Клиффорд Пиковер

ИНОПЛАНЕТЯНЕ ГЛАЗАМИ НАУКИ

ПРОИСХОЖДЕНИЕ
ИНОПЛАНЕТНОЙ ЖИЗНИ

Среди всех великих открытий последних пятисот лет, по крайней мере, на мой взгляд, самое великое, самое чудесное открытие из них всех – это открытие того, как возникла жизнь, – открытие, которое мы связываем с именем Дарвина и ДНК. Двести лет назад вы могли бы спросить кого угодно: «Сможем ли мы когда-нибудь понять, как возникла жизнь?», и он сказал бы вам: «Бред какой-то! Невозможно!» Я чувствую, что то же самое можно сказать и о вопросе «Поймём ли мы когда-нибудь, как возникла Вселенная?» И я вполне могу поверить, что доказательства, которые нам нужны, прямо сейчас лежат прямо перед нами. Нам просто нужно поискать у себя под носом.

— Джон Арчибальд Уилер

 

Ключевые строительные блоки жизни – аминокислоты, азотсодержащие гетероциклические соединения и полисахариды – образуются в космосе. Эти соединения присутствуют в больших количествах по всей галактике.

— Фред Хойл и Чандра Викрамасингхе

Панспермия

Чтобы лучше понять возможность существования жизни в других мирах, важно разобраться в том, как могла зародиться жизнь на Земле. Происхождение жизни – это самая фундаментальная и наименее понятная среди всех биологических проблем. Она является центральным элементом многих научных и философских проблем, а также любой из попыток обсуждения внеземной жизни.
Лично я не считаю, что происхождение жизни – это результат сверхъестественного события, выходящего за рамки описательных возможностей физики и биохимии. Я скорее считаю, что жизнь возникла на ранней Земле как итог целого ряда последовательных химических реакций, начинающихся с молекул, присутствующих на Земле, или с молекул, занесённых на Землю объектами вроде метеоритов. Представление о том, что земная жизнь получила помощь из космоса, стало популярным к концу девятнадцатого века, когда шведский химик Сванте Август Аррениус предположил, что земная жизнь возникла путём панспермии – это процесс, при котором микроорганизмы или споры разносятся в космосе под действием давления излучений. Однако в настоящее время мы знаем, что вероятность переноса какого-либо микроорганизма на Землю давлением излучения, чтобы он преодолел межзвёздные расстояния и не погиб от сочетания воздействия холода, вакуума и радиации, очень мала. Аррениус полагал, что воздушные потоки или извержения вулканов вознесли споры жизни над поверхностью их родной планеты, а затем электрические силы вынесли их за пределы атмосферы. Поскольку свет оказывает очень слабое давление, далее Аррениус предположил, что давление солнечного света отправило бы эти споры далеко в космос.
Предложение о панспермии получило дальнейшее развитие в 1954 году, когда Дж. Б. С. Холдейн из Великобритании назвал путешествующие споры «астропланктоном» в честь их земного аналога, планктона, – микроскопической жизни, дрейфующей в океанах: «У одной из первых экспедиций, высадившихся на Луну, должна быть возможность искать астропланктон, то есть, споры и тому подобное в пыли с той части Луны, которая никогда не подвергается воздействию солнечного света»¹.
Холдейн считал, что астропланктон мог бы лучше всего выжить в тени, не подвергаясь длительному воздействию солнечного излучения. Он не только считал, что споры могут переноситься из одной части галактики в другую под действием давления света: он также считал возможным, что они были «запущены в космос разумными существами».
С тех пор разные учёные доказывали, что даже споры бактерий того типа, что выживают при кипячении, погибают, едва покинут нашу атмосферу. Астроном Карл Саган, работавший в Калифорнийском университете в Беркли, подсчитал, что такие споры не смогли бы пережить даже путешествие с Земли на Марс из-за смертоносного ультрафиолетового излучения Солнца и других звёзд. В огромном пространстве, разделяющем звёзды, эта опасность была бы значительно ниже, но дополнительную опасность представляли бы космические лучи (высокоскоростные частицы). Несмотря на это, вполне возможно, что микроорганизмы способны пережить довольно долгие путешествия в космосе, если их транспортировать внутри защищающих их горных пород. (Прецедент выживания микроорганизмов в горных породах обсуждался в главе 3, где упоминались земные микробы, обнаруженные глубоко под землёй в породах на глубине нескольких миль.)
Мы знаем, что астероиды, сталкивающиеся с Землёй, могут выбивать материал в космос, и некоторые куски Земли, в конце концов, могут упасть на Марс. Аналогичным образом на Землю могут попасть марсианские породы. Вполне возможно, что микроорганизмы могли переноситься таким способом с одной планеты на другую. Хотя в небольших метеоритах бактерии погибли бы, когда их каменистый сосуд сгорел бы дотла в атмосфере Земли, метеор среднего размера был бы мягко заторможен атмосферой, не слишком сильно нагрелся бы в своих недрах и ударился бы о землю относительно мягко. Бактерии, находящиеся внутри него, могли бы пережить такую посадку. Мы точно знаем, что в Мурчисонском метеорите, упавшем в Австралии в 1969 году, содержались десятки аминокислот (основных строительных блоков белков), в том числе многие из тех, которые обычно встречаются в земных организмах.

