home | login | register | DMCA | contacts | help | donate |      

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


my bookshelf | genres | recommend | rating of books | rating of authors | reviews | new | форум | collections | читалки | авторам | add

реклама - advertisement



9. Почему микробы господствуют в Галактике

За пределами Солнечной системы существует жизнь, более или менее похожая на нашу. Специалисты считают, что по крайней мере некоторые планеты, похожие на Землю, должны быть обитаемыми, а таких планет достаточно в звездных системах, расположенных в радиусе ста световых лет от Солнца. Прямые доказательства наличия или отсутствия внеземной жизни могут появиться достаточно скоро, вероятно, в течение ближайших десяти-двадцати лет. Они будут получены методом анализа спектра звездного света, проходящего через атмосферы интересующих нас планет. Если ученым удастся обнаружить молекулы газа с «биологическими признаками», которые могут быть только результатом жизнедеятельности организмов (либо такие молекулы, которых намного больше, чем можно было бы ожидать в неживой газовой среде), то гипотеза существования внеземной жизни получит убедительное подтверждение.

Поскольку я изучаю биоразнообразие и – что, пожалуй, даже важнее – обладаю врожденным оптимизмом, попробую доказать обоснованность поисков внеземной жизни на примерах из истории нашей планеты. Жизнь на Земле возникла достаточно быстро после того, как для этого сложились подходящие условия. Наша планета сформировалась около 4,54 млрд лет назад. Микробы возникли вскоре после того, как поверхность Земли стала хотя бы условно пригодной для обитания – то есть через 200–300 млн лет. Срок, потребовавшийся для превращения «пригодного для обитания» в «обитаемое», может показаться человеку целой вечностью, но на самом деле это ничтожно малое время по сравнению с 14-миллиардной историей нашей Галактики – Млечного Пути.

Допустим, что возникновение жизни на Земле – всего лишь единичный факт в огромной Вселенной. Но астробиологи, применяющие все более сложные технологии для поиска внеземной жизни, полагают, что аналогичная биологическая эволюция могла произойти на некоторых или даже на многих планетах нашей Галактики. Вот важнейшие факторы, которые интересуют астробиологов: на планете должна быть вода, а орбита самой планеты должна находиться в так называемой «зоне Златовласки». Это означает, что планета должна вращаться не слишком близко от светила, чтобы не испепелить все, что есть на ее поверхности, но и не слишком далеко, чтобы планета не была покрыта вечными льдами. Кроме того, необходимо учитывать, что, если в настоящее время планета кажется негостеприимной, это отнюдь не означает, что она была такой и раньше. Даже если поверхность планеты кажется бесплодной и пустынной, на ней могут сохраняться оазисы, населенные живыми организмами. Наконец, жизнь на некоторых планетах может иметь молекулярные элементы, отличные от тех, что содержатся в ДНК, и источники энергии для живых организмов могут быть не такими, как на Земле.

Как бы то ни было, вероятнее всего, придется признать: независимо от природы внеземной жизни и среды ее обитания – будь то суша, вода или крошечные оазисы – эта жизнь будет представлена преимущественно или исключительно микроорганизмами. Земные микроорганизмы очень малы, и, как правило, их невозможно рассмотреть невооруженным глазом. К ним относится большинство простейших (например, амебы и инфузории-туфельки), микроскопические грибы и водоросли, а также самые мелкие существа – бактерии и археи (археи внешне похожи на бактерий, но генетически очень от них отличаются), пикозоа (мельчайшие простейшие, открытые совсем недавно) и вирусы. Чтобы наглядно представить себе такие размеры, предположим, что любая из ста триллионов клеток вашего тела (либо одноклеточный организм – амеба или одноклеточная водоросль) сравнима по размеру с небольшим городом. В таком случае типичная бактерия или архей будет иметь размер футбольного поля, а вирус окажется не крупнее футбольного мяча.

Представители микрофлоры и микрофауны Земли в высшей степени жизнестойки, обитая в таких местах, которые на первый взгляд могут показаться гиблыми. Например, внеземной астроном, изучающий Землю в телескоп, не заметил бы бактерий, кишащих в глубоководных гидротермальных источниках при температуре, превышающей точку кипения воды в нормальных условиях. Он не стал бы искать жизнь в шахтных стоках, сравнимых по едкости с серной кислотой. Инопланетяне не смогли бы обнаружить те микроорганизмы, которые в изобилии населяют сухие долины Мак-Мёрдо в Антарктиде – этот ландшафт больше напоминает не земной, а марсианский, и считается самой суровой экосистемой на Земле, за исключением полярных ледяных шапок. Тем более они не узнали бы о существовании радиорезистентных бактерий Deinococcus radioodurans. Эта земная бактерия так стойко переносит смертельные дозы радиации, что даже пластиковый контейнер, в котором ее выращивают, выцветает и трескается прежде, чем погибает последний дейнококк.

