Н Хоровиц - Поиски жизни в Солнечной системе
торые не могли существовать вечно, поскольку не всегда существовали даже элементы, из которых они состоят. Кос мологи считают, что Вселенная первоначально состояла из самого легкого элемента водорода или из нейтронов-фун даментальных частиц, имеющих примерно такую же массу, как атом водорода. Все элементы тяжелее водорода об разовались (и образуются в звездах до сих пор) из водорода в реакциях ядерного синтеза. Эти реакции служат главным источником звездной энергии. Хотя за время существования наблюдаемой Вселенной (по оценкам 10-15 млрд. лет) часть водорода была израсходована, он до сих пор остается наиболее распространенным элементом. Около 90% атомов наблюдаемой Вселенной (что составляет около 60% ее мас сы) приходится на водород, остальная часть - это в основном гелий, элемент, следующий по массе за водородом. Но поскольку кроме водорода для организации живой материи необходимы и другие элементы, жизнь не может быть "ровесницей" Вселенной-она должна была возникнуть го раздо позднее.
Второе утверждение теории панспермии, согласно ко торому споры могут и должны переноситься через кос мическое пространство, в наши дни представляется гораздо менее правдоподобным, чем это казалось Аррениусу. Сов местное воздействие ультрафиолетового и рентгеновского излучений, а также космических лучей, которым организмы неизбежно должны подвергаться в космосе, намного опаснее, а межзвездные расстояния и, следовательно, время, необ ходимое для перемещения, значительно больше, чем пред полагал Аррениус. Но сейчас мы располагаем также эм пирическими данными, свидетельствующими о том, что споры, которые бы могли засеивать Вселенную, не способны ни покидать Землю, ни проникать в ее окрестности. В образцах грунта, доставленных с Луны американскими астронавтами во время полетов кораблей "Аполлон", не обнаружено микроорганизмов, хотя предполагалось, что Луна может "улавливать" значительное число частиц, по кидающих Землю или попадающих в ее окрестности из других областей космического пространства. Биологические анализы образцов лунного грунта не выявили никаких ор ганизмов, способных выжить в долгих космических путе шествиях, и до сих пор все подобные исследования дают лишь отрицательные результаты. За время существования Солнечной системы (около 4,5 млрд. лет) споры-если они существуют-должны были попасть и на Марс; но к до
казательствам наличия жизни на Марсе мы обратимся не сколько позже.
Однако, несмотря на факты, свидетельствующие против теории панспермии, она продолжает жить. В последние годы известный американский астрофизик и писатель-фантаст Фред Хойл вместе со своим сотрудником Чандром Вик рамасингхом пришли к невероятному заключению, что не менее 80% частиц межзвездной пыли состоят из клеток бактерий и морских водорослей. Их предположение осно вано на изучении оптических свойств частиц межзвездной пыли. Согласно оценкам, ее масса в нашей Галактике при мерно в 5 млн. раз превосходит массу Солнца. С этой точки зрения Земля почти безжизненна по сравнению с межзвезд ным пространством. Вслед за Аррениусом Хойл и Викра масингх называют эти клетки межпланетными "прыгунами". Но если такие "прыгуны" действительно существовали, то они, наверное, давно бы добрались и до Луны, и до Марса.
Совсем недавно некоторые ученые предложили обновлен ный вариант теории панспермии. Согласно ему, жизнь на Землю опять-таки занесена из космического пространства, но не случайно, как предполагает классическая теория панспермии, а "доставлена" на межзвездном космическом корабле, отправленном разумными существами с какой-то обитаемой планеты, принадлежащей другой звездной систе ме. Эта теория предполагает, что жизнь не существовала вечно, как считали Гельмгольц. Кельвин и Аррениус, а зародилась в результате сложной цепи химических превра щений (мы расскажем об этом в гл. 3). На примитивной Земле не было подходящих условий для зарождения жизни: поэтому жизнь, существующая ныне на нашей планете, изначально возникла где-то в другом месте Галактики, где условия были благоприятными. Наиболее детально эта ги потеза, получившая название направленной панспермии, бы ла разработана Фрэнсисом Криком и Лесли Оргелом. Крик и Оргел доказывают, что с момента образования Вселенной прошло достаточно времени, чтобы в Галактике могла сформироваться технически развитая цивилизация, которая по неведомым нам причинам около 4 млрд. лет назад сознательно заселила Землю микроорганизмами, доставлен ными автоматическим космическим аппаратом.
Поначалу я расценивал эту гипотезу как чистую мисти фикацию, целью которой было показать несовершенство наших представлений о происхождении жизни. Но, озна комившись с книгой Крика, где гипотеза направленной
панспермии рассматривается как серьезная альтернатива теории о возможности самостоятельного возникновения жизни на нашей планете (см. [4]), я изменил свое мнение. Хотя нет никаких доказательств в пользу этой гипотезы по сравнению с общепринятой, мы не располагаем и данными, которые позволили бы опровергнуть ее. Обнаружение жизни на какой-то другой планете нашей Галактики, вероятно, могли бы стать проверкой этой гипотезы, поскольку все ее варианты-в отличие от гипотезы локального происхожде ния-обязательно предполагают идентичность всех сущест вующих генетических систем.
Теория направленной панспермии входит составной частью в развернувшуюся ныне широкую дискуссию о воз можности существования в нашей Галактике внеземных цивилизаций. На теоретические исследования этого вопроса, как и на реальные поиски радиосигналов от иных циви лизаций, направлены все возрастающие усилия многих ис следователей. Но хотя в этой проблеме остается еще много неясного, в последние годы наблюдается заметный отход от упрощенного представления, бытовавшего на заре косми ческой эры, согласно которому Галактика просто "кишит" технологически развитыми обществами, которые существу ют на планетах земного типа в иных звездных мирах. Как теоретические доводы, так и результаты последних иссле дований Солнечной системы показали, что пригодные для жизни планеты, видимо, достаточно редки. Другие сообра жения приводят к выводу, что любая цивилизация, обретя способность к межзвездным полетам, должна быстро (в масштабе геологического времени) распространяться по всей Галактике. Если действительно существуют более древние, чем земная, цивилизации, способные совершать космические полеты, то где же они? Мы явно не обнаруживаем при сутствия внеземных цивилизаций в Солнечной системе. Эта захватывающая тема довольно подробно изложена в сбор нике под редакцией Харта и Цуккермана [7].
Вероятно, самое мудрое-это продолжить попытки выяс нения, какие условия существовали на примитивной Земле, и найти хотя бы один правдоподобный путь "самосборки" элементарной генетической системы. Наши достижения на пути к этой цели рассматриваются в следующей главе.
Глава 3
Происхождение жизни: химическая эволюция
Ничтожное ничто-начало всех начал. Теодор Рётке, "Вожделение"
Теория химической эволюции-современная теория про исхождения жизни-также опирается на идею самозарожде ния. Однако в основе ее лежит не внезапное (de novo) возникновение живых существ на Земле, а образование хи мических соединений и систем, которые составляют живую материю. Она рассматривает химию древнейшей Земли, прежде всего химические реакции, протекавшие в прими тивной атмосфере и в поверхностном слое воды, где, по всей вероятности, концентрировались легкие элементы, составля ющие основу живой материи, и поглощалось огромное количество солнечной энергии. Эта теория пытается от ветить на вопрос: каким образом в ту далекую эпоху могли самопроизвольно возникнуть и сформироваться в живую систему органические соединения?
Теория Опарина Юри
Общий подход к химической эволюции первым сфор мулировал советский биохимик А. И. Опарин (1894-1980). В 19241. в СССР была опубликована его небольшая книга, посвященная этому вопросу: в 1936 г. вышло в свет ее новое. дополненное издание (в 1938 г. она была переведена на английский язык). Опарин обратил внимание на то. что современные условия на поверхности Земли препятствуют синтезу большого количества органических соединений, по скольку свободный кислород, имеющийся в избытке в ат мосфере, окисляет углеродные соединения до диоксида угле рода (углекислого газа, СОд). Кроме того, он отмечал, что в наше время любое органическое вещество, "брошенное на произвол" на земле, используется живыми организмами (подобную мысль высказывал еще Чарлз Дарвин). Однако. утверждал Опарин, на первичной Земле господствовали иные
условия. Можно полагать, что в земной атмосфере того времени отсутствовал кислород, но в изобилии имелись водород и газы, содержащие водород, такие, как метан (СН^) и аммиак (МНд). (Подобную атмосферу, богатую водородом и бедную кислородом, называют восстанови тельной в отличие от современной, окислительной, атмос феры, богатой кислородом и бедной водородом.) По мне нию Опарина, такие условия создавали прекрасные воз можности для самопроизвольного синтеза органических сое динений.
