Формы жизни, которые можно ожидать вне Земли*

Герман Джозеф МЁЛЛЕР, Индианский университет, Блумингтон

В наш век начала космических полётов многие из наших самых активных учащихся с жадностью читают литературу, которую обычно ошибочно называют научной фантастикой, и ставить им это в вину нельзя. На данный момент это практически единственный доступный источник представлений, касающихся возможностей жизни в других мирах. Тем не менее, по состоянию на настоящий момент, в биологии найдётся немало того, что относится к затронутым здесь интересным вопросам. Давайте же рассмотрим некоторые из этих вопросов и заложим фундамент, отталкиваясь от которого, мы дадим нашим учащимся лучшее руководство к действию для их вполне оправданных поисков, чем то, которое в настоящее время можно найти в писательских выдумках. Довольно быстро мы увидим, что такое исследование ведёт нас по некоторым самым актуальным проблемам современной биологии.
Для начала мы можем вспомнить случай, который произошёл вскоре после того, как в конце 1500-х годов великий польский астроном Коперник опубликовал свои доказательства того, что Солнце значительно больше Земли, что Земля и планеты движутся вокруг Солнца, а не Солнце вокруг Земли, и что звёзды – это другие солнца, которые находятся гораздо дальше от нас. На самом деле это была точка зрения, которую за 2000 лет до Коперника сформулировал грек Аристарх, но её высмеяли как противоречащую религиозным учениям того времени и почти забыли. Если точнее, великая книга Коперника была опубликована лишь после его смерти, поскольку он боялся её выхода в свет при его жизни.
Вскоре после того, как она была издана, итальянский священник Джордано Бруно под влиянием этого открытия указал, что помимо нашего мира существует, вероятно, множество других миров, другие планеты, принадлежащие другим звёздам, отличным от нашего Солнца, на которых есть живые существа, и некоторые из них разумны. В основном из-за того, что Джордано Бруно отказался отречься от этой точки зрения, он был сожжён на костре Священной Римской инквизицией в 1600 году. Говорят, что, когда его вели к столбу, он сказал: «Возможно, вы с бо́льшим страхом произносите приговор, чем я выслушиваю его». Если он действительно сказал именно так, то он фактически обвинил своих обвинителей в попытке помешать поиску истины из-за их подозрений в том, что они могут сами себе показать собственную неправоту.

1. Происхождение планет

Как бы то ни было, это представление не было забыто и стало очень популярным после того, как около 1800 года независимо друг от друга немецкий философ Кант и французский математик Лаплас предположили, что вся Солнечная система, состоящая из нашего Солнца и планет, возникла из огромного облака газа путём его постепенного сжатия – конденсации – в результате воздействии силы тяжести на частицы. Наступило понимание того, что, если так было в случае нашего Солнца, то это могло бы произойти и при образовании миллионов других звёзд. Таким образом, планет могло бы быть бесчисленное множество, и на многих из них могла бы существовать жизнь. Однако в первые годы нашего столетия астрономы весьма скептически отнеслись к этому представлению о происхождении планет из-за тех трудностей, с которыми они столкнулись, объясняя, почему часть газа при конденсации осталась на таком расстоянии, на каком находятся планеты, обладая такой значительной энергией вращения вокруг Солнца и вокруг своей оси.
Вместо этого было выдвинуто предположение, что планеты возникли, когда рядом со звездой прошла другая звезда. Однако когда пришло осознание того, насколько огромны расстояния между звёздами и их скорости относительно друг друга, было верно рассчитано, что такое событие будет происходить настолько редко, что вряд ли у каких-либо звёзд могут появиться планеты. Но вместо того, чтобы сделать вывод о том, что этот результат делает их гипотезу крайне маловероятной в качестве объяснения того, как возникли планеты нашего собственного солнца, они решили, что наличие планет должно делать наше солнце почти уникальным. Если бы это было верно, то жизнь вряд ли могла бы существовать в нашей галактике, за исключением планет очень немногих звёзд, и надежды на существование какой-либо разумной жизни в нашей галактике, кроме как на нашей Земле, практически не осталось бы.

Здесь доктор Мёллер (слева) изображён вместе с бывшим президентом
Полом Клинге на обеде в NABT в декабре 1959 года.

Однако в последние годы появились новые открытия, связанные с этим вопросом, и были сделаны новые расчёты того, каким образом рассеянная в космосе материя должна объединяться. Все эти новые данные указывают на то, что представление, сформулированное Кантом и Лапласом, в итоге оказалась правильным по своей сути. Были определены механизмы, благодаря которым в процессе конденсации газа и пыли при образовании звёзд не весь материал скапливается в одном центре. Как отметил Койпер, данные, полученные при наблюдении двойных и кратных звёзд, показывают, что, как и ожидалось, газ чаще всего конденсируется в двух (или больше) основных центрах, которые вращаются друг вокруг друга, и что размеры этих тел распределяются случайным образом, причём одно из них зачастую бывает значительно больше, чем другое или все остальные. В предельном случае, вероятность возникновения которого, согласно расчётам, составляет не менее 5 процентов, основная масса вещества принимает форму одной центральной звезды, или солнца, тогда как остаток настолько мал, что другое тело (или тела) соответствовало бы определению планеты и не смогло бы естественным образом поддерживать течение термоядерных реакций. Размеры таких планет могут варьировать от тел значительно крупнее Юпитера до тел, размеры которых сходны с размерами планет нашей собственной Солнечной системы.
Хотя даже крупнейшие из них невозможно было наблюдать в телескоп существующими методами из-за значительной удалённости других звёзд от нас, этот вывод был подтверждён наблюдениями, показывающими небольшие возмущения в движении некоторых звёзд, которые доказывают, что их должны сопровождать тёмные тела меньшего размера, которые, однако, значительно больше Юпитера. Тела меньшего размера не могли бы вызвать достаточно больших возмущений, чтобы у нас была возможность их обнаружить.
Тем не менее, все эти точки зрения сочетаются друг с другом и вновь приводят астрономов к мнению, что за пределами нашей Солнечной системы существует огромное количество звёзд, у которых есть семьи из планет.