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* 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.*

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.

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”.²
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 хондрит³ – 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.⁴
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».

Первая форма жизни?

На Земле нуклеиновые кислоты, такие как ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота), содержат основную генетическую информацию всех форм жизни. Эта информация проявляется в виде последовательности из четырёх различных химических оснований. Предполагается, что молекулы РНК – это самые примитивные формы «жизни», которые эволюция породила самыми первыми: они спонтанно складываются в сложные структуры и при определённых условиях размножаются. В настоящее время мы знаем, что характерные особенности сворачивания РНК влияют на их функционирование и выживание в условиях, неблагоприятных в плане работы ферментов или с точки зрения биохимии.
Если сложные споры не попали на Землю на кометах, то период химической эволюции на Земле, в течение которого в первобытных морях постепенно накапливались органические соединения, начался, вероятно, около 4000 миллионов лет назад. Синильная кислота (HCN) играет ключевую роль в большинстве реакционных цепочек, ведущих к абиотическому образованию этих простых азотсодержащих органических соединений. (Понятие «абиотический» относится к процессам, в которых не участвуют живые компоненты.) HCN легко образуется в результате таких реакций, как

2CH₄ + N₂ → 2 HCN + 3 H₂

и

CO + NH₃ → HCN + H₂O.

HCN является предшественником органических молекул вроде пуринов и пиримидинов, из которых состоят такие молекулы, как ДНК и РНК.
Многие исследователи предполагают, что РНК была первоначальным протогеном – первой информационной макромолекулой и первой структурой на пороге жизни. В настоящее время исследователи пытаются заставить нити РНК воспроизводить себя и подвергаться адаптации посредством эволюции – в подходящей среде. Генетическая информация многих вирусов закодирована в одноцепочечной молекуле РНК.
Учёные давно задавались вопросом о том, появились ли белки раньше нуклеиновых кислот или наоборот. Похоже, белки образуются только по инструкциям, состоящим из нуклеиновых кислот, однако нуклеиновые кислоты не могут функционировать без помощи каталитических белков. Возможно, способ взаимодействия белков и нуклеиновых кислот эволюционировал из более простого и иного процесса. Например, мы знаем, что нуклеиновые кислоты могут размножаться без помощи белков. РНК могут действовать как ферменты, расщепляя молекулы РНК на части, которые далее могут рекомбинировать. Возможно, на ранних этапах эволюции на Земле РНК могла не только самовоспроизводиться, но и эволюционировать благодаря ошибкам репликации, подготавливая почву для эволюции более успешных систем ДНК и РНК. В лаборатории можно создавать спирали РНК и двухцепочечную РНК, просто смешивая нуклеотиды и фосфаты (строительные блоки РНК) в колбе, освещённой медленно вращающимся источником света, имитирующим суточные циклы света и темноты. Субъединицы РНК, зафиксированные на глине, также могут соединяться в длинные цепочки, которые самовоспроизводятся.
Другие исследователи считают, что белки были изначально способными к самовоспроизведению, а затем «изобрели» нуклеиновые кислоты. Когда смеси аминокислот нагревают до очень высоких температур и полученный протеиноидный материал растворяют в горячей воде и охлаждают, они образуют микроскопические сферы, которые выглядят как некие бактерии. Сферы обладают многими свойствами, похожими на свойства жизни, среди которых катализ химических реакций, напоминающие мембраны поверхности и способность к размножению. Некоторые исследователи считают, что агент, вызывающий «коровье бешенство», может состоять только из белка, который, судя по всему, размножается в головном мозге, и это подтверждает идею о том, что в ходе эволюции белковая форма жизни могла предшествовать формам жизни, основанным на нуклеиновых кислотах.

