Панспермия - тупик или надежда? Колонка в КомпьютерреOnline #29

 

В обсуждении последних колонок раз за разом всплывала тема панспермии. Речь идёт о переносе живых организмов или, по крайней мере, ключевых биологических молекул через космос.

Идея это старая. Ещё в V веке до нашей эры Анаксагор утверждал, что жизнь возникает из семян, которые существуют "всегда и везде". В 1865 году Герман Рихтер высказал догадку, что жизнь занесена на Землю метеоритами или космической пылью. В 1884 году Сванте Аррениус, создатель теории электролитической диссоциации, предположил, что перенос спор бактерий между звёздами происходит благодаря давлению света.

Носят ли эти взгляды чисто теоретический характер? Нет. В 1969 году команда "Аполлона-12" нашла земные бактерии на находящемся на Луне зонде "Сервейер-3". Они перенесли космическое путешествие и остались живы! В 1996 году в найденном в Антарктике метеорите ALH84001, который, судя по всему, был выбит из поверхности Марса, обнаружили нечто, очень напоминающее остатки бактерий.

Электронная микрофотография поверхности метеорита ALH84001. Эти структуры очень напоминают бактерии, правда, намного мельче их по размеру

Конечно, даже если это бактерии, они уже мертвы. Но ALH84001 долго болтался в космосе. Может, некоторые куски, выбитые из поверхности Марса вместе с ним, долетели до Земли достаточно быстро и сохранили жизнеспособный биологический материал?

Иные метеориты с Марса позволяют утверждать, что там когда-то наблюдались условия, вполне напоминающие земные.

Точь-в-точь такие древовидные углеродистые образования находят в вулканических образованиях на дне океана - земного океана! Но эти фотографии сделаны на спиле выбитого с Марса метеорита Нахла, который упал в Египте в 1911 году. Можно заключить, что они образовались на дне марсианского океана!

Сохранилась ли жизнь на Марсе сейчас? Вопрос не закрыт. Марс остыл, и развитой жизни на нём не найдено. Бактериальная жизнь там весьма вероятна, и косвенных свидетельств тому получено немерено. Увы, пока большинство из них небесспорны. Что поделать: результаты экспериментов "Викингов", выполненных в 1976 году, до сих пор вызывают споры: нашли проявления жизни или нет.

Меня порадовало сообщение, что на снимках Марса, сделанных в 1997 году станцией Pathfinder, зарегистрированы спектры поглощения хлорофилла. Если это так, обнаружение жизни на Марсе - вопрос недолгого времени. Я надеюсь дожить. А узнаю ли я когда-нибудь о результатах палеонтологических раскопок на соседней планете, с описанием остатков древнемарсианской флоры и фауны? Ой, вряд ли получится. Жаль, конечно.

Фотография с марсохода Spirit, на которой, как считают энтузиасты, запечатлён марсианский "лишайник"

Характерные биомолекулы (а иногда и структуры наподобие отмерших бактерий) найдены и в метеоритах, не связанных с Марсом. Так, в 1969 году на австралийский посёлок Мёрчисон (Murchison) обрушился (повредив здание) метеорит, весьма богатый органикой. Что самое интересное, смесь аминокислот в этом углистом хондрите не является оптически нейтральной: левовращающие аминокислоты в нём преобладают над правовращающими.

Мы ещё не обсуждали толком эту любимую креационистами тему: хиральную несимметричность молекул в составе организмов. Соединения, в которых с одним атомом углерода связано четыре различных радикала, могут существовать в двух зеркально симметричных формах, соотносящихся как правая и левая рука. Любители вычисления головокружительных невероятностей не раз развлекались, оценивая шансы на то, что все аминокислоты в одном белке случайно окажутся левовращающими. Понятно, дело тут вовсе не в случайности. Сейчас известен целый ряд процессов, сдвигающих равновесие лево- и правовращающих изомеров в одну сторону. Это и облучение поляризованным светом, и физико-химические феномены, происходящие на разделе сред. Та из форм, которая получила преимущество, должна была обеспечить преимущественное использование соответствующих биокатализаторов и со временем практически вытеснить "конкурентов".

Так или иначе, на мёрчисоновском метеорите преобладает нужная форма аминокислот. Это долго объясняли загрязнением земными веществами, пока химики не показали, что и состав аминокислот в этом метеорите, и их изотопные особенности не соответствуют земной жизни. Две "мёрчисоновские" аминокислоты практически не встречаются на Земле и не могут быть местными загрязениями!

Метеорит Мёрчинсон

Так или иначе, идея переноса с планеты на планету биоматериала, даже жизнеспособного, не кажется невероятной. Но принципиально ли она меняет наши представления о земной жизни? Как ни странно, нет.

Видимо, в эпоху возникновения жизни на Земле процессы на ней и на Марсе шли параллельно. Обмен между этими планетами мог быть фактором ранней эволюции их жизни. Но даже доказательство такого обмена не означает, что мы - марсиане. Вероятно, на Марсе не было ничего, чего бы не было на Земле, но марсианской жизни вёе-таки нужно было перенести космический перелёт.