2. Условия образования органических соединений

Но прежде, чем планета сможет поддерживать существование жизни, её необходимо снабдить нужными химическими элементами. Был сделан вывод о том, что самые ранние звёзды и их планеты должны были состоять практически исключительно из самых лёгких элементов, водорода и гелия, что не позволило бы органическим веществам образоваться в количестве, достаточном для обеспечения существования жизни. Лишь значительно позже, когда эти звёзды в предсмертной агонии создали в глубинах своих недр чуть более тяжёлые элементы, а затем извергли своё содержимое в космос, этот материал получил возможность сконденсироваться повторно. В результате он дал начало звёздам более поздних поколений, как их называют, а также их планетам. Они изначально обладали большим запасом умеренно тяжёлых элементов по сравнению с первыми звёздами. В него входили не только углерод, кислород и азот, но и, после ещё нескольких циклов, такие элементы, как фосфор, магний и железо – все они необходимы для жизни в том виде, в каком мы её знаем. Считается, что наше собственное солнце – это звезда третьего или даже более позднего поколения, и любое из более ранних поколений, вероятно, не обладало достаточным количеством этих стратегических более тяжёлых материалов для обеспечения потребностей активной жизни.
Помимо наличия подходящих элементов, температура на планете, поддерживающей существование жизни, какой мы её знаем, должна находиться в определённом умеренном диапазоне. Вода в клетке представляет собой среду, в которой протекают химические реакции, характерные для жизни. Таким образом, пока протекает жизнедеятельность, температура должна быть выше температуры льда и ниже температуры пара, и она никогда не должна повышаться достаточно сильно, чтобы разрушить ключевые органические соединения. В нашей собственной солнечной системе это условие не позволило бы создать жизнь на планете, расположенной в среднем значительно дальше от Солнца, чем Марс, либо значительно ближе, чем Венера. Ещё планета должна вращаться вокруг своей оси с достаточной скоростью, чтобы не накапливать слишком много тепла на одной стороне. Кроме того, её орбита должна быть достаточно близкой к круговой, чтобы она никогда не оказывалась слишком близко к своему солнцу. Наконец, её солнце, в противоположность главным среди известных нам звёзд, само должно сохранять очень стабильную температуру на протяжении огромных периодов времени.
Кроме того, некая планета, на которой существует жизнь, какой мы её знаем, должна обладать средней массой. Если бы она была слишком маленькой, как Меркурий, то её атмосфера и вода не удерживались бы её силой тяжести достаточно крепко и улетучились бы в космос. А если бы планета была слишком большой, как Юпитер или Нептун, то она не позволила бы улетучиться даже свободному водороду. В этом случае химические реакции, способствующие развитию жизни, даже если бы они начались, утонули бы в глубоком и всепроникающем водородном слое.
Было подсчитано, что даже при одновременном соблюдении всех этих условий среди примерно ста миллиардов звёзд нашей галактики должно быть, по самым скромным оценкам, несколько миллионов таких, которые обладают одной или несколькими планетами, обеспечивающими подходящие условия, в которых живые существа могут зародиться и поддерживать собственное существование. Что же в настоящее время думают о том, как могло проходить это зарождение?
Чтобы разобраться в этом вопросе, давайте для начала примем к сведению тот факт, что даже в звёздах вроде нашего Солнца, содержащих достаточное количество более тяжёлых элементов, водород по-прежнему значительно преобладает. Это также должно быть справедливо и для ранних стадий развития всех планет нашего Солнца, поскольку и они, и само Солнце возникли из одного общего облака материи. Находящийся в значительном избытке водород вступал в реакцию со многими другими необходимыми для жизни элементами, вроде кислорода, углерода и азота. В результате из этих прочих элементов и водорода могли бы образоваться простые соединения: из кислорода – вода, из углерода – метан, а из азота – аммиак. На планете, масса и температура которой примерно соответствуют земным, эти молекулы будут достаточно тяжёлыми, чтобы удерживаться в её коре, океане и атмосфере, тогда как свободный водород, как мы уже отмечали, достаточно лёгок, чтобы быстро улетучиться в космос.
Теперь эти соединения водорода, или «гидриды», подвергнутся воздействию крошечных разрядов энергии нескольких видов и высокой интенсивности. Те, что находятся в атмосфере, в наибольшей степени подвергнутся воздействию ультрафиолетового излучения Солнца и в меньшей степени – ударов молний, а те, которые встречаются и в атмосфере, и в земной коре, будут подвергаться несильной, но постоянной бомбардировке ионизирующим излучением, которое по своему действию аналогично рентгеновским лучам, но порождается космическими лучами, солнечными лучами и радиоактивными веществами самой Земли. Все эти факторы, воздействуя на смесь простых гидридов, приводят к их объединению в более крупные и сложные молекулы, частично окисленные. Таким образом, возникают органические соединения различных типов.
Так, Стэнли Миллер, будучи студентом Гарольда Юри в его лаборатории в Чикагском университете, показал, что при пропускании электрических разрядов через смесь водяного пара, метана и аммиака образуются различные аминокислоты (строительные блоки белка) и другие органические молекулы. Более того, доктор Мелвин Кальвин из Калифорнийского университета, проанализировав метеориты, упавшие на Землю из межпланетного пространства, обнаружил, что в некоторых из них содержатся различные органические соединения. Среди них были даже такие, что были построены в форме колец и двойных колец, состоящих из азота и углерода (и потому называемых гетероциклическими). Фактически, они были очень близки к тем структурам, которые называются пуринами и пиримидинами и образуют самую отличительную часть нуклеиновой кислоты – химической основы наследственности всех живых существ. Итак, мы видим, что необходимые предшественники тех типов органических молекул, которые играют важнейшую роль в явлении жизни, а именно аминокислоты, которые являются предшественниками белков, и пурины и пиримидины, которые являются предшественниками нуклеиновой кислоты, образуются в результате естественных процессов, происходящих в первобытных условиях.*

В атмосферу первобытной Земли до того, как в ней появился свободный кислород, активные ультрафиолетовые лучи солнца проникали в гораздо большем количестве, чем сегодня. Ведь свободный кислород, в настоящее время содержащийся в нашем воздухе даже на больших высотах, превращается под действием ультрафиолета в озон, и это действует как раскинувшийся на высоте непрозрачный экран, который перекрывает большей часть ультрафиолета путь к нижним слоям воздуха и к поверхности земли. Таким образом, в древние времена ультрафиолет проникал значительно глубже, вызывая образование упомянутых органических молекул, и, продолжая воздействовать на них, приводил к их объединению в ещё более крупные и сложные формы. Хотя ультрафиолет и разрушил бы их в итоге, более тяжёлые молекулы имели тенденцию постоянно оседать на суше, где оказывались защищёнными от него, или, чаще всего, оседали в воду.
В таких ситуациях органические молекулы были лучше защищены от разрушения, и вместо этого подвергались взбалтыванию и смешиванию друг с другом. Таким образом, первобытный океан, накапливая их всё в большем количестве, должен был постепенно превратиться в то, что Холдейн назвал «супом». И в этом супе протекали всевозможные эксперименты из области органической химии, направленные на формирование всё более крупных и сложных молекул и скоплений молекул. Таким путём на нашей Земле должны были сложиться все химические предпосылки для возникновения жизни.

3. Происхождение жизни*

В чём заключалась суть этого великого события – это вопрос, понимание которого прояснилось в последние несколько лет. Но прежде всего, давайте вспомним, что было известно в этом направлении ранее. В основе всего живого на нашей планете лежит наследственный материал. Он существует в виде микроскопических нитевидных тел, называемых хромосомами, которые присутствуют в каждой клетке. Именно эти хромосомы передаются от одного поколения к другому. Они несут в себе тысячи отграниченных друг от друга участков или генов, расположенных в них в один ряд, словно бусины на нитке, – сложные инструкции, которые посредством химических реакций управляют развитием каждого нового тела или потомства. Именно хромосомы воспроизводят свои копии до того, как размножится какая-то клетка, и таким образом позволяют каждой дочерней клетке расти путём формирования других своих материалов, или протоплазмы, установленным образом в соответствии с заданными инструкциями.

И именно хромосомы в результате неожиданных ошибок ультрамикроскопического масштаба претерпевают случайные внезапные изменения в своём внутреннем составе, которые называются мутациями и приводят к появлению новых разновидностей, которые, в свою очередь, передают потомкам свои новые признаки. Если эти разновидности в силу редкой случайности окажутся хорошо приспособленными для выживания и размножения, они могут послужить отправной точкой в долгой постепенной эволюции всё более высокоразвитых и сложных форм жизни.
Лишь в последние пять-десять лет стало возможным выразить эти факты при помощи химических формул. Стало ясно, что внутренний материал хромосомы, который и определяет, какой должна быть остальная часть клетки, который воспроизводит сам себя и который мутирует, чтобы сделать эволюцию возможной, представляет собой не что иное как молекулу-цепочку нуклеиновой кислоты. Отдельные звенья, называемые нуклеотидами, в любом конкретном случае бывают только четырёх типов, и именно их точное расположение в ряду, в одной цепочке, определяет тип химических процессов, или инструкцию, которая присуща каждой из их групп. Сам по себе нуклеотид состоит в первую очередь из одного одиночного или двойного кольца, содержащего азот и углерод, которые мы уже упоминали, и которые называются пиримидинами и пуринами, любого из четырёх их типов, присоединённого к простому сахару, а он уже присоединён к фосфатной группе.
Способ их воспроизводства, как впервые выяснили Уотсон и Крик в 1953 году, заключается в том, что каждый нуклеотид присоединяет к себе соответствующий нуклеотид только одного из трёх прочих типов среди всех четырёх типов, которые свободно плавали в окружающей его среде. Выбранный нуклеотид можно рассматривать как его партнёра или комплемент, поскольку каждый из двух видов пуринов, или двойных колец, обладает сродством к определённому типу пиримидинов, или одиночных колец, – к одному из двух видов. Присоединяясь таким образом к исходной цепочке нуклеотидов, они собираются в целый новый ряд, в точности комплементарный первому, и объединяются в цепочку. Далее новая и старая цепочки разделяются, и каждая из них повторяет процесс формирования новой цепочки, комплементарной самой себе. Разумеется, теперь цепочка, комплементарная комплементарной, будет идентична исходной цепочке по своей природе. Таким образом, в два шага осуществилось точное воспроизведение исходной цепочки. Таким образом, этот процесс играет ключевую роль в воспроизводстве.
Также стало очевидным, что суть явления мутации обычно состоит в замене уже существующего в данном месте нуклеотида на другой из числа четырёх нуклеотидов. Это могло произойти либо из-за ошибки в выборе комплементов в процессе воспроизведения, либо из-за случайного изменения или «замены» материала в какой-то точке уже сформировавшейся цепочки. Естественно, изменённая последовательность проявляет склонность увековечивать себя посредством дальнейших актов воспроизводства хромосом, и таким путём может появиться новая разновидность, готовая побороться за господство.
То, что даже небольшая цепочка из нескольких нуклеотидов, искусственно собранная в лаборатории, способна при подходящих условиях (пока для этого требуется всего один фермент) прямо в пробирке собирать на себе свободно плавающие нуклеотиды из окружающей её среды и таким образом воспроизводить себя в неограниченном количестве, недавно продемонстрировали Корнберг и Очоа. Это было достижение, за которое в 1959 году они получили Нобелевскую премию. Но именно такое событие должно было также происходить естественным образом в первичном бульоне Земли.
В возникновении жизни этот шаг является решающим, поскольку с этого момента в природе неизбежно начал бы работать естественный отбор дарвиновского типа.
Это происходило бы путём отбора тех цепочек, в которых случились мутации в количестве и расположении нуклеотидов, придающие им более высокую стабильность, наряду с таким воздействием химической природы на другие вещества в их окружении, которые усилили бы их собственную способность к размножению. Таким образом нуклеотидные цепочки постепенно начали оказывать всё более глубокое воздействие на молекулы аминокислот и других окружающих их материалов – воздействие, которое перестраивало, собирало и интегрировало их в белки и другие вспомогательные вещества, приносящие пользу самим цепочкам в их конкуренции друг с другом за выживание и размножение. Таким образом, по мере того как в эволюционирующих цепочках нуклеотидов или хромосомах продолжали накапливаться полезные мутации, постепенно, шаг за шагом формировалась та чрезвычайно сложная система, которую мы называем протоплазмой.
Тем не менее, несмотря на неизбежность процесса, в ходе которого зачатки хромосом, однажды сформировавшись, постепенно организуют свою мастерскую, которую мы называем протоплазмой и благодаря которой они выполняют всё более удивительные операции себе на пользу, точная последовательность шагов, предпринятых в ходе этой эволюции, ни в коем случае не будет чем-то неизбежным. Ведь то, какие именно мутации возникнут и закрепятся, будет зависеть от многих случайных обстоятельств, и наверняка существует множество различных возможных путей, по которым может развиваться организация. Следовательно, хотя мы должны признать, что жизнь в форме материала, сходного по своим свойствам с хромосомами, могла возникнуть на какой-то умеренно тёплой планете, где химические соединения были сходны с химическими соединениями нашей примитивной Земли, нам, тем не менее, также следует признать, что наверняка было открыто множество различных направлений для дальнейшего развития этой жизни в нечто похожее на протоплазменную форму, и далее за её рамки, в сторону ещё более высокоорганизованных проявлений. Таким образом, даже несмотря на то, что в основе жизни вне Земли может лежать нечто в значительной степени похожее на цепочку нуклеотидов, и пусть даже на этой основе могут формироваться цепочки аминокислот, которые мы называем белками (часть из которых обладает ферментативным действием), и они работают как её заместители в управлении процессами материи, уже ставшей живой, нам, однако, следует ожидать, что с этого момента, если не раньше, биохимия могла бы стать радикально иной, и вместо наших витаминов, стеринов и прочих соединений появятся совершенно чуждые нам вещества.

4. Красноречивые подсказки на Марсе

Вывод о том, что жизнь возникает на любой планете, где существуют хотя бы частично подходящие условия, подтверждается наблюдениями астрономов за планетой Марс. Там на большей части поверхности большую часть времени температура держится значительно ниже точки замерзания, свободный кислород почти или полностью отсутствует, а вода или водяной пар присутствует лишь в незначительных количествах. Тем не менее, планета не высохла полностью, и к середине каждого дня температура на части поверхности повышается до умеренной. Таким образом, там представляется возможным существование скудной жизни, основанной, как и наша, на нуклеотидах и белках в водном растворе.
Как уже давно известно, наблюдения при помощи телескопа обнаруживают довольно обширные тёмные сероватые области, хотя оттенок большей части поверхности красновато-жёлтый, указывающий на песчаные пустыни. Более того, тёмные участки, в противоположность красноватым, меняют оттенок в зависимости от времени года, что очень напоминает серовато-зелёную растительность, которая существует у нас на Земле в высоких широтах и на больших высотах. Потому что с приближением зимы на Марсе эти тёмные области становятся коричневатыми, а с наступлением весны они вновь становятся серыми или серовато-зелёными. Особенно примечательно то, что летом ветер, очевидно, время от времени наносит пыль или песок на тёмные участки, застилая их, но не проходит и нескольких дней, как перекрывающий слой исчезает, как будто его каким-то образом смахнули или что-то наросло поверх него.
В обсерватории Пик-дю-Миди на Женевском озере наблюдения за поляризацией света, отражённого от тёмных участков, под различными углами в зависимости от угла падения света, показали, что поверхность усеяна множеством очень мелких объектов. Можно подсчитать, что зимой они в среднем несколько меньше десятой доли миллиметра, так что, если бы мы оказались в том месте, их едва можно было бы рассмотреть невооружённым глазом. Но по мере приближения лета поляризация меняется таким образом, что это позволяет заключить, что эти объекты стали примерно в десять раз больше по сравнению с их зимними размерами. И эти изменения происходят туда и обратно по мере смены времён года при одновременном изменении окраски.
Самые последние открытия были сделаны в ходе детального изучения инфракрасного света, отражённого от двух типов областей на Марсе. Во время этих исследований свет, после его получения с помощью телескопа, пропускается через спектроскоп обычным способом, для его разделения на волны различных длин. После этого было обнаружено, что в определённых местах спектра есть тёмные полосы, указывающие на отсутствие света с определённой длиной волны. Разумеется, отсутствующие световые волны были задержаны материалом на поверхности планеты. Так вот, расположение этих полос точно соответствует расположению тёмных полос, полученных при отражении инфракрасного света от некоторых известных соединений на Земле и исследованных таким же образом. В случае Марса эти полосы поглощения обнаруживаются лишь при отражении от тёмных областей. Если говорить о соединениях с Земли, которые дают такие же полосы, то все они представляют собой органические соединения, которые в настоящее время на Земле производят только живые существа, и структура в этих соединениях, которая является причиной появления этих полос, представляет собой определённый тип химической связи между углеродом и водородом. В настоящее время это предел того, что мы сумели разглядеть в природе таинственных тёмных областей планеты-сестры нашей Земли.¹
Вполне справедливо, что ни одна из этих групп доказательств по отдельности не является убедительной. Однако, взятые вместе, они составляют очень весомую доказательную базу в отношении присутствия живых существ на Марсе. Теперь подумайте о том, что это единственная планета в нашей Солнечной системе, кроме нашей Земли, на которой температурные условия и химический состав допускают активное существование живых организмов, состоящих из углеродных соединений. Тогда тот факт, что эти взаимно согласующиеся признаки наличия жизни были получены именно с этой планеты, несмотря на относительную неблагоприятность условий на ней, окажется весомым аргументом в пользу того, что жизнь возникнет и будет эволюционировать в любом уголке Вселенной, где существуют условия, хотя бы отчасти позволяющие ей бороться за своё сохранение.²

Вне всяких сомнений, жизнь на Марсе гораздо скуднее и примитивнее, чем на Земле. Мало того, что там значительно меньше пространство, которое она могла населять, так ещё и более низкая температура, более скудное освещение и нехватка воды и атмосферы должны были ограничить скорость химического обмена, а вместе с ней и скорость эволюции до малой доли от той, что наблюдается у нас. Действительно, когда-то на Марсе должно было быть больше воды, прежде чем большая её часть испарилась, и в те времена жизнь должна быть более процветающей, хотя и в несравненно меньшей степени, чем на нашей Земле. Но и наша Земля, в свою очередь, может быть бедна жизнью по сравнению с той, которая существует на каких-то ещё более благоприятных для жизни планетах других звёзд.