Могут ли другие планеты Солнечной системы быть пристанищем для подобных форм жизни (ученые называют их «экстремофилами»)? На Марсе, например, жизнь могла зародиться в древних морях и сохраниться до наших дней в глубоких водоносных горизонтах. На Земле известно множество примеров такого ухода под землю. Сложные пещерные экосистемы в изобилии встречаются на всех континентах. Они включают по крайней мере микробов, а в большинстве частей света в пещерах также находят и насекомых, и пауков, и даже рыб. Анатомия и поведение всех этих животных приспособлены к жизни в полной темноте и самых скудных условиях. Еще более поразительный феномен – подповерхностные литоавтотрофные микробные экосистемы (subterranean lithoautotrophic microbial ecosystems – SLIME), существующие в почве и скальных трещинах вплоть до глубины 1,4 км. Эти экосистемы населены бактериями, которые извлекают энергию для жизни, метаболизируя горные породы. Литоавтотрофные бактерии служат пищей глубинным подземным нематодам – этот вид открыли недавно, тогда как многие другие виды этих крошечных червей распространены повсюду на планете.

Кроме Марса в Солнечной системе есть и другие места, где может быть найдена жизнь – как минимум организмы, подобные земным экстремофилам. Так, целесообразно искать микробов подо льдом или в водяных лужицах вокруг ледяных гейзеров Энцелада, сверхактивного спутника Сатурна. Полагаю, что, когда у нас появится такая возможность, мы должны поискать жизнь в глубоких водных океанах на спутниках Юпитера – в частности, на Каллисто, Европе и Ганимеде, а также на Титане – крупнейшем спутнике Сатурна. Все эти луны заключены в толстые ледяные панцири. Их поверхность выморожена и совершенно безжизненна, но в глубинах спутников температуры достаточно высоки, чтобы там могли существовать организмы, способные жить в воде. В конце концов, мы сможем пробурить лед, чтобы добраться до этой воды. Именно так в настоящее время пробуривают скважину к антарктическому озеру Восток, которое было скрыто под ледяным щитом на протяжении миллионов лет.

Рано или поздно, вероятно, уже в этом веке, мы сможем отправиться на поиски жизни к этим спутникам либо послать туда роботов. Мы должны туда попасть и попадем. Я верю в это, поскольку коллективный человеческий разум изнывает без новых фронтиров. Тяга к одиссеям и дальним странствиям заложена в наших генах.

Разумеется, астрономы и биологи, стремящиеся к неизведанным горизонтам, планируют отправиться дальше, гораздо дальше, на почти непостижимые космические расстояния – к другим звездам и их планетам, где, возможно, существует жизнь. Поскольку свет свободно проникает через глубокий космос, мечта обнаружить жизнь на далеких планетах вполне осуществима. Многие перспективные места для поиска жизни будут найдены в массиве данных, собранных телескопом «Кеплер», прежде чем в 2013 году некоторые его системы вышли из строя. В этом нам также помогут те космические телескопы, запуск которых еще только планируется, а также мощнейшие наземные телескопы. Ждать осталось недолго. К середине 2013 года было открыто уже около 900 экзопланет, в ближайшем будущем, вероятно, будут найдены еще тысячи. Недавняя экстраполяция (здесь следует оговориться: экстраполяция – это очень рискованная научная процедура) показала, что каждая пятая звезда имеет на своей орбите планету, сопоставимую по размеру с Землей. На самом деле в большинстве звездных систем, открытых на настоящий момент, есть планеты в два-три раза крупнее Земли – то есть гравитация там сравнима с земной. Какие выводы относительно внеземной жизни позволяет сделать такая экстраполяция? Начнем с того, что в радиусе 10 световых лет от Солнца существуют 10 звезд различных видов, в радиусе 100 световых лет от Солнца – уже 15 000 звезд, а в радиусе 250 световых лет – 260 000 звезд. Учитывая, что жизнь возникла на очень раннем этапе геологической истории Земли, можно предположить, что количество обитаемых планет в радиусе 100 световых лет от Солнца может исчисляться десятками или даже сотнями.

Открытие даже самой примитивной формы внеземной жизни стало бы качественным скачком в человеческой истории. Оно подтвердило бы представления людей о собственном месте во Вселенной – скромном в космических масштабах, но бесконечно величественном – по достижениям.

Ученые будут (отчаянно) пытаться прочитать генетический код внеземных микробов при условии, что такие организмы найдутся где-нибудь в Солнечной системе, а их молекулярная генетика будет доступна для изучения. Проведение таких исследований с помощью роботов избавляет от необходимости доставлять внеземные организмы на нашу планету. Это дало бы возможность выяснить, какая из двух противоборствующих гипотез о происхождении жизни верна. С одной стороны, если генетический код микробов-инопланетян будет отличаться от генетического кода земных организмов, то и их молекулярная биология окажется довольно непохожей на нашу. В таком случае мгновенно возникнет совершенно новая биология. Далее можно будет предположить, что генетический код, свойственный жизни на Земле, – вероятно, один из множества возможных в Галактике, а коды в других звездных системах могли формироваться в ходе адаптации к условиям окружающей среды, весьма отличающимся от земных. С другой стороны, если генетический код внеземных организмов примерно такой же, как и у земной жизни, то мы можем предположить (но пока еще не доказать), что любая жизнь может зародиться лишь на одном генетическом материале – таком, который лег в основу земного биогенеза.

Либо можно представить, что некоторые организмы способны совершать межпланетные миграции, проводя в криогенной спячке тысячи или миллионы лет, как-то защищаясь от космических лучей и вихрей заряