же молекул, как на Земле. Прежде всего для построения внеземных белков могут использоваться другие аминокислоты, отличные от тех 20-и аминокислот, которые входят в состав земных организмов. Генетические системы внеземной жизни также не обязательно должны быть химически идентичны нашим. Возможно, что в состав внеземных организмов не входят известные нам белки, ДНК и РНК. Но в таком случае там должны быть молекулы, выполняющие аналогичные функции.

Следующий вопрос связан с природой растворителя. Земная жизнь в качестве растворителя использует воду. Это сразу определяет температурный диапазон земной жизни: от 0 до 100 °С. Возможны ли другие типы растворителя? Надо сказать, что вода — это уникальное вещество, обладающее очень ценными свойствами. Прежде всего она прекрасно растворяет разнообразные органические соединения. Далее, вода обладает высокой теплоемкостью и высокой теплотой парообразования. Это позволяет, с одной стороны, сглаживать резкие изменения внешней температуры окружающей среды, а с другой, — регулировать внутреннюю температуру организма путем отвода тепла, выделяемого внутри клетки, за счет испарения небольшого количества воды. Имеет значение и высокое поверхностное натяжение воды: в живой клетке оно способствует концентрации твердых веществ вблизи мембраны. Этим уникальные свойства воды не исчерпываются. Тем не менее она не является единственно возможным растворителем.

Хорошо растворяет органические вещества также аммиак, который и по другим свойствам приближается к воде. По составу органические соединения, растворимые в аммиаке, отличаются от привычных нам «водноуглеродных». Чтобы установить соответствие между ними, надо заменить в обычных органических соединениях кислород на аминовую группу NН, а гидроксильную группу ОН заменить на амин NН₂ . Так, этиловому спирту С₂Н₅ОН будет соответствовать соединение С₂Н₅NН₂ . Таким способом можно построить аналоги обычных аминокислот и аналоги состоящих из них белковых соединений. Так же могут быть построены аналоги ДНК и РНК с их кодом наследственности. Если такие аммиачные организмы существуют, то процессы метаболизма в них отличаются от метаболизма земной жизни. Земные организмы пьют воду и дышат кислородом, а «аммиачные» организмы пьют аммиак и дышат азотом. При нормальном давлении аммиак сохраняется в жидком состоянии в интервале температур от —70 °С до —33 °С. Следовательно, аммиачная жизнь может существовать только при очень низкой температуре. В Солнечной системе подобные условия могут иметь место в атмосферах планет-гигантов, где имеется и достаточное количество аммиака. В настоящее время нет никаких данных о существовании аммиачной жизни, но принципиально такая возможность существует.

Кроме аммиака и воды в качестве возможных растворителей рассматривались метиловый спирт, фтористоводородная кислота (НF) и цианистый водород. Считается, что использование их в качестве растворителя маловероятно, но полностью исключить такую возможность мы не можем. Отметим, что метиловый спирт сохраняется в жидкой фазе при весьма широком диапазоне температур — от —94 °С до + 65 °С, что соответственно расширяет возможности «метилово-углеродной» жизни.

До сих пор речь шла о различных формах углеродной жизни. Но нельзя ли еще больше расширить ее возможности (и диапазон условий существования) за счет перехода к неуглеродным формам? Конечно, использование углерода в качестве основного элемента жизненно важных молекул является не случайным. Выше мы уже говорили о тех свойствах углерода, которые используются при построении биохимических соединений. Благодаря своим химическим свойствам (наличию сильных ковалентных связей) углерод способен образовывать длинные молекулярные цепи, создавая практически неисчислимое множество сложных и вместе с тем стабильных молекул. Более того, поскольку ковалентные связи имеют пространственную ориентацию, углеродные цепи формируются в гигантские трехмерные структуры, которые характерны для активной фазы жизненно важных молекул. Атомы углерода образуют «несущий каркас» (скелет) этих пространственных конструкций. Существуют ли другие элементы с подобными свойствами?