5. Возможность существования жизни на основе других материалов

В любом месте, где эволюция породила живых существ, примитивная живая материя должна обладать, как известные нам хромосомы, способностью к репликации путём выстраивания частиц, взятых из окружающей среды, в структуру, подобную её собственной, и иметь возможность подвергаться случайным мутациям в этой структуре, которые в дальнейшем воспроизводятся уже сами по себе. Ведь, как мы видели, эти процедуры неизбежно приводят к накоплению полезных мутаций, благодаря которым постепенно формируются более высокоорганизованные существа. Однако мы вполне можем задаться вопросом о том, могут ли существовать помимо нуклеотидных цепочек какие-то другие рабочие химические материалы, которые, подобно последним, способны при определённых обстоятельствах участвовать в репликации и подвергаться мутациям, часть из которых полезна для их репликации, и, следовательно, проявляют тенденцию эволюционировать во всё более высокоразвитые формы? Иными словами, обязательно ли вся жизнь где бы то ни было должна основываться на нуклеотидах, которые создают белки и работают в водной среде?
Предполагалось, например, что в гораздо более холодных условиях, где аммиак жидкий, а вода твёрдая, могут существовать сложные молекулы, способные к репликации и отличные от нуклеотидных цепей, которые погружены в аммиак и служат основой для живых существ, которые сильно отличаются своими строительными блоками от тех, что мы знаем. Опять же, при таких высоких температурах, что вода испаряется, не может ли какой-нибудь тип соединений, частично основанный на кремнии вместо углерода, организоваться в столь же непохожей среде, жидкой при такой температуре, чтобы сформировать столь же непохожий тип жизни?
Хотя подобные предположения нельзя категорически отвергать, для них нет никаких фактических оснований, и не было предложено никаких комбинаций химических соединений и среды, которые могли бы работать так, как это предполагалось. Вполне справедливо то, что соответствующая область химии, позволяющая судить об этом вопросе, пока ещё находится в зачаточном состоянии, и что мы лишь недавно в общих чертах поняли, как работают наши собственные нуклеотиды, которые делают возможной жизнь нашего собственного типа. Тем не менее, даже на нашей Земле в различных ситуациях складываются очень разнообразные физические и химические условия, и мы нигде не нашли намёка на то, что где-либо на Земле существует или уже существовала какая-либо жизнь иного рода, помимо той, что основана на нуклеотидных цепочках. Очевидно, что именно структура этих нуклеотидов, в высшей степени особенная, наделяет их теми свойствами, что легли в основу эволюции нашей жизни. Поэтому мы можем «держать пальцы крестиком» за то, что где-то в другом месте может возникнуть жизнь с совершенно иной организацией по сравнению с жизнью на нашей Земле, хотя в то же время нам следует признать, что в свете современных знаний эта гипотеза выглядит крайне маловероятной.
Что касается природы жизни, которая существует в диапазоне условий, не слишком отличающихся от сложившихся на Земле, то за время жизни большинства читателей этой статьи мы могли бы получить какие-то достоверные факты, которые помогут нам судить о том, может ли такая жизнь сложиться на основе материала, отличного от нуклеотидных цепочек, или нет. Ведь, несомненно, если цивилизации удастся избежать самоуничтожения в результате войны, то задолго до начала следующего столетия нам удастся достичь Марса и изучить природу его организмов. После этого начнется самая захватывающая история в исследовании жизни, которая когда-либо случалась у человека – разумеется, за исключением той истории, что разворачивается прямо сейчас в наших лабораториях, где биохимики и генетики постигают основы, составляющие нашу собственную земную жизнь.
Даже если бы живая материя Марса и всех других миров, на которых возникает жизнь, по своему происхождению была ограничена работающими в воде цепочками нуклеотидов или чем-то очень похожим на них, всё равно пути её дальнейшей эволюции были бы совершенно иными. По аналогии с земной жизнью мы могли бы ожидать, что следующим шагом будет извлечение нуклеотидами из окружающей их среды молекул аминокислот, которые являются строительными блоками белка, и их соединение вместе, чтобы получить белок. Но мы не можем быть в этом уверены. И даже если бы всё случилось именно так, из этого не следовало бы, что все эти аминокислоты по своей структуре будут точно такими же, как те двадцать разных видов, из которых состоят наши нуклеотидные цепочки, поскольку возможных их видов существует намного больше. Одно из отличий может заключаться в том, что на Марсе некоторые или все аминокислоты в белках были бы зеркальными копиями наших, которые поворачивают плоскость поляризованного света вправо, а не влево, как наши. Это всего лишь один небольшой пример.
Более того, как уже упоминалось ранее, вторичные, более специализированные вещества, в том числе витамины и другие так называемые простетические группы, гормоны, токсины и т.д., и даже обычные вещества, соответствующие углеводам, жирам и другим липидам, или аналогичные им, вероятно, будут отличаться от этих веществ у земных организмов значительно сильнее, чем отличаются друг от друга эти вещества у земных организмов. Ведь те соединения, что присутствуют у земных организмов, в целом находятся в удивительном согласии, словно общий предок всех видов на Земле уже обладал большей частью нашего собственного биохимического состава, прежде чем на древе эволюции выросли те ветви, которые мы встречаем на Земле в настоящее время. Таким образом, если мы можем переварить и усвоить вещества практически всех других организмов – животных, растений или микроорганизмов, обитающих на Земле – как минимум, после приготовления, поскольку они могут взаимно превращаться одни в другие, от форм жизни, эволюционировавших после независимого возникновения жизни на какой-то другой планете, ожидать этого не следует. Мы не смогли бы использовать их в пищу, а они не смогли бы съесть нас. По сути, скорее всего, мы оказались бы ядовитыми друг для друга.

6. Некоторые ожидаемые точки соприкосновения

Как бы там ни было, жизнь на какой-то другой планете с такими же условиями, как у нас, в итоге стала бы получать почти всю свою энергию за счёт поглощения солнечного света при помощи пигментов. Скорее всего, этими пигментами были бы порфирины вроде тех, что содержатся в хлорофилле земных растений, хотя кажется маловероятным, что сложная структура этого хлорофилла точно воспроизвелась бы где-то вне Земли. Как только удалось бы освоить этот способ улавливания энергии и синтеза с её помощью необходимых соединений, у живых организмов неизбежно возникла бы тенденция к разделению на синтезаторов, или растениеподобные формы, и хищников, или животноподобные формы, как это случилось на Земле. Развитие животнорастений, сочетающих в себе оба способа существования, о которых иногда можно прочитать в научной фантастике, весьма маловероятно. Ведь для того, чтобы собрать достаточно света для поддержания жизни животного достаточно большого размера, необходима огромная поверхность, но такой организм не был бы достаточно компактным, чтобы иметь возможность двигаться, как необходимо животному. Таким образом, растения, размеры которых превышают микроскопические, должны в первую очередь обеспечить себе возможность доступа к необходимым минералам, воде, углекислому газу и солнечному свету, а также возможность их поглощения. В случае наземных растений это означает, что у них должны быть корни для минералов и воды, листья для углекислого газа и солнечного света, а также опорная конструкция между ними, которая удерживает их вместе и обеспечивает перенос веществ между ними. Однако в рамках этих технических условий может существовать огромное разнообразие типов, особенно в том, что касается средств распространения продуктов воспроизводства.
В некоторых ситуациях размер является преимуществом для растения или животного. Однако он создаёт трудности. Например, при перемещении материалов на расстояния, превышающие микроскопические, простая диффузия материалов работает уже недостаточно хорошо. Для более значительных масс выгодным становится разделение на более или менее специализированные единицы, или клетки, с пространствами для переноса веществ между ними или внутри них. Поэтому мы ожидаем, что это многоклеточное состояние будет развиваться в любом мире с высокоорганизованной жизнью. Сначала многочисленные клетки стремились бы располагаться тонкими слоями, чтобы быть постоянно готовыми к поглощению материалов своей поверхностью и их удалению с неё. Дальнейшее усложнение, как правило, приводило бы к появлению складок этих слоёв и миграции клеток из них, что мы наблюдаем в ходе развития высших организмов от стадии яйца до стадии взрослой особи в нашем собственном мире.
В эволюции животных, в отличие от эволюции растений, упор, как правило, делается на результативную двигательную реакцию, позволяющую им добывать пищу и препятствующую тому, чтобы в пищу использовали их самих. Так, более прогрессивным животным выгодно вырабатывать улучшенные сенсорные и координирующие системы, а также обладать легко управляемым, сильным и, следовательно, довольно компактным телом. Возникающая при этом тенденция к увеличению объёма приводит к росту затрат на поддержание работоспособности внутренних частей, то есть, к развитию гораздо более сложных, чем у растений, систем для получения и обработки пищи и жидкостей, их преобразования и распределения, а также для сбора и удаления отходов.

7. Множественные решения для более высоких стадий развития

И хотя высшие организмы на других планетах почти неизбежно претерпели бы в той или иной форме все эти изменения, можно ожидать, что они пошли бы радикально отличными путями, если речь идёт об их основных характеристиках. Иллюстрации таких различий между довольно высокоразвитыми земными животными самого разного типа, такими как морская звезда, жук, осьминог и рыба, знакомы каждому, кто хоть немного изучал зоологию.
Насколько же значительнее могли бы быть в этом случае различия между формами с Земли и с других планет. Эти различия, затрагивающие всю их внутреннюю структуру, в том числе биохимию их клеток, также отразились бы на их общей анатомии и внешнем облике.
Точно так же, как в эволюции биохимической системы, в эволюции органов, тканей и общей согласованности функционирования любого организма, находящегося на средней или высокой стадии развития, в последовательный ряд выстроились бесчисленные шаги прогрессивного развития. Зачастую среди этих шагов были такие, которые позже оказывались отклонениями или даже шагами вниз по отношению к общему направлению развития. Также здесь были и такие особенности, которые удовлетворяли какие-то сиюминутные потребности, но через некоторое время, например, когда менялся образ жизни организма или другие его особенности, оказывались полезными совсем в другом ключе и после этого претерпевали дальнейшую эволюцию уже в другом направлении. Потому что естественный отбор не может предвидеть возможности, открывающиеся позднее. Он оппортунистичен, и потому в некоторых ситуациях склонен подолгу топтаться на месте и делать случайные повороты за угол, за которыми следует всплеск прогрессивного развития в одном или нескольких новых направлениях.
То, какой именно шаг будет предпринят в тот или иной момент, иногда зависит от случайности: от того, какой мутации удастся закрепиться, а затем от того, какая комбинация мутаций приведёт к возникновению какой-либо новой структуры или способа функционирования, которые послужат ключом, открывающим дорогу к важному новому образу жизни. Это, в свою очередь, может привести к появлению целого ряда новых улучшений, связанных с данным ключевым новшеством. Часто приводимый пример такого рода явлений – это появление конструкции, которая может начать служить для передвижения по воздуху и тем самым инициировать эволюцию крыльев и, уже во вторую очередь, всевозможных прочих изменений в процессе приспособления к образу жизни летуна.
Другим необычным ключевым изменением, возникшим у далёких предков группы, включающей морских звёзд (иглокожих), было образование трубчатых выростов (трубчатых ножек), отрастающих от пяти или более рук, которые расходились в разные стороны, словно спицы в колесе. Руки использовались для добывания пищи, а трубчатые ножки, которые передавали пищу в рот, находящийся в середине, приводились в действие при помощи изменения давления воды внутри них. Это давление регулировалось сокращением или расширением работающих как шприцы ампул внутри тела, которые соединялись с трубчатыми ножками. Только в этом единственном случае в нашем животном царстве Земли возникла такая комбинация структур. Однако, возникнув однократно, она в итоге принесла пользу как для хватания и подтягивания (когда на кончиках трубчатых ног развились присоски), так и для особого способа передвижения, сочетающегося со способом нападения. Он позволил, например, побеждать такую медлительную добычу, как моллюски. Со временем форма и все прочие системы организма этих животных подверглись радикальным изменениям, чтобы лучше использовать преимущества этих уникальных трубчатых ножек, и так сформировался целый тип, или крупная группа видов, построенный по плану, весьма отличному от такового у любого другого земного существа.
Ещё одной ключевой структурой был суставчатый наружный панцирь, продолжающийся в виде придатков, также снабжённых сочленениями, который возник у группы, предковой для ракообразных и их родственников. Под эту систему суставчатого панциря подстроено ещё множество иных особенностей в развитой организации этих активных агрессоров.
В отличие от них, моллюски, которые в далёком прошлом отделились от того же ствола, что и ракообразные, не обладали панцирем, который распространялся на придатки. Вместо этого у более типичных моллюсков панцирь с самого начала слился в одну или две больших защитных покрышки, прикреплённых к кожной складке или «мантии», более или менее обособленной от тела, что позволило раковине покрывать большую часть тела или всё его целиком. Эти животные, успешно защищённые таким способом, сумели большей частью обойтись без высокой подвижности, сосредоточив свои усилия на очистке воды или поверхностей вокруг себя от микроскопической добычи или растительного материала.
Однако у одной ветви моллюсков развилась новая важная ключевая структура в форме не покрытых панцирем выростов или щупалец, которые выступали вперёд. Эти щупальца давали своим обладателям (головоногим моллюскам) такие огромные возможности для активного и быстрого нападения, а также для защиты, что панцирь, который всё больше оказывался помехой для этих существ, у самых высокоразвитых видов уменьшился. Одновременно был дан такой толчок к совершенствованию двигательной, сенсорной и нервной систем, а также к оптимальному удовлетворению потребностей относительно массивного тела, что возникшая в результате группа кальмаров и осьминогов после всех этих превращений может считаться такой же высокоразвитой, как и группа позвоночных животных, к которой имеем честь принадлежать мы сами. Однако, поскольку их органы эволюционировали в таком отрыве от наших, их анатомия, несмотря на множество поразительных аналогий с нашей, построена по принципиально иному образцу.
Наш собственный план строения позвоночного можно правильно понять, только если помнить о том, что он начинался в виде торпедообразной или угреобразной формы, поддерживаемой довольно гибким внутренним стержнем; о том, что вслед за этим она полностью покрылась защитным слоем из зубов, которые, увеличившись в размерах в снабжённой челюстями пасти, обеспечили появление очень успешного инструмента для нападения; и о том, что для стабилизации во время плавания развились парные плавники, которые впоследствии могли быть преобразованы в конечности. Так что и в данном случае существовала основа для дальнейшего совершенствования частей тела в интересах улучшения маневренности, улучшения возможностей нападения и защиты, а также улучшения реакций, успешнее подстраивающихся под изменение ситуации в окружающей среде. Поэтому и в данной группе была сделана ставка на те модификации, которые улучшали нервную систему и органы чувств, и таким образом, наконец, появились на свет и мы сами.

