| |
 |
Часть 2
О более или менее неизвестном
А
О другой жизни
Глава 20. Наука в поисках предмета изучения (1)
(1) впервые опубликовано в New York Times Magazine за май 1965 года
Все, наверное, слышали анекдот о том, что сейчас производят столько замечательных лекарств, что для некоторых из них даже и болезни-то нет. «Лекарство без болезни» - именно в таком положении находится сейчас и новая наука экзобиология, «наука без предмета изучения».
Само слово «экзобиология» придумал американский биолог, нобелевский лауреат Джошуа Ледерберг. Слово «экзо» в переводе с греческого означает «вне», «снаружи», а сама наука с таким названием посвящена изучению внеземных форм жизни.
Каких еще внеземных форм жизни?
Неизвестно. Мы не знаем о существовании ни одной внеземной формы жизни, мы лишь подозреваем, что они могут существовать. Должны же быть в космосе другие звезды, подобные нашему Солнцу, вокруг которых кружатся планеты, подобные нашей Земле? И каковы формы жизни, обитающие на этих планетах? Они – точно такие же, как мы? Или лишь немного похожи на нас? Или вообще непохожи на нас? Или даже невообразимы?
Ничего этого мы не знаем.
Даже в нашей Солнечной Системе может иметься жизнь – на Марсе, скажем, или на Луне. Если это так, то какова она?
И этого мы не знаем.
Но размышлять мы можем совершенно свободно, и если реальных объектов для изучения у нас перед глазами нет, то придется обойтись рассуждениями на основе имеющихся в науке представлений. В этом смысле, Ледерберг – экзобиолог, как и астрономы Уильям Синтон из Лоуэллской обсерватории, Стефен Доул из корпорации Рэнд, и Карл Саган из Гарвардской Обсерватории, или химик Гарольд Юри из Калифорнийского Университета.
Доул, к примеру, в своей книге «Планеты, пригодные для человека» приходит к выводу (см. гл. 22), что в одной лишь нашей галактике имеется, по всей вероятности, около 640 000 000 обитаемых планет земного типа (а в других галактиках их может быть много миллиардов).
Саган идет еще дальше; он считает правдоподобным, что около 1 000 000 планет в одной лишь нашей галактике обитаемы не просто живыми существами, но существами разумными, создателями развитых цивилизаций. Он даже выдвинул предположение, что представители разумных инопланетных форм жизни в далеком прошлом посещали Землю, и цитирует легенду о Вавилоне в доказательство того, что цивилизация была основана многомудрыми существами нечеловеческого происхождения.
Но на чем же можно основывать подобного рода рассуждения, если даже начать-то не с чего, если в нашем распоряжении нет даже малейшей частички внеземной жизни?
В ответ можно сказать, что нам есть с чего начать. Нам известна как минимум одна планета, сплошь пронизанная жизнью – это наша собственная планета. Конечно, в определенном смысле рискованно и в крайней степени эгоцентрично делать какие-то глобальные выводы вселенского масштаба, основываясь на данных всего лишь одной малозначительной планеты, но существует вполне убедительная аргументация в пользу именно такого подхода.
Во-первых, с химической точки зрения, Земля – достаточно заурядная планета. Астрономы, изучая состав звезд и межзвездной материи по составу поглощаемого и отражаемого ими света, выработали уверенное представление об относительной распространенности во вселенной тех или иных веществ.
Больше всего во вселенной легких газов, водорода и гелия. Сила притяжения Земли во время формирования планеты была слишком мала, а температура на ней – слишком велика, чтобы эти два газа могли удержаться здесь. По той же причине мы утратили и еще несколько газов, например – неон и аргон, но в остальном строение Земли по природе своей и по относительному содержанию химических элементов не отличается от строения вселенной в целом.
Наша Земля – обычная, типичная планета. Она не состоит из каких-то редких элементов, случайное и нестандартное сочетание которых могло бы сделать ее уникальным плацдармом для зарождения жизни. На самом деле, если где-то в космосе нам попадется планета, масса и температура которой будут схожи с земными, то следует ожидать, что и по химическому строению она будет схожа с Землей.
Итак, если нам попадется такая планета – с встрече с какими живыми существами на ней нам готовиться? Чтобы дать ответ на этот вопрос, надо сначала разобраться, какие вообще могут быть живые существа.
По всей Земле обитает принципиально только одна форма живых существ. В основе всего живого, от простейшего вируса до огромнейшего кита или красного дерева, лежат белки и нуклеиновые кислоты (см. гл. 6). Все эти живые существа используют одни и те же витамины, в их организмах происходят одни и те же химические реакции, энергия высвобождается и используется одинаковыми способами. Все живое движется одним и тем же путем, как бы ни различались между собой в подробностях различные биологические виды.
Более того, жизнь на нашей планете зародилась в море, и живые существа состоят ровно из тех химических элементов, которые в изобилии представлены (или были представлены) именно в морской воде. Нет в химическом составе живых существ никаких таинственных ингредиентов, никаких редких или волшебных первоэлементов, для обретения которых понадобилось бы очень маловероятное совпадение.
На любой планете с массой и температурой, как у Земли, тоже следует ожидать наличия океанов из воды с раствором того же типа солей. Соответственно, и зародившаяся там жизнь будет иметь химический состав, сходный с земной живой материей. Следует ли из этого, что и в дальнейшем своем развитии эта жизнь будет повторять земную?
Вот тут точно уверенными быть нельзя. Из одних и тех же химических элементов можно собрать множество различных сочетаний. Не исключено, что в молодости нашей планеты, на самой заре зарождения жизни, в первобытном океане плавали тысячи принципиально самых разных живых форм. Допустим, что одна из них победила все остальные в конкурентной борьбе, и тут уже нельзя отрицать вероятность того, что это произошло по чистой случайности. А теперь единственность ныне существующей жизни может натолкнуть нас на ложный вывод, что именно такое строение живой материи является неизбежным.
Да, возможно, так и было. Но все имеющиеся у нас данные пока что свидетельствуют о противоположном. В 1950-х и 1960-х гг. химики пытались искусственно повторить те условия, которые преобладали на первобытной Земле, и собственными глазами наблюдали спонтанное формирование сложных молекул из простых веществ (см. гл. 9).
Этими сложными молекулами оказались знакомые вещества, из которых и состоит наш организм: аминокислоты - кирпичики, из которых строятся белки, нуклеотиды – строительный материал для нуклеиновых кислот, порфириновые кольца – из них получаются хлорофилл и гемоглобин.
Все вещества, самостоятельно формирующиеся в системах, имитирующих первобытный океан, находятся на магистральном пути живой материи именно знакомого нам типа. Не было получено ни одного примера шага в сторону с этого пути. Может быть, когда-нибудь такой пример и будет получен, но с проведением каждого нового эксперимента вероятность этого события уменьшается все больше.
Стало быть, на любой планете, похожей на нашу, химическая основа жизни, скорее всего, будет такой же, как и на Земле. Оснований считать по-другому у нас нет. Более того, весь ход эволюции в целом должен быть таким же. Под давлением естественного отбора все доступные регионы планеты будут заполняться живыми существами, обретающими необходимые способности для адаптации в этих регионах. На Земле после зарождения жизни в море постепенно произошли колонизация пресных вод существами, способными сохранять соль, колонизация суши существами, способными сохранять воду, и колонизация воздуха существами, получившими способность к полету.
И на другой планете все должно произойти точно так же – и там будут действовать те же ограничения на отклонения. Ни на одной планете земного типа летающее существо не сможет вырасти больше определенного размера, так как его должен держать воздух; морское существо должно или иметь обтекаемую форму, или передвигаться медленно, и так далее.
Так что вполне разумно ожидать от инопланетных живых существ появления у них знакомых нам черт – просто из соображений рациональности. Двусторонняя симметрия «право-лево» тоже должна иметь место, как и наличие отдельно вынесенной головы с размещением там мозга и органов чувств. Среди последних обязательно должны быть световые рецепторы, аналогичные нашим глазам. Более активные живые формы так же должны употреблять в пищу растительные формы, и очень вероятно, что инопланетяне, так же, как мы, будут дышать кислородом – или поглощать его каким-то иным способом.
Короче говоря, инопланетные существа не могут быть совершенно непохожими на нас. Несомненно, впрочем, что в конкретных подробностях они будут от нас разительно отличаться: кто мог бы предсказать, скажем, облик утконоса до открытия Австралии или внешний вид глубоководных рыб до того, как люди смогли погрузиться до глубин их обитания?
Жизнь крайне изменчива в отношении множества мелких деталей. Несмотря на единую химическую базу и единое направление развития, количество возможных вариаций на тему настолько велико, что совершенно невероятно, чтобы, по странному совпадению, на другой планете реализовались в точности те же вариации, что и на Земле. Было бы странно ожидать, что инопланетянин будет выглядеть точно, как человек; более того, странно будет ожидать даже приблизительного сходства. И все же, у нас будет столько общего, что люди смело смогут считать такого рода инопланетян если не родными братьями, то двоюродными уж точно.
Однако, к сожалению, планет совсем уж земного типа в пределах досягаемости не наблюдается. В нашей Солнечной Системе только Венера имеет массу, близкую к земной, но температура на ней слишком высока, чтобы там могло зародиться что-то, хоть отдаленно напоминающее нашу жизнь. Марс, напротив, имеет температуру, не так сильно отличающуюся от нашей (в сторону похолодания), но масса его в десять раз меньше земной, и поэтому атмосферы так держится очень мало. На Марсе нет кислорода и почти нет воды.
Но так ли уж необходим для жизни кислород? Наличие этого газа в нашей атмосфере обусловлено, скорее всего, исключительно деятельностью зеленых растений (см. гл. 13). До появления зеленых растений кислорода в воздухе, скорее всего, вообще не было, и жизнь зародилась без него. Даже по сей день еще существуют некоторые бактерии, которым для жизнедеятельности не нужен кислород; более того, для некоторых их них кислород вообще смертелен. Видимо, эти бактерии – реликты живой материи докислородной эпохи.
Да, у нас нет свидетельств того, что в отсутствие кислорода возможно существование живых существ сложнее бактерий, но уверенно отрицать такую вероятность мы не можем. Правильнее всего будет признать, что если на Марсе и есть жизнь, то в условиях отсутствия кислорода она должна иметь крайне простые формы.
В начале 1960-х гг. многие очень надеялись на то, что на Марсе действительно есть какие-то простые растительные формы жизни. На этой планете наблюдаются зеленые пятна, очертания которых меняются в зависимости от времени года, как будто растительность то наступает, то отступает. Синтон исследовал отражаемый Марсом свет и сделал вывод о присутствии там химических веществ, похожих на имеющиеся в растениях. Ученые пробовали выращивать в «марсоподобных» условиях – холод, нехватка воды, отсутствие кислорода – некоторые из простейших форм земной растительной жизни, и те выжили! На самом деле, простые формы жизни – бактерии и грибки – выживали у ученых в лабораториях даже в условиях имитации куда более суровой атмосферы Юпитера, насыщенной ядовитыми метаном и аммиаком.
К сожалению, признаки марсианской жизни слишком расплывчаты, и полагаться на них нельзя. Синтон обнаружил, что отражаемый Марсом свет можно истолковать и без привлечения растительной жизни. Саган разработал теорию, объясняющую расширение и сжатие зеленых пятен также без упоминания о живой материи. И, что хуже всего, Mariner-IV, пролетая в июле 1965 года мимо Марса, сфотографировал поверхность этой планеты, и оказалось, что она испещрена кратерами. Наличие этих кратеров свидетельствует об отсутствии эрозии, а значит – о долгом отсутствии воды. Вероятность того, что на Марсе вообще когда-либо зарождалась жизнь, резко снизилась.
Но надежда еще теплится. Некоторые астрономы, и в их числе – Саган, до сих пор отстаивают версию о том, что на Марсе может иметься жизнь. Да, даже самые оптимистично настроенные сторонники этой гипотезы признают, что шансы невелики, но зато какие перспективы открыло бы перед наукой обнаружение жизни на Марсе! Если она будет обнаружена, пусть даже в простейшей форме, это будет огромный шаг вперед для экзобиологии.
Допустим, что базовое химическое строение марсианской жизни (если таковая существует) совпадает с нашим, что марсианская живая материя состоит также из белков и нуклеиновых кислот, а те – из тех же простейших строительных кирпичиков, что и на Земле. Тогда все наши выкладки о единственности пути любой живой материи получили бы фундаментальное подтверждение.
Или, наоборот, предположим, что марсианская биохимия окажется принципиально отличной от нашей. Это было бы еще лучше. В распоряжении ученых впервые оказалась бы живая материя, совершенно непохожая на все, что они до сих пор видели. В результате, сравнивая две абсолютно разных структуры, они могли бы получить неоценимые знания о природе жизни, как таковой.
В общем, ученые не хотят ждать, пока человек долетит до Марса и выяснит непосредственно на месте, есть там что-нибудь живое, или нет. Поэтому разработаны приборы, которые можно отправить на Марс в автоматическом режиме, чтобы произвести там пробы на наличие жизни. Такие исследования лежат в области «прикладной экзобиологии». Аппарат возьмет пробы марсианской пыли и грунта. Эти пробы, в которых, возможно, окажутся живые клетки, будут помещены в растворы солей и питательных веществ, способных поддерживать жизнь земного образца, а приборы будут отмечать и передавать на Землю данные о любых изменениях кислотности или прозрачности раствора. Или, возможно, за отслеживаемый параметр будет принято содержание углекислого газа или наличие ферментоспецифических реакций.
Наличие таких изменений было бы сильным свидетельством в пользу не только существования жизни на Марсе вообще, но и наличия у этой жизни тех же биохимических механизмов, что и у нас.
Но что, если никаких изменений так и не будет зафиксировано? Будет ли это означать, что на Марсе жизни нет? Или, что наш аппарат опустился в пустыне? Или что марсианские формы жизни не способны поддерживать свою жизнедеятельность на основе тех веществ, которые мы им предлагаем? Тут нельзя быть уверенными ни в чем. Придется ждать до тех пор, пока человек и в самом деле не окажется на Марсе.
Возможно, какие-то подсказки удастся получить с помощью Луны. На Луне мы окажемся через пару лет, и, хотя там, насколько нам известно, нет ни воздуха, ни воды, там все же может иметься жизнь. Остатки воздуха и воды могут задержаться во внутренних полостях луны или кратерах, где и могут быть обнаружены простые формы жизни. Если лунная жизнь окажется принципиально отличной от земной, то такой результат будет не менее удовлетворительным, чем будь он получен с Марса. (1)
(1) напомним на всякий случай, что человек действительно высадился на Луне в 1969 году, но никакой живой материи при этом обнаружено не было – прим. пер.
Если же окажется, что жизнь на луне имеет в основе своей ту же химическую структуру, что и жизнь на Земле, то значимость этого факта окажется еще под большим вопросом. Вполне может оказаться, что ее занесли туда уже приземлявшиеся ранее аппараты с Земли.
Более того, некоторые астрономы считают, что в далеком прошлом, когда Земля и Луна были гораздо ближе друг к другу а бомбардировка метеоритами была активнее, материя с одного из небесных тел могла попадать на другое. Юри недавно высказал предположение, что на Луну попало в свое время достаточно много воды с Земли, чтобы там могло образоваться на короткий срок некоторое количество озер. В таком случае Луна могла оказаться засеянной жизнью с Земли за множество эпох до начала космической программы, и для того, чтобы получить действительно экзобиологические данные, придется ждать полета на Марс.
Однако, несмотря на все вышеприведенные рассуждения, мы вынуждены вернуться к изначальному постулату: в настоящий момент у экзобиологии полностью отсутствует предмет для изучения. Все, что мы можем делать – это теоретизировать, пусть убедительно, но пока безосновательно.
Многие биологи (особенно – известный гарвардский зоолог Джордж Гейлорд Симпсон, большой любитель фантастики и человек, никак не страдающий отсутствием воображения и Теодозий Добжанский из Университета Рокфеллера, человек исключительного интеллектуального дарования) уже выходят из себя по поводу излишнего, на их взгляд, энтузиазма науки, до сих пор не имеющей никакого реального содержания.
Так что, несомненно, экзобиологии должны действовать постепенно, шаг за шагом.
Шаг 1: выработать прочную базу, основываясь на единственном известном нам типе жизни – земном;
Шаг 2: опробовать свои осторожные выводы на материале, полученном на Луне и на Марсе, когда дотуда доберется или сам человек, или соответствующие цели исследования приборы;
Шаг 3… хотя нет, давайте сначала лучше дождемся выполнения шага 2.
<<... предыдущая стр. :: следующая стр...>>
п»ї1 :: 2 :: 3 :: 4 :: 5 :: 6 :: 7 :: 8 :: 9 :: 10 :: 11 :: 12 :: 13 :: 14 :: 15 :: 16 :: 17 :: 18 :: 19 :: 20 :: 21 :: 22 :: 23 :: 24 :: 25 :: 26 :: 27 :: 28 :: 29 :: 30 :: 31 :: 32 :: 33 :: 34 :: 35 :: 36 :: 37 :: 38 :: 39 :: 40 :: 41
| |
| |
|
|
|