Спасает ли ситуацию представление о переносах вещества между звёздными системами? Не очень. Тут нужны особые транспортные средства (кометы, например), тут требуются перелёты колоссальной продолжительности, тут попадание космических путешественников в подходящую мишень становится крайне маловероятным. Объяснят ли эти предположения происхождение жизни?

Парадоксальным для меня образом идея панспермии в представлениях многих людей оказалась связана с креационизмом. Самый активный комментатор моих последних колонок считает, что если жизнь прилетела из другого места, то это другое место мы можем считать Богом (почему, ума не приложу). Фред Хойл и Чандра Викрамасингхе, отметившиеся в бесплодном вычислении вероятности "спрыгивания" молекул в клетки, считали, что происхождение жизни объясняет именно панспермия. Викрамасингхе подчёркивал, что масса комет несравнимо больше массы океана пра-Земли, и значит, появление жизни там вероятнее.

С моей точки зрения, тут спрятана логическая ошибка. Вероятность происхождения жизни вследствие случайной самосборки, не направляемой отбором, космически мала. Ни увеличение массы первичного вещества, ни растягивание времени на повторные попытки не спасёт эту безнадёжную идею. Научное объяснение происхождения жизни может заключаться лишь в описании факторов, обеспечивающих преимущественное воспроизведение всё более близких к ней процессов. Путь к такому объяснению коротко описан в двух предыдущих колонках, о добиологическом отборе и о преджизни.

Сторонники кометного происхождения жизни настаивают на том, что на кометах немало органики, что там есть зоны с разными температурами и что там тоже есть периодические изменения условий. Так-то оно так, но между периодическими сменами условий на планете и на комете есть принципиальные отличия. На планете переход от реакций синтеза к реакциям распада может быть связан со сменой времени суток; типичная планета может просуществовать очень большое количество дней. Периодические изменения условий на кометах связаны с их вращением вокруг звезды. Кометный год может быть очень большим, но в жизни каждой кометы таких годов может быть не столь уж много.

Итак, мне кажется, что происхождение жизни на планете более вероятно, чем в кометном веществе. Но это ещё не самая большая сложность кометной теории. Хорошо, представим себе, что на комете возникла жизнь. Допустим, что она попала на Землю. Выживет ли она в принципиально новых для себя условиях?

Приспособленность наблюдаемой нами жизни - следствие эволюции. В каждой детали строения живых организмов "зашиты" знание естественных законов и учёт особенностей земных местообитаний. Если не апеллировать к чудесам, объяснить этот феномен можно только эволюцией в соответствующих условиях.

Викрамасингхе пытается объяснить динамику эпидемий гриппа тем, что Земля проходит через хвосты комет, содержащие вирусы. Как в таком случае этот астроном объясняет, почему эволюция вирусов гриппа отражает эволюцию иммунитета их земных хозяев, мне неизвестно.

Небиологам часто кажется, что свойства организмов достаточно случайны. Чтобы понимать, что паразит - зеркало своего хозяина, нужно внимательнее присмотреться к их взаимодействию.

А если мы говорим об организмах, приспособленных к неизвестной нам среде, их не всегда опознает и биолог. Со времён Герберта Уэллса пришествие инопланетной жизни принято представлять как наступление ужасающих треножников, сеющих смерть. Увы (или к счастью?), более вероятные контакты с инопланетной жизнью будут не столь драматичны.

Самой большой цитатой, которую мы с Мариной Кравченко вставили в наш учебник экологии, стал кусок из "Космоса" Карла Сагана, посвящённый юпитерианской жизни, привыкшей парить в плотной метано-аммиачной смеси. Представьте себе, что какой-то процесс заносит покоящиеся стадии синкеров, флоатеров и хантеров с Юпитера на Землю. Да что там! Пусть это будут даже ассоциированные с ними образцы микрофлоры. И...

И ничего. Упадут на поверхность, вступят в химические реакции и погибнут. Всё. И чем больше разница между экосистемой вылета и экосистемой посадки, тем вероятнее именно такой исход. Кстати, а случалось ли подобное на нашей памяти?

Я до сих пор не сложил окончательного мнения об истории... Ой, а втисну ли я всё, что необходимо читателям, чтобы сформировать отношение к этой загадке, в эту и без того переполненную колонку? Лучше оставлю интересный рассказ на следующий раз.

А для концовки - сухой остаток на сегодня:

• похоже, живые организмы и сложные биологические молекулы могут выдержать путешествие между планетами одной звёздной системы; перемещения от окрестностей одной звезды к окрестностям другой представляются намного менее вероятными;
• исследования метеоритов дают свидетельства того, что наличие сложных органических веществ и даже жизни - не прерогатива нашей планеты;
• если условия экосистемы отбытия и экосистемы прибытия сильно отличаются, космический путешественник попадёт в совершенно не подходящие для него условия; эффективным может быть обмен лишь между подобными планетарными (кометными etc) экосистемами;

• изучение живых организмов и их фрагментов в материале из космоса даёт интересный материал для понимания закономерностей происхождения жизни, но вряд ли объяснит её наличие на Земле.

...и всё же на небо нужно смотреть с осторожностию...