8. Причудливость правильного и целесообразного

Похоже, что многие ключевые достижения вроде тех, которые мы рассматриваем, успешно возникли всего один или два раза за всю историю жизни на Земле, и потому на их возникновении должно было повлиять совершенно случайное стечение обстоятельств. В таком случае должно было оказаться возможным гораздо большее количество основополагающих модификаций, обладающих таким же большим потенциальным значением, которые никогда не возникали, или, по крайней мере, оказались не такими успешными на нашей Земле. Поэтому на некоей другой планете, поддерживающей существование жизни, можно было бы ожидать обнаружить какие-то иные модификации, вместе со всеми теми дополнительными функциями, которые они обусловили.
Таким образом, даже если не принимать во внимание огромные различия в биохимической основе и низших стадиях эволюции между жизнью вне Земли и на самой Земле, можно было бы ожидать, что высшие формы жизни там будут отличаться от наших по своему общему плану строения и механизму действия, как минимум, настолько же, насколько отличаются друг от друга обычная собака, паук-птицеед и камерный наутилус из нашего мира. Разумеется, в этом случае мы не смогли бы классифицировать ни один из обитающих там организмов как представителя одной из крупных земных категорий или типов, таких как позвоночные, моллюски или цветковые растения, ни тем более внутри какой-либо более узкой подкатегории вроде классов, отрядов, семейств или видов, известных на Земле. Глядя в этом свете на самих себя, мы видим, насколько глупо было бы с нашей стороны ожидать, чтобы человеческие существа эволюционировали в каком-либо другом мире.
Со стороны людей будет наивнее всего предполагать, что тип человека или любой другой тип, знакомый им на этой маленькой планете, будет чем-то правильным и целесообразным, и что природа подверглась какого-то рода непреодолимому принуждению, чтобы создать его. Если взглянуть на вещи шире, то мы, люди, и все живущие по соседству с нами виды животных и растений, существующие на Земле, можем показаться невероятно причудливыми, что с готовностью подтвердил бы любой из наших внеземных гостей. То есть, хотя наши формы организации полны сложностей, чудесным образом сочетающихся друг с другом, и хотя в общих чертах строение некоторых частей вроде глаза является единственным работоспособным вариантом устройства, который можно было бы разработать на основе того, с чего он начинался, многие другие особенности плана строения, тем не менее, представляют собой чистейшие переделки на скорую руку или импровизации, из которых мы стараемся извлечь как можно больше пользы.
Возьмем, к примеру, тот способ дыхания воздухом, которым пользуемся мы сами и другие наземные позвоночные. Очень неудобно, когда воздух поступает через рот или нос, потому что ему придётся занимать часть того же самого прохода, который также должен служить для приёма пищи. Таким образом, в этом отношении сухопутная улитка, у которой лёгкое имеет собственный канал и открывается отверстием, совершенно отличным от пищеварительного канала, находится в гораздо лучшем положении. То же самое относится к кузнечикам и другим насекомым, которые дышат через отверстия, расположенные рядом с теми органами, которые необходимо снабжать воздухом, или которые, как в случае с водными личинками, дышат через отверстия, расположенные на заднем конце тела, который они могут выставить из воды, пока рот продолжает спокойно кормиться внизу.
Наш собственный неудобный план строения восходит к тем временам, когда мы, будучи рыбами, получали кислород и пищу из воды, поступавшей к нам через рот, и заглатывали воздух для своего плавательного пузыря. С другой стороны, у дышащих под водой не-позвоночных жабры не находились в щелях пищеварительного канала и никак с ним не связаны, за исключением морских огурцов, которые дышат через прямую кишку. У большинства других жабродышащих животных жабры, которые очень уязвимы, спрятаны под брюшком или защищены складками или мантией.
Давайте пройдём немного дальше и рассмотрим то странное сочетание особенностей, которые представляет собой наш собственный рот. Помимо работы по поглощению пищи и кислорода, он служит большинству позвоночных самым мощным оружием и в то же время самым ловким органом манипулирования предметами – это действия, которые другие прогрессивные типы обычно назначают придаткам специального устройства. Кроме того, у большинства наземных позвоночных рот выполняет особую функцию – он издаёт звуки, тогда как другие животные, издающие звуки, делают это совершенно иными способами, например, потирая друг об друга части тела, жужжа или тренькая.
Наконец, у людей и их родственников рот также используется для важной цели – выражения своих чувств, например, при помощи скривлённых губ, ухмылок, улыбок и т. д. Хотя эти способы выражения настроения кажутся нам естественными, унаследованными от природы и даже присутствуют у других млекопитающих, как указывал Дарвин в своей увлекательной книге «Выражение эмоций у человека и животных», однако те значения, которые передают нам они и другие телесные сигналы, не были бы поняты ни одним инопланетным существом, у которого не было возможности их изучить.
Короче говоря, инопланетянин счёл бы самым замечательным тот факт, что у нас есть орган, одновременно удовлетворяющий потребности в дыхании, глотании, определении вкуса, жевании, откусывании, а иногда и нанесении укусов, продевании нитки в иголку, криках, свисте, чтении лекций и кривлянии.
Для выполнения всех этих задач у него вполне могли бы существовать отдельные органы, расположенные в различных частях его тела, и он счёл бы наше несовершенное разделение этих функций неудобным и примитивным. Таким образом, когда писатель-фантаст изображает инопланетянина с абсурдно многофункциональным ртом вроде нашего собственного, как он обычно и делает, – это будет яркий пример того, что в среде нашей предполагаемой интеллигенции преобладает крайняя неискушённость в отношении базовых вопросов биологии.
Наш пример со ртом – далеко не самый поразительный пример такого рода, какой можно было бы привести. Само понятие головы, какой мы её себе представляем, в значительной степени ориентировано на человека или, скорее, на позвоночных; это начинаешь понимать, когда изучаешь паука, осьминога или краба, у которых голова и значительная часть туловища слиты воедино. Более того, ни органы слуха, ни обоняния не обязательно должны находиться рядом с мозгом или ртом, свидетельством чего являются кузнечик, у которого уши расположены на брюшке, и муха, которая ощущает запах и вкус кончиками ног. И вновь взглянем на морского гребешка – безголового, но бдительного моллюска, который умеет активно плавать, и у которого многочисленные глаза, строением очень напоминающие наши собственные, выстроились в длинный ряд на мантии, в непосредственной близости от края каждой створки раковины. Мы могли бы продолжать в том же духе дальше и дальше, приводя кажущуюся странность самой планеты Земля как свидетельство нашей курьёзности.
Есть и другие важные наглядные уроки, которые можно извлечь из сравнения органов чувств, в частности, глаз. Усовершенствованные глаза, построенные в общем и целом на тех же принципах, что и наши собственные, снабжённые веками, роговицей, регулируемым хрусталиком, радужной оболочкой, сетчаткой, поглощающим слоем и т.д., независимо эволюционировали в нескольких совершенно разных филогенетических линиях, среди которых есть группа осьминогов и кальмаров, а также, хотя и в менее совершенном виде, уже упомянутая группа морских гребешков. Они начинали со сходных стартовых точек, но пошли иным эволюционным путём, однако в результате пришли, по сути, к одной и той же конечной форме. Тем не менее, эволюция также создала глаза, использующие совершенно иные принципы формирования изображения, такие как выступающий над поверхностью тела пучок расходящихся в разных направлениях трубочек, которые образуют сложный глаз насекомого, тип камеры-обскуры у наутилуса и сканирующий глаз у улитки. Но мы знаем ещё, как минимум, один принцип, который работал бы успешно, – это зеркальный тип, который используется в некоторых наших телескопах; оказалось, что земные организмы ещё ни разу его не применяли, хотя они и используют определённым образом выгнутые отражатели для некоторых других целей.
Если говорить о том типе излучения, к которому чувствительны глаза известных нам типов, то мы можем отметить, что многие животные, например пчёлы и некоторые бабочки, чувствительны к цветовому диапазону, который по сравнению с нашим смещён в сторону более коротких длин волн, так что они не могут видеть красные тона, но хорошо видят в ультрафиолетовом свете, к которому мы слепы. Глаз улитки очень чувствителен к рентгеновским лучам и иному ионизирующему излучению. У гремучей змеи и её сородичей есть чувствительные инфракрасные датчики, расположенные в двух специальных ямках на голове, с помощью которых они могут определять присутствие и местоположение млекопитающих и птиц. Камчатский краб – это одно из множества разнообразных существ, которые могут различать направление поляризации света – примерно так же, как мы различаем его цветовой оттенок. Разного рода водные течения и вибрации, не похожие на звуковые волны, которые мы слышим, или лежащие за пределами нашего диапазона восприятия, также ощущаются специальными органами различных организмов. И нет никаких сомнений в том, что у земных созданий есть такие чувства и их усовершенствования, о которых мы пока ещё даже не подозреваем.
Однако я подвожу черту под идеей телепатии для любых земных существ в её нынешнем понимании. Мне потребовалось бы слишком много времени, чтобы объяснить, почему я придерживаюсь такой точки зрения, и я могу лишь сказать, что она подразумевает явления, совершенно противоречащие всему, что мы знаем о том, как работает нервная система человека или земных животных. Тем не менее, вполне возможно, что у существ, возникших вне нашей Земли, есть средства связи естественного происхождения, использующие физические каналы передачи и приёма, к которым мы нечувствительны. В первом приближении мы могли бы счесть этих существ телепатами. Точно так же группа людей, все лены которой глухие, могла бы сделать вывод о том, что мы общаемся друг с другом телепатически, когда разговариваем.
Если говорить об общении, то мы склонны считать само собой разумеющимся, что естественным образом это происходит при помощи звука, хотя мы также пользуемся зрением. Муравьи передают сообщения посредством прикосновений, шевеля своими антеннами. Пчёлы пользуются чем-то вроде пантомимы. Насколько нам известно, кальмары могут очень искусно подавать сигналы, управляя цветными узорами, которые переливаются на поверхности их тел в таких разнообразных формах, и даже возможно, что они могут делать это ночью и в тёмных глубинах океана, когда заставляют свою кожу светиться движущимися флуоресцентными узорами.
Всё это должно заставить нас мыслить значительно шире, а также проявлять осторожность в попытках представить себе, как могло бы вести себя достаточно разумное существо с другой планеты.

