Жизнь продолжается

Там есть кто-нибудь?

В раннем детстве я прочитал фантастический роман Г. Уэллса «Первые люди на Луне». Два человека, Кейвор и Бедфорд, приземлились в пустом и на вид безжизненном лунном кратере перед рассветом. Затем, когда встает солнце, они понимают, что там есть атмосфера, замечают лужи и ручьи, а потом и маленькие кругляши. Один из круглых объектов, прогретый солнцем, раскрывается, и появляется зеленый росток.

– Это семена, – шепчет Кейвор. – Жизнь!

Друзья поджигают обрывок бумаги и выбрасывают его на поверхность Луны. Он вспыхивает, выпускает струйку дыма; ясно, что атмосфера, хоть и разреженная, богата кислородом и может поддерживать известную нам жизнь.

Так Уэллс оценивал предпосылки жизни: вода, солнечный свет (источник энергии) и кислород. «Утро на Луне», восьмая глава романа, стала моим первым введением в астробиологию.

Даже во времена Уэллса понимали, что большинство планет нашей Солнечной системы непригодны для жизни. Единственным возможным суррогатом Земли был Марс – планета разумного размера, на стабильной орбите, не слишком удаленной от Солнца; и интервал температур на поверхности говорил о возможном присутствии воды в жидком состоянии.

Но вот свободный кислород – как он мог оказаться в атмосфере планеты? Что предотвратит его поглощение железной рудой и другими жадными на кислород химикатами, если только он не подкачивается в громадных количествах – чтобы хватило и на окисление минералов на поверхности, и на атмосферу?

Должно быть, атмосферу Земли насытили кислородом сине-зеленые водоросли, или цианобактерии – этот процесс занял больше миллиарда лет. Цианобактерии изобрели фотосинтез: улавливая энергию солнца, они могли из углекислого газа (в избытке присутствовавшего в ранней атмосфере Земли) и воды создавать сложные молекулы – сахара, углеводы, – из которых по необходимости получали энергию. Свободный кислород являлся побочным продуктом этого процесса, он и определил будущее течение эволюции.

Хотя свободный кислород в атмосфере планеты может служить безошибочным индикатором жизни и его присутствие легко засечь по спектру внесолнечной планеты, все же он – не обязательная предпосылка. Планеты, в конце концов, начинали без свободного кислорода и могут обходиться без него всю жизнь. Анаэробные организмы существовали до появления доступного кислорода, чувствуя себя как дома в атмосфере ранней Земли; они превращали азот в аммиак, серу – в сероводород, углекислый газ – в формальдегид и так далее (а из формальдегида и аммиака бактерии могли создавать все необходимые органические соединения).

Возможно, на каких-то планетах нашей Солнечной системы и других систем, где в атмосфере нет кислорода, тем не менее, обитают анаэробные микроорганизмы. И такие анаэробы не обязательно живут на поверхности планеты; они могут найтись в глубине (в жерлах вулканов и котлах кипящей серы), как находятся сегодня на Земле, не говоря уже о подземных океанах и озерах (считается, что такой подземный океан существует на спутнике Юпитера – Европе; он заперт под коркой льда толщиной в несколько миль, и его изучение – одна из приоритетных задач астробиологов в этом веке. Забавно, что Уэллс в романе «Первые люди на Луне» представил зарождение жизни в море – в центре Луны – с последующим распространением до негостеприимной периферии).

Неясно, должна ли жизнь «развиваться», должна ли происходить эволюция, если существует удовлетворительный статус-кво. Например, плеченогие, брахиоподы, сохранились практически неизменными с самого появления еще в кембрийский период – более пятисот миллионов лет назад. Однако организмам, похоже, свойственно стремление к более высокой организации и более эффективному сохранению энергии, по крайней мере, когда условия окружающей среды резко меняются, как это было перед кембрийским периодом. Есть данные, что первые примитивные анаэробы были прокариотами: маленькими, простыми клетками, обычно окруженными оболочкой, но без всякой внутренней структуры.

Прокариоты, хоть и примитивные, были весьма непростыми организмами, с замечательными механизмами наследственности и метаболизма. Даже простейшие вырабатывали более пяти сотен белков, а ДНК насчитывала не менее полумиллиона пар оснований. И наверняка этим организмам предшествовали еще более примитивные формы жизни.

Возможно, как предположил физик Фримен Дайсон, существовали прогеноты, способные к метаболизму, росту и делению, но не имеющие генетического механизма для точного воспроизведения. А до них миллионы лет шла чисто химическая, добиологическая эволюция: синтез, эпоха за эпохой, формальдегида и цианида, аминокислот и пептидов, аминокислот и самовоспроизводящихся молекул. Возможно, эти реакции происходили в везикулах, каплях, появлявшихся при встрече жидкостей с большой разницей температуры, как могло случаться у геотермальных океанских источников архейского моря.

Однако постепенно – с ледниковой неторопливостью – прокариоты усложнялись, обретали внутреннюю структуру, ядро, митохондрии и так далее. Микробиолог Линн Маргулис предположила, что эти сложные так называемые эукариоты появились, когда прокариоты начали присоединять других прокариотов к своей клетке. Присоединенные организмы вначале работали по принципу симбиоза, а позже стали важными органеллами своего хозяина, позволив получившемуся организму утилизировать то, что прежде было опасным ядом: кислород.

Два исключительных эволюционных перехода в ранней истории жизни на Земле – от прокариотов к эукариотам, от анаэробов к аэробам – заняли почти два миллиарда лет. И потребовалась еще тысяча миллионов лет, прежде чем жизнь перестала быть микроскопической и появились первые многоклеточные организмы. Так что, если история Земли чему-то учит, то не следует надеяться найти высшие формы жизни на молодых планетах. Даже если жизнь и появилась, и все идет хорошо, эволюционным процессам потребуются миллиарды лет до многоклеточной стадии.

Более того, все эти «стадии» эволюции – включая путь до разумных, сознательных существ от первых многоклеточных – противоречат исчезающе малым вероятностям, как показали Стивен Джей Гулд и Ричард Докинз, каждый по-своему. Гулд говорит о жизни как о «славной случайности»; Докинз сравнивает эволюцию с «восхождением на гору Невероятности». Начавшись, жизнь подвергается опасностям разного рода: от метеоров и извержений вулкана до глобального потепления или ледникового периода; от тупиковых ветвей эволюции до таинственных массовых вымираний; и наконец (если до этого дойдет), от зловещих склонностей одного вида, такого, как мы сами.

В некоторых наиболее древних горах Земли встречаются микроископаемые – в горах, которым больше трех с половиной миллиардов лет. Значит, жизнь возникла в первые сто-двести миллионов лет после того, как Земля остыла достаточно, чтобы появилась вода в жидком состоянии. Такая ошеломительная быстрота заставляет предположить, что жизнь возникает охотно, возможно, неизбежно, при появлении необходимых физических и химических условий.

Но можно ли говорить с уверенностью о «землеподобных» планетах, или Земля уникальна в физическом, химическом и геологическом смыслах? И даже если где-то есть «пригодные для обитания» планеты, каковы шансы на то, что возникнет жизнь, требующая тысяч физических и химических совпадений и обстоятельств?

Мнения по этому вопросу разнятся необычайно. Биохимик Жак Моно рассматривал жизнь как фантастически невероятный случай, который вряд ли повторится где-то еще во Вселенной. В книге «Случайность и необходимость» он пишет: «Вселенная не была беременна жизнью». Другой биохимик, Кристиан де Дюв, не согласен; он считает, что возникновение жизни детерминировано значительным количеством шагов, большинство из которых «весьма вероятны в сложившихся условиях». В самом деле, де Дюв считает, что не только одноклеточные организмы, но и сложная, разумная жизнь существует во Вселенной на триллионах планет. И какую нам выбрать из этих совершенно противоположных, но теоретически обоснованных позиций?

В самом деле, жизнь на Земле могла изначально появиться откуда угодно. Мы знаем по образцам, доставленным миссиями «Аполлона», что на Луне встречаются в значительных количествах метеоры с Земли и Марса. На Земле, пожалуй, тысячи метеоритов с Марса. Понятие о «метеоритных камнях, несущих семена жизни» ввел лорд Кельвин в 1871 году, а идея о свободных спорах, дрейфующих в космосе и несущих жизнь на другие планеты («панспермия»), была выдвинута шведским химиком Сванте Аррениусом через несколько лет (и воскрешена в двадцатом веке Френсисом Криком и Лесли Орджелом, а также Фредом Хойлом). Идею признавали невозможной дольше века, а сейчас она снова в центре обсуждения. Ведь очевидно, что внутренности крупных метеоров не разогреваются до стерилизующих температур, так что споры бактерий и другие стойкие формы могли бы, в принципе, выжить там, защищенные телом метеора не только от жара, но и от губительной радиации. Метеоры разлетались во всех направлениях в период Поздней тяжелой бомбардировки четыре миллиона лет назад. Куски Земли запускались в космос, как и куски Марса и Венеры, которые могли быть в то время гостеприимнее к жизни, чем сама Земля.

То, что нам требуется, что необходимо, – это четкое доказательство жизни на другой планете или небесном теле. Очевидный кандидат – Марс: он был в свое время влажным и теплым, с озерами и гидротермальными источниками, и возможно, с запасами глины и железной руды. Искать нужно именно в таких местах, и, если будет доказано, что на Марсе существовала жизнь, тогда нам необходимо узнать главное: возникла ли она там, или была занесена (что вполне возможно) с юной, бурлящей, вулканической Земли. Если мы сможем определить, что жизнь возникла на Марсе независимо (если на Марсе были когда-то нуклеотиды ДНК, отличные от наших), мы сделаем невероятное открытие – оно перевернет наши взгляды на Вселенную и позволит считать ее, по словам физика Пола Дэвиса, «биодружественной». Это поможет нам рассчитать вероятность обнаружения жизни в других местах, а не тонуть в море данных, разрываясь между полюсами неизбежности и уникальности.

За последние несколько десятилетий жизнь была обнаружена в совершенно неожиданных местах: например, в гидротермальных «черных курильщиках» в океанских глубинах, где организмы процветают в условиях, прежде считавшихся биологами совершенно смертельными. Жизнь гораздо терпеливее, гораздо пластичнее, чем мы считали прежде. И теперь мне представляется вполне возможным, что микроорганизмы или их останки будут обнаружены на Марсе или, возможно, на спутниках Юпитера и Сатурна.

Кажется менее вероятным – на несколько порядков, – что мы обнаружим свидетельства высокоорганизованных, разумных форм жизни, по крайней мере, в нашей Солнечной системе. Впрочем, кто знает? При громадности и возрасте Вселенной, при бессчетном количестве звезд и планет, а также при нашей радикальной неопределенности в отношении происхождения жизни и эволюции, нельзя отбрасывать и такую вероятность. И хотя скорость эволюционных и геохимических процессов невероятно мала, технический прогресс стремителен. Кто может сказать (если человечество выживет), на что только мы не будем способны, чего только не откроем в следующую тысячу лет?

Сам я, поскольку не могу ждать, временами обращаюсь к научной фантастике; и не в последнюю очередь – к любимому Уэллсу. Хоть и написанная сотню лет назад, глава «Утро на Луне» несет свежесть нового рассвета и остается для меня, как и при первом прочтении, самым поэтичным описанием встречи с чужой жизнью.