Кремниевая жизнь

До этого момента наше внимание уделялось жизни, основанной на углероде. Однако исследователи предполагают, что инопланетная жизнь может быть основана на цепочках из атомов кремния вместо углеродных цепочек, как в случае Земли. Согласно химическим законам, существует только два элемента, способных образовывать длинные цепочки, которые, как мы полагаем , необходимы для жизни: углерод и кремний. Возможно ли, чтобы формы жизни даже на Земле были основаны на кремнии?⁵ Это представляется маловероятным, хотя сложная система чего-то вроде реакций органической химии могла бы протекать с кремниевыми цепочками в жидком аммиаке вместо воды. Однако аммиак является жидким только в узком диапазоне очень низких температур, что делает его менее подходящей средой для жизни в сравнении с водой. Замёрзшая вода весьма примечательна тем, что она менее плотная, чем жидкая, и это заставляет лёд плавать по поверхности океанов в холодную погоду. С другой стороны, в океане жидкого аммиака замороженные куски аммиака тонули бы, тем самым подвергая поверхность жидкого аммиака воздействию холода, так что в конце концов весь аммиак в аммиачном море замёрз бы.
Несмотря на эти предостережения, жизнь теоретически может возникнуть не только в жидком аммиаке при температурах около -58 градусов по Фаренгейту (-50 градусов по Цельсию) – с более слабыми связями, в образовании которых участвует азот, преобладающий в обменных процессах, – но и в углеводородах,⁶ где в качестве растворителя, растворяющего или диспергирующего агента работает смесь углеводородов. (По всей видимости, большинству земных организмов на одном из этапов их жизненного цикла требуется хотя бы незначительное количество растворителя, чтобы они могли жить и здравствовать.) Например, мне нравится представлять себе маленьких существ, живущих в нефти. Восстановительные реакции – это такие реакции, в которых донор электронов вроде водорода передает электрон другому участнику реакции. Такие реакции, например, гидрирование, можно было бы использовать в качестве источника энергии. Это не настолько маловероятно, как может показаться. Многие экстремофилы на Земле процветают в органических растворителях, токсичных для большинства других форм жизни. Например, некоторые микробы превосходно чувствуют себя в толуоле, бензоле, циклогексане и керосине, иногда при концентрации растворителя до 50 процентов (остальные 50 процентов составляет вода). Эти микробы можно обнаружить в почве и глубоководных илах, и они разлагают сырую нефть и полиароматические⁷ углеводороды. Эти виды микробов могут быть полезны в качестве биоразлагающих агентов, уменьшающих количество токсичных отходов.
Углерод действительно обладает некоторыми уникальными свойствами, которые делают его идеальным кандидатом для перехода к жизни. Он может соединяться сам с собой в длинные цепочки и может образовывать связи с четырьмя другими атомами одновременно. Теоретически это допускает существование огромного количества различных соединений. Заметим, однако, что жизнь могла бы основываться и на менее универсальных атомах. Например, атому нет необходимости образовывать связи самому с собой, чтобы строить длинные цепочки. Вообще, цепочки могли бы состоять из двух или более видов атомов, чередующихся друг с другом. Физики Джеральд Фейнберг и Роберт Шапиро предположили, что жизнь могла бы возникнуть на основе альтернативной химии, возможности которой не столь обширны, как у углерода. Например, если английский язык можно передать и сохранить, используя 26 букв, его также можно столь же успешно, хотя и не столь компактно, закодировать с помощью единиц и нулей – двоичного кода, используемого компьютерами. Точно так же менее сложная химия с большим количеством компонентов, нужных в каждой молекуле или клетке, могла бы послужить генетической основой жизни.

Что такое жизнь?

Мы обсуждали химическую эволюцию жизни и различные химические вещества, которые, как предполагается, могут создавать жизнь. Недавно химик Массачусетского технологического института Джулиус Ребек создал органическую молекулу, которая воспроизводит сама себя, – молекулу, которую Ребек считает примитивной формой жизни. Независимо от того, действительно ли она живая или нет, это определённо не та жизнь, какой мы её знаем. Например, J-образная молекула Ребека связана воедино некоторыми из тех же химических связей, что и белки, ДНК и РНК, но размножается молекула в растворе хлороформа. Тем из вас, кто разбирается в химии, скажу, что эта примитивная форма жизни состоит из «трёхкислотного сложного эфира аминоаденозина».⁸ В растворе хлороформа молекулы Ребека могут копировать себя со скоростью, доходящей до головокружительного миллиона раз в секунду.
Благодаря исследованиям Ребека мы должны расширить наши представления о том, какое сырьё необходимо для приготовления внеземных органических первичных бульонов. И пусть эксперименты Ребека и других учёных не говорят нам о том, что на самом деле происходило миллиарды лет назад на Земле, они могут дать нам ключ к пониманию того, что могло бы произойти в этом или в каком-то другом мире во Вселенной.
Разумеется, все эти разговоры о других формах, которые принимает жизнь, не затрагивают вопрос «Что такое жизнь?» Фактически, само рассмотрение инопланетных форм жизни начинается именно с этого вопроса. Одни люди могли бы определить как жизнь всё, что поглощает, осуществляет обмен веществ и выделяет, но это описание можно применить к автомобилю, ржавчине или пламени свечи. Другие определяют жизнь как отклонение от термодинамического равновесия, но значительная часть природы (например, молния и озоновый слой) находится вне состояния равновесия и, таким образом, хотя и соответствует этому определению, жизнью не является. Определения жизни, отталкивающиеся от биохимии и требующие наличия белков или нуклеиновых кислот, представляются ограничительными. Например, если бы мы нашли инопланетного червя, который мог бы делать всё, что может делать червь на Земле, но состоял бы из других молекул, мы бы наверняка не признали его «неживым». В конце концов, многие из определений могут оказаться неприменимыми к инопланетным мирам.
У нас есть некоторое представление о том, насколько быстро эволюционировала жизнь на Земле. Земля сформировалась путём слипания древних «планетезималей» – тел радиусом около 3 миль (5 км). Эти глыбы начали сталкиваться друг с другом, образуя фрагменты, которые в результате какой-то последней «Великой бомбардировки» сложились в планеты, существующие в настоящее время. На Земле примитивная жизнь зародилась вскоре после Великой бомбардировки, которая завершилась около 3,8 миллиарда лет назад. Многочисленные ископаемые свидетельства показывают, что примитивная жизнь уже прочно обосновалась на Земле 3,5 миллиарда лет назад. Изучение геологической истории Земли предполагает, что примитивным клеткам было значительно легче эволюционировать из органических химических веществ, чем многоклеточным существам из одноклеточных, потому что многоклеточные существа появились в летописи окаменелостей менее 1 миллиарда лет назад.
Если на планете существуют простые формы жизни, то каковы шансы их эволюции в высшие организмы наподобие людей? В ходе эволюции жизни на Земле происходили различные катастрофы вроде той, что привела к вымиранию динозавров, или той, что унесла жизни 80 процентов морских животных в среднекембрийский период (около 515 миллионов лет назад). Каждое из этих событий расчищало Землю для всплеска эволюции в новых направлениях. Маловероятно, что эти случайные события повторялись повсеместно, поэтому в других мирах жизнь может не развиваться точно таким же путём, как это происходило здесь. Однако, как только искра жизни зажжена, она будет снова и снова вспыхивать в любой доступной ей щели или нише, что приведет к пожару различных существ.
Размышления о происхождении жизни сопровождают нас уже многие века. В прошлые времена учёные верили в самопроизвольное зарождение, также называемое абиогенезом; считалось, что посредством этого процесса из неживой материи развиваются даже крупные существа. Например, считалось, что куски хлеба, завёрнутые в тряпьё и оставленные в тёмном углу, превращаются в мышей, потому что через неделю среди тряпья появлялись мыши. Самопроизвольное размножение считалось объяснением появления личинок на разлагающемся мясе. Однако к восемнадцатому веку стало очевидно, что высшие организмы не могут быть созданы из неживого материала. Происхождение таких микроорганизмов, как бактерии, не было известно в полной мере до девятнадцатого века, когда Луи Пастер доказал, что микроорганизмы размножаются.

5.2 Arcarus electricus. В 1800-е годы Эндрю Кросс верил, что синтезировал это микроскопическое существо, пропустив электрический ток сквозь пористый камень, пропитанный соляной кислотой и силикатом калия. Форма жизни, названная Arcarus electricus, была показана в «Лекциях по электричеству» Г. М. Ноада (Лондон, 1849).

Одним из моих любимых сторонников абиогенеза был Эндрю Кросс, который в начале девятнадцатого века якобы создавал в лаборатории живые организмы с помощью электричества. Кросс писал, что когда он пропитал пористый камень смесью соляной кислоты и силиката калия, а затем пропустил сквозь камень электрический ток, там возникли ужасающие чудища микроскопических размеров (рис. 5.2). В наши дни мы предполагаем, что эти существа уже были там изначально, пусть даже незамеченные!
Выводы Кросса могут показаться фантастическими, но лишь потому, что он верил, что сложные многоклеточные организмы возникли в один миг в результате простых химических манипуляций. Многие учёные полагают, что первые крохи жизни на первобытной Земле действительно возникли из неживой материи посредством биопоэза – это означает создание жизни из неживого материала, содержащего необходимые химические вещества. Согласно этой теории, в ходе данного процесса молекулы медленно группировались, затем перегруппировывались, создавая всё более эффективные средства для преобразования энергии и воспроизводства.
В нынешних условиях на Земле из неживой материи вряд ли будут созданы новые формы жизни. Если жизнь образуется постоянно, то новые формы не так хорошо приспособлены к окружающей среде, как уже существующие, и, следовательно, не могут успешно конкурировать.

От Марса к Европе и дальше

Если мы, первооткрыватели двойной спирали ДНК, вообще заслуживаем похвалы хоть за что-то, так это за настойчивость, и за готовность отбрасывать идеи, когда они становились несостоятельными. Один из обозревателей подумал, что мы были не слишком умны, потому что столько раз ходили по ложному следу, но именно так обычно и делаются открытия. Многие попытки проваливаются не потому, что не хватает мозгов, а потому, что исследователь застревает в тупике или сдаётся слишком рано.

— Фрэнсис Крик

Поиски внеземной жизни веками побуждали мысль знаменитых астрономов, от сэра Уильяма Гершеля (1738-1822), открывшего Уран, до Персиваля Лоуэлла (1855-1916), который внёс решающий вклад в открытие Плутона, и Карла Сагана (1934-1997), который сформулировал важные догадки о происхождении земной жизни. Вообще, мысль об инопланетной жизни захватила значительное число астрономов, и многие современные астрономы считают, что две ледяных луны Юпитера, Энцелад и Европа, являются вероятными кандидатами на существование жизни. Это увлекательное предположение о жизни на спутниках Юпитера не ново и уже обсуждалось некоторыми авторами в прошлом. Например, Артур Ч. Кларк, Ричард Ч. Хогленд и доктор Роджер Джастроу давно предполагали, что на Европе в покрытых льдом океанах, поддерживаемых в жидком состоянии гравитационными силами Юпитера, могли существовать живые формы.⁹
Я тоже размышлял о жизни на спутниках Юпитера, давая полную свободу воображению читателей причудливыми описаниями жизни на Ганимеде, одном из самых замечательных спутников нашей Солнечной системы и месте действия моих научно-фантастических приключений из «Хаоса в Стране чудес».
Прежде чем начать рассуждать о жизни на лунах планет-гигантов и других планетах с научной точки зрения, я хотел бы отойти от темы и потратить несколько абзацев, чтобы рассказать вам о необычном мире, биологии и обществе моих собственных гипотетических созданий с Ганимеда. В «Хаосе в Стране чудес» я создаю целую цивилизацию. Существа и экология из моих описаний – это чистейший вымысел, но возникает вопрос: а смогла бы такая раса эволюционировать на Ганимеде при наличии подходящих условий?..

Ганимед и воображение

Иногда я мечтаю о том, что через сто лет космический корабль с Земли обнаружит остатки высокоразвитых форм жизни на Ганимеде, одном из спутников Юпитера, где есть вода. Что с ними случилось? Никто не знает. Возможно, они превратились в структуры, которые не выглядят как жизнь для человеческих глаз, или, возможно, превратились в споры, ожидающие пробуждения в каком-нибудь незаметном кратере. Размышления такого рода подтолкнули меня к тому, чтобы придумать загадочных ганимедских существ из «Хаоса в Стране чудес». Робкая разумная раса существ, известная как латёёкарфийцы, проводит свои дни в размышлениях над сложными математическими системами. В их обществе статус определяется красотой структуры их сновидений. В моём романе цивилизация латёёкарфийцев развивается внутри огромной воздушной полости во льдах Ганимеда. Потолок подземной воздушной камеры выложен фосфоресцирующими минералами и биолюминесцентными (светящимися) бактериями, что дополняет тусклый солнечный свет, проникающий сквозь лёд. Тела латёёкарфийцев состоят из арсенида алюминия-галлия со следами кремния из ледяной почвы Ганимеда. Эти материалы делают их головы проводниками электрических сигналов, а их мысли напоминают поток электронов в компьютерных чипах. Поэтому латёёкарфийцы мыслят со скоростью, недостижимой для земных форм жизни на углеродной основе (рис. 5.3).
Поскольку при воздействии электрического тока арсенид галлия излучает свет, латёёкарфийцы демонстрируют замысловатые узоры, которые переливаются сверкающими огнями. Красивые головы-дисплеи освещают тёмные ганимедские вечера, словно миллион светлячков, танцующих в каком-то неслыханном ритме. Их кровь состоит из электрореологических жидкостей¹⁰, которые в ответ на изменения электрического поля превращаются из жидкости в твёрдое вещество и обратно. Их рты, туловища и пищеварительные каналы выстланы пьезоэлектрическими материалами вроде кварца и оксида цинка. Под воздействием электрического напряжения оксиды расширяются или сжимаются, поскольку их молекулы поворачиваются, чтобы выстроить свои внутренние заряды в соответствии с электрическим полем. В результате эти вещества действуют как механические устройства, которые скручиваются или вытягиваются в ответ на электрические сигналы, исходящие от голов латёёкарфийцев.
В «Хаосе в Стране чудес» крошечные простейшие обитают во льдах Ганимеда и являются неотъемлемой частью экосистемы латёёкарфийцев. Эти планктонные существа, называемые ёо (рис. 5.4), мигрируют между поверхностью Ганимеда и потолком подземной воздушной камеры латёёокарфийцев, проделывая путешествие длиной в 17 лет. В романе подробно обсуждается сложная экология ёо и десятков других существ, а также описаны приключения двух антропологов в воздушном кармане Ганимеда.

5.4 Ледяной планктон Ганимеда из «Хаоса в Стране чудес».

От этого причудливого описания странной биологии, которую я разработал для существ из «Хаоса в Стране чудес», мне хотелось бы вернуться к серьёзному рассмотрению микроскопической жизни на других лунах и планетах нашей Солнечной системы. Жизнь может показаться хрупкой, однако же она возникла на Земле в условиях, которые покажутся суровыми и вам, и мне.
Европа, четвёртый по величине спутник Юпитера, долгое время считалась одним из немногих мест в Солнечной системе (наряду с Марсом и спутником Сатурна Титаном), где могла существовать среда, поддерживающая существование примитивных форм жизни. Пять миллиардов лет назад Юпитер был больше похож на миниатюрное солнце, чем на планету, и выделял достаточно тепла, чтобы поверхность Европы была покрыта океаном, а не льдом. В настоящее время известно, что на Европе находится значительное количество замёрзшей воды. Сатурн, возможно, также излучал тепло, потому что по размеру и составу он похож на Юпитер. Существовали и другие процессы, которые могли бы дать Энцеладу, спутнику Юпитера*, и Европе открытые океаны, в которых сияет солнце.

Европа размером примерно с земную Луну и покрыта гладким белым и коричневатым льдом, а не большими кратерами, как многие другие тела Солнечной системы. Наличие трещин, вероятно, связано с напряжениями, вызванными деформирующим приливным действием сильной гравитации Юпитера. Тепла, генерируемого приливным нагревом, может быть достаточно, чтобы размягчить или даже превратить в жидкость некоторую часть ледяного покрова Европы. В 1996 году снимки Европы с космического аппарата НАСА «Галилео» ещё раз подтвердили идею о том, что в настоящее время «тёплый лёд» или даже жидкая вода по-прежнему существует под покрытой трещинами ледяной коркой Европы. На Европе есть места, похожие на плавучие льды, а также признаки извержений, напоминающих гейзеры. Снимки также свидетельствуют о том, что на Европе наблюдается геологическая активность. В некоторых местах лёд расколот на большие куски, которые отодвинулись друг от друга, но явно подходят друг к другу, как кусочки головоломки-мозаики. Это свидетельствует о том, что под ледяной коркой находится смазка в виде тёплого льда или жидкой воды.
В апреле 1997 года новые снимки Европы крупным планом показали завораживающее множество мелких гребней, трещин и разломов на ледяной поверхности. Снимки, сделанные космическим аппаратом «Галилео», подтвердили ранее сделанные выводы о том, что ледяные глыбы на Европе двигались и вращались, как если бы они скользили по подстилающему их слою тёплого льда или воды. Солнечный свет, проникающий сквозь трещины во льду в верхний слой воды, мог создать пребиотические сложные органические молекулы.
На типичной ледяной луне мы находим камень, металл, водяной лёд, сухой лёд, замороженный аммиак и замороженный метан. Целые эпохи тому назад эти материалы в парообразной или жидкой форме подвергались воздействию ультрафиолетовых лучей молодого Солнца, несущих больше энергии, и, вероятно, образовывали различные органические соединения на поверхности таких спутников, как Энцелад и Европа. Если в прошлом в этих двух мирах эволюционировала жизнь, то есть вероятность того, что она всё ещё теплится в наши дни в жидкой воде под их ледяной коркой. Тепла, выделяемого приливными (гравитационными) взаимодействиями между Ио, Европой и Юпитером, по-видимому, достаточно, чтобы растопить лёд под корой Европы. Аппарат «Вояджер-2» даже наблюдал, как Энцелад выбрасывает столбы воды. Геотермальная энергия может поддерживать жизнь в этих мирах точно так же, как геотермальные источники тепла могут поддерживать существование земной жизни. На мой взгляд, нашими первыми инопланетными гостями станут жители Европы и Энцелада, которых доставят на Землю для наблюдения, когда Соединённые Штаты решат потратить нужную сумму денег на отправку робота в эти миры, извлечение образцов из-подо льда и доставку их на Землю.

Жизнь на Марсе

Марс, четвёртая планета от Солнца, всегда был источником тайн и домыслов. К числу самых оригинальных научно-фантастических произведений, связанных с Марсом, относится цикл «Барсум» Эдгара Райса Берроуза (1875-1950), автора книг о Тарзане. Я вспоминаю, как с любовью читал об экзотических встречах Джона Картера с марсианскими расами и об их особенных языках, обычаях, природной среде, общественных и политических организациях. Серия книг «Барсум» вобрала в себя многие современные для того времени представления, например, идею умирающего Марса с дном мёртвых морей и каналами, отводящими воду с полюсов, популяризированную астрономом Персивалем Лоуэллом.
Хотя в настоящее время мы знаем, что марсианских каналов не существует, никто не сомневается, что когда-то Марс был гораздо более тёплой и влажной планетой. В 1997 году исследования марсианских метеоритов показали, что вода текла по поверхности Марса или неглубоко под ней совсем недавно, 700 миллионов лет назад. Один метеорит содержал большое количество иддингсита – смеси глин и оксидов железа, которая образуется только в присутствии воды. Если вода на поверхности была на Марсе менее 1 миллиарда лет назад, то жизнь, возможно, сохранялась на Марсе значительно дольше, чем предполагали исследователи.
В последние годы всё чаще появляются предположения о жизни на Марсе. В 1996 году весь мир ошеломил марсианский метеорит в форме картофелины, получивший обозначение ALH 84001, содержащий возможные свидетельства примитивной жизни в прошлом Красной планеты. Электронные микроскопы обнаружили крошечные образования, напоминающие земных микробов. Хотя они по-прежнему являются предметом споров, некоторые учёные полагают, что это окаменелые останки древних одноклеточных марсианских организмов.
Некоторые свидетельства указывают на то, что структуры, обнаруженные в метеорите, являются следствием марсианской жизни. На снимках, полученных с помощью электронного микроскопа, видны скопления удлинённых образований длиной не более 4 миллионных долей дюйма (100 нанометров). Эти формы, похожие на крошечные связки сосисок, могли быть просто крупинками минерала. Однако они имеют поразительное сходство с самыми ранними крупными микрофоссилиями на Земле, которые образовались 3,45 миллиарда лет назад. Также были обнаружены тёмные окаймления из магнетита (Fe₃O₄) и сульфида железа (FeS). На Земле эти соединения железа синтезируются определёнными бактериями, в частности, анаэробными (не любящими кислород) штаммами.
Учёные также обнаружили на метеорите органические молекулы под названием полициклические ароматические углеводороды, или ПАУ. Обычно их присутствие не указывает на биологическую активность – ПАУ часто наблюдаются в таких разнообразных телах, как метеориты и межзвёздные облака, предположительно как следствие процессов образования звёзд. Однако распределение ПАУ в метеорите напоминает то, которое ожидается при распаде простой органики.
Руководитель группы НАСА Дэвид Маккей признаёт, что ни одна из этих находок сама по себе не является окончательным доказательством существования примитивной жизни на метеорите, известном как ALH 84001. Полученные результаты можно имитировать с использованием чисто неорганических механизмов, а по поводу интерпретации наблюдений существуют некоторые разногласия.
Крошечный размер гипотетических окаменелостей марсианских микробов также даёт обширное поле для дискуссий, о чём свидетельствуют десятки писем, написанных в научные журналы. Существует ли ещё меньший предел размера для микроорганизмов? Некоторые учёные утверждают, что «существа» размером с тех, что были найдены в марсианском метеорите, были бы слишком малы, чтобы вместить химические и генетические механизмы, считающиеся необходимыми для жизни. При длине от 0,8 до 4 миллионных долей дюйма (от 20 до 100 нанометров) марсианские формы составляют в лучшем случае одну сотую размера самых мелких микрофоссилий древних земных бактерий из когда-либо найденных. Однако бактерии рода Coxiella (мелкие грамотрицательные патогены) имеют размеры всего 8 × 16 миллионных долей дюйма (200 × 400 нанометров, или 0,2 × 0,4 микрометра), что было бы ближе к пятикратной разнице в размерах. Таким образом, вполне возможно, что на Марсе могли развиться ещё более мелкие бактерии. С тех пор команда Маккея также предположила, что многие особенности, которые они видят в ALH 84001, являются скорее придатками бактерий, чем организмами.
Каков же будет самый крошечный инопланетянин, которого мы можем рассчитывать обнаружить когда-либо? На Земле диаметры самых мелких среди известных микроорганизмов довольно близки к теоретическому минимальному диаметру (0,14 мкм) для клеток, рассчитанному на основании размера макромолекулярных компонентов, необходимых и достаточных для жизни. Если учесть, что внутри клетки находятся её собственная ДНК, рибосомы, ферменты, липиды и всё остальное, наиболее вероятен теоретический минимальный диаметр в 8 миллионных долей дюйма (0,2 микрометра). Следует заметить, что овальный объект с диаметром меньше этого содержал бы всего лишь около 100 миллионов атомов – плотно упакованный набор для осуществления хранения информации, обменных и сборочных процессов, а также процессов репликации, необходимых для жизни.¹¹

СОДЕРЖАНИЕ