9. Несколько правил логических выводов

Разумеется, существуют некоторые принципы, которые могут помочь нам судить о том, какие типы жизни могли бы сложиться на планете с известными температурой, массой и составом. Чем меньше и менее благоприятной будет территория планеты, пригодная для процветания жизни, и чем меньше времени прошло с тех пор, как на ней могла зародиться жизнь, тем менее развитой и менее разнообразной она будет, и это неизбежно. Опять же, чем больше масса планеты и, следовательно, сила её притяжения, тем более низкорослыми и коренастыми будут населяющие её наземные животные, чтобы у них была возможность выдерживать свой собственный вес, тогда как в противоположном случае меньшая гравитация будет способствовать развитию более стройного телосложения. Однако более сильная гравитация скорее сопровождалась бы непропорционально плотной атмосферой, даже по отношению к весу предметов, и поэтому она была бы благоприятной для развития полёта и, возможно, даже для появления похожих на аэростаты подъёмных органов, выделяющих водород или метан. Однако мы должны помнить, что для водных форм значение силы тяжести относительно невелико, поскольку вода имеет свойство поддерживать их.
На Земле большинство высших достижений среди животных, и в большей степени среди растений, было сделано в более разнообразных и изменчивых условиях, которые складываются на суше. И всё равно жизнь должна была зародиться в воде. Следовательно, при прочих равных условиях более высокий уровень развития жизни будет наблюдаться на тех планетах, где есть значительные площади как воды, так и суши.
Однако такие планеты могли бы быть чем-то весьма исключительным, если бы несколько устаревшая в настоящее время гипотеза, согласно которой наши огромные океанские бассейны берут своё начало в событии отрыва Луны от земной коры в районе Тихого океана под действием солнечных приливов в древние времена, всё-таки оказалась верной. Ибо тот же самый процесс, который выкопал океанские бассейны, должен был, в противоположности этому, сделать материки высокими и сухими. Однако к катаклизму вроде описанного здесь могли привести лишь некие очень точные количественные соотношения между массами Земли и Солнца и периодом вращения Земли вокруг своей оси. Как полагал сэр Джордж Дарвин, его расчёты показывают, что в данном случае необходимые соотношения действительно соблюдались. Но если это так, то вне Земли событие такого рода могло случиться очень редко. Следовательно, если это действительно то, что обычно нужно для образования материков, то они должны существовать на очень немногих планетах. Спутники других планет нашей Солнечной системы почти наверняка сформировались иным образом. Таким образом, в соответствии с этой теорией, жизнь на подавляющем большинстве планет была бы ограничена водными видами, плюс теми, которые обладали радикальными инновациями, позволявшими им (как летучим рыбам) взлетать над водой или (как аргонавтам или массам морских водорослей) образовывать поплавки для себя или для связанных с ними живых организмов.

10. Как насчёт разумной жизни вне Земли?

Мы можем быть уверены, что в любом мире в ходе конкурентной борьбы высших животных за существование успешность работы их сенсорных и координационных систем будет играть важную роль в определении успеха в этой борьбе. Ведь чем успешнее работают эти системы, тем больше вероятность того, что животные будут совершать телодвижения, которые позволят им лучше использовать возможности, предоставляемые окружающей средой, и лучше защищаться от её опасностей. Таким образом, благодаря сохранению мутаций, полезных в этих отношениях, их нервная система и органы чувств будут проявлять тенденцию к накоплению последовательного ряда улучшений, в том числе рефлексов и инстинктов, результатом работы которых оказываются всё более приемлемые реакции.
Однако, как мы знаем из эволюции поведения в нашем собственном мире, если нервная система устроена таким образом, что позволяет видоизменять эти реакции в соответствии с личным опытом индивида, можно получить множество дополнительных преимуществ. Этот процесс, неврологическая основа которого ещё не понята (хотя говорят, что его результаты можно в какой-то степени имитировать на некоторых искусственно созданных компьютерах), на более низких уровнях обозначается как «научение», а по мере повышения уровня его развития – как «ассоциация», «сознательное обучение» и, наконец, «разум».
Сложно судить о том, сколько инноваций требуется для создания зачатка механизма, который позволяет проявляться научению.
Ведь мы не знаем, на какой именно из нижних ступеней развития нашей животной жизни оно возникло, и потому не знаем, сформировалось ли оно лишь один раз, или возникало многократно. Однако там, где оно находится в зачаточном состоянии, как у некоторых червей, оно, по-видимому, использовалось настолько слабо, что вряд ли закрепилось бы в ходе эволюции, если только в это время не происходило его довольно простое развитие. В любом случае, мы знаем, что по мере продолжения эволюции в нескольких совершенно разных линиях животных, которые мы можем назвать прогрессивными, степень развития научения поднялась на гораздо более высокий уровень. К ним, в частности, относились линии с членистыми придатками (а именно, ракообразные, насекомые и группа пауков), активные моллюски, снабжённые щупальцами (кальмары и осьминоги), и, разумеется, наша собственная группа позвоночных. Если принимать во внимание эти множественные случаи параллельного развития, каждый из которых весьма заметен, представляется весьма вероятным, что в процессе эволюции высокоорганизованных, более активных животных практически в любом мире сформируются ассоциация, обучение и, наконец, разум.
Даже такие высокие уровни понимания вроде тех, о которых свидетельствуют выполнение конструктивных операций, хорошо подходящих к индивидуальным ситуациям, использование неживых материалов в качестве инструментов и умение предвидеть в процессе планирования, на этой Земле присущи отнюдь не только человеку или исключительно млекопитающим или позвоночным. Чтобы отбросить эту мысль, нам нужно всего лишь обратить внимание на строительную деятельность бобров, на то, каким образом некоторые птицы строят своих гнёзда, а некоторые пауки – плетут паутину, на те стратегии, которые используют волки, лисицы и еноты, когда охотятся и уходят от преследования, на то, как оса иногда выбирает камешек, а затем утрамбовывает им землю над своим гнездом, или на умение осьминога бросать камешек между открытыми створками раковины двустворчатого моллюска, чтобы после этого он мог безопасно просунуть внутрь своё щупальце и извлечь мягкое тело. Во всех этих действиях есть нечто гораздо большее, чем просто инстинкт.
Однако среди всех филогенетических линий, существующих на Земле, только в нашей собственной разум продвинулся достаточно далеко, чтобы позволить осуществлять сложную коммуникацию, и в это же самое время общественные чувства развились настолько хорошо, что итогом этого всего стала ещё более успешная передача научения и навыков через личный пример и наставления от отдельных людей к их товарищам, от старших к младшим. Это процесс, который в целом мы называем «культурной эволюцией», поскольку он всё продолжается и продолжается. Иными словами, биологическая эволюция должна пройти очень долгий путь, прежде чем данные природой умственные способности в сочетании с социальностью достигнут такого уровня, который позволит осуществить социальный прогресс, дающий начало цивилизации и, в конечном счёте, науке. Однако я убеждён, что, если человек исчезнет, какое-то существо вроде одного из тех, что я назвал, в итоге преуспеет в достижении этого уровня собственными силами. Но пока человек здесь, он держит эту дверь закрытой для него.
В случае другой планеты, где условия так же благоприятны для жизни животных, как на нашей собственной, есть все основания ожидать, что за сопоставимый период эволюция привела бы к появлению умственных способностей такого же высокого уровня, как у наших собственных самых смышлёных животных, и что со временем кто-нибудь из них перешагнул бы через порог, за которым начинается царство культуры, цивилизации и науки. Как мы уже видели, по своему телосложению или физиологии такое существо могло бы и не быть чем-то похожим на человека или даже на позвоночное животное. Более того, в разных мирах у него, несомненно, были бы самые разнообразные варианты облика, типа поведения и естественных методов обмена информацией (хотя у него наверняка было бы несколько таких методов). Представление о нём как о возможно двуногом существе демонстрирует наивный эгоизм, хотя у него наверняка были бы управляемые придатки, которые были бы освобождены от двигательной нагрузки. Однако если говорить о его разуме, то, несмотря на своё независимое происхождение, он, несомненно, обладал бы способностью к достижению значительного взаимопонимания с нашим собственным разумом, поскольку и тот, и другой эволюционировали для того, чтобы извлекать пользу из взаимодействия с миром, в котором действуют одни и те же физико-химические и общебиологические принципы.
Будет ли он в большинстве случаев опережать нас в развитии цивилизации, знаний и техники, или же отставать от нас? Это вопрос, на который, как покажет небольшое рассуждение, ответить легче, чем может показаться на первый взгляд.
Для начала давайте вспомним, что известные окаменелости свидетельствуют о том, что клеточная протоплазменная жизнь существовала на нашей Земле более двух с половиной миллиардов лет назад. Однако люди с культурой, находящейся на более высоком уровне, чем культура собирательства, существуют, судя по всему, не более 12 000 лет. Таким образом, это всего лишь одна двухсоттысячная часть или даже меньше от всего времени, которого потребовала наша биологическая эволюция. Но астрономические данные указывают на то, что наши Солнце и Земля, вероятно, продолжат существовать, сохраняя примерно такие же температуру и с прочие естественные физико-химические условия, как и в настоящее время, значительно дольше двух с половиной миллиардов лет в будущем. Таким образом, если человек будет мудро использовать свои великие дары, он, вероятно, сможет продолжать своё шествие, как минимум, до тех пор, пока на Земле ещё существует жизнь. В течение всего этого времени у него была бы возможность продолжать в контролируемом темпе прогрессивное развитие знаний, техники, того, что касается его внутреннего существа и социальных отношений. Несомненно, он также охватил бы этим прогрессом и свою собственную генетическую структуру, что стало бы результатом его собственного свободного выбора. Этот генетический прогресс, в свою очередь, позволил бы ему выйти на ещё более высокий уровень цивилизации и контроля над окружающим миром и самим собой.
Теперь, если, согласно выводам некоторых астрономов, множество звёзд и планет в нашей галактике значительно моложе, а многие другие значительно старше нашего Солнца, причём возраст нашего Солнца близок к среднему, легко увидеть, что, если бы миры, в которых есть жизнь, распределялись по возрасту аналогичным образом, среди них было бы примерно столько же таких, которые старше и моложе нашего. Если бы при этом их средний возраст составлял около пяти миллиардов лет, как у нашего, а разброс их возрастов был бы таков, что средняя его разница между двумя выбранными наугад мирами составляла бы один миллиард лет, мы могли бы увидеть, что чаще всего другой мир, в котором есть жизнь, отставал бы от нашего на миллиард лет или обгонял бы его на миллиард лет. Отставание на миллиард лет, вероятно, вернуло бы нас примерно к уровню медуз, но если они на миллиард лет впереди нас – кем бы ОНИ были? В свете этих соображений обнаружение планеты, высшая форма жизни на которой соответствовала бы какому-то шагу между нашей зарождающейся цивилизацией 12 000 лет назад и цивилизацией, обогнавшей нас в развитии на 12 000 лет, было бы равносильно удаче вытянуть одно счастливое число из восьмидесяти тысяч. Ибо этот отрезок времени в 24 000 лет составляет лишь одну восьмидесятитысячную часть от отрезка времени в два миллиарда лет – по миллиарду лет в любом направлении, – и с ним мы, вероятнее всего, будем иметь дело.
Иными словами, лишь на одной из 80 000 планет, где есть жизнь, мы, вероятно, обнаружим её на стадии, когда цивилизация вообще будет сопоставима с нашей (хотя лично я не стал бы считать цивилизацию, опережающую нас всего на тысячу лет, «сопоставимой»). В половине остальных миров жизнь ещё не достигла бы не только уровня цивилизации, но и уровня какой-либо культуры вообще. Но в другой половине она опережала бы нашу цивилизацию настолько далеко, что сравнение с ней привело бы нас в изрядное замешательство. О том, что означал бы для нас такой контакт, можно было бы рассуждать очень долго, но это не принесло бы нам особого удовлетворения.

11. Почему мы не нашли никаких ИХ следов?

Однако в этой музыке есть одна очень неприятная нотка. Если в нашей галактике действительно существует так много миллионов миров, обитатели которых настолько опередили нас в развитии, то почему никто из них ещё не поселился здесь или, как минимум, не оставил нам какие-то свидетельства того, что они здесь побывали? Вполне очевидно, что вся наша жизнь – это ветви одного древа. Но всеобщий закон жизни – распространяться и обосновываться везде, где только можно. И хотя в настоящее время мы готовимся всего лишь к межпланетным полётам внутри нашей Солнечной системы, мы можем быть уверены, что сменится не так уж много поколений, когда мы будем готовы преодолевать даже куда более грандиозные расстояния между звёздами. Если ОНИ умеют делать всё это гораздо лучше, то почему они до сих пор этого не сделали?
Прежде чем закончить, давайте вкратце рассмотрим несколько самых очевидных возможных вариантов. Один из них заключается в том, что физико-химическая организация, которая делает возможным научение того типа, который в дальнейшем может быть преобразован в разум, представляет собой, в конечном счёте, крайне маловероятную комбинацию мутаций. Согласно этому мнению, на Земле это случилось лишь однажды, и разум всех уже упомянутых разнообразных форм высших животных действительно восходит к этому единому началу. Если смотреть с этих позиций, то это событие было бы настолько исключительным, что оно случилось бы только лишь на нашей планете или, самое большее, лишь на очень немногих планетах из несметного множества тех, на которых существует жизнь.
Есть ещё циники, консерваторы и люди старшего поколения, которые утверждают, что расстояния между звёздами на самом деле слишком велики, чтобы их можно было преодолеть даже усилиями самых бесстрашных исследователей, готовых пожертвовать жизнями нескольких поколений на пути к ним. Мы и сами готовы признать, что мечта о том, чтобы превзойти скорость света – это почти наверняка такая же пустая фантазия, как и мечта о вечном двигателе. А время, необходимое для путешествия с меньшей скоростью, представляет непреодолимую трудность для этих возражающих. Кто-нибудь может также утверждать, что космические лучи слишком разрушительны (хотя, если бы человек располагал достаточной энергией, он мог бы послать тело достаточно массивное, чтобы обеспечить достаточную защиту). А что касается других опасностей, то мы, по их словам, просто ещё не обнаружили их.
Другая точка зрения заключается в том, что разумное существо, достигнув достаточно прогрессивной ступени развития, неизбежно уничтожает себя, если не в результате массовых войн или пренебрежения генетикой, то, возможно, из-за впадения в нездоровое самодовольство, когда оно подводит философскую базу под отсутствие мотивации продолжать своё распространение или даже своё существование. Или же оно могло бы сконструировать настолько совершенных роботов, что они в итоге взяли бы над ним верх, но при этом были бы лишены какой-либо потребности в неограниченном продолжении существования и распространении, что характерно для жизни как таковой.
Все эти интерпретации пессимистичны по своей сути, поскольку они ставили бы ограничения перед нами, равно как перед другими формами жизни. С другой стороны, существует оптимистичная возможность (какой бы невероятной она ни была) того, что мы случайно опередим кого-либо ещё или, по крайней мере, кого-либо из тех, кто живёт достаточно близко к нам, чтобы уже добраться до нас. В поддержку этой идеи было высказано предположение о том, что наше собственное Солнце, хотя и близко не входит в число старейших звёзд, является одной из старейших звёзд в том третьем или четвёртом поколении, которое уже само по себе поставляет достаточное количество тяжёлых элементов, нужных для того, чтобы такая активная жизнь, как наша, стала возможной. В этом случае в ходе эволюции у нас было бы преимущество перед другими, и мы прилетим к ним раньше, чем они прилетят к нам, но им нечему будет нас научить, кроме того, чему мы можем научиться, изучая их нашими собственными усилиями.
И в заключение, давайте вспомним ещё одно обстоятельство, которое могло бы дать нам преимущество перед ними.
Если в большинстве своём те планеты, которые могли бы поддерживать существование обильной жизни, обладают довольно ровными очертаниями, как у Марса, и получают значительные перепады уровня поверхности, необходимые для того, чтобы отделить материки от океанов, лишь благодаря такому катаклизму, который Джордж Дарвин изобразил в виде предполагаемого отрыва нашей Луны, то почти все остальные планеты почти полностью покрыты водой. Если бы так было на нашей Земле, то, как мы уже отметили ранее, у многих из наших высших форм жизни, которые являются наземными, ещё не появилось бы возможности эволюционировать. В соответствии с этими же рассуждениями, на других планетах, где не было материков, эволюция также протекала бы с задержкой. Будет ли такая задержка достаточной для того, чтобы даже те, кто старше нас на один или два миллиарда лет, не смогли достигнуть нашего нынешнего уровня развития, – это другой вопрос, размышления над которым в настоящее время были бы безрезультатными.
Каким бы ни был ответ, я верю, что когда-нибудь – не пройдёт и тысячи лет! – мы его узнаем. А пока у нас будет много дел. Давайте, всё же, позаботимся о том, чтобы не использовать эти новые великие силы и новые открытия для взаимного уничтожения. Ещё давайте позаботимся о том, чтобы сохранить тот дух свободного исследования, свободного выражения мнений, свободной критики и гуманистического сознания, который должен позволить нам бросить вызов космосу, не теряя своих человеческих качеств, когда речь идёт о наших важнейших ценностях.
На данный момент мы вполне можем взять на вооружение девиз канзасских пионеров, который позже также использовали британские лётчики во время Второй мировой войны: “Per aspera ad astra”, что означает (в достаточно вольном переводе) «Вперёд, сквозь трудности, к звёздам».

Оригинал статьи в формате PDF

Перевод на русский язык: Волков П. И.
г. Владимир, 2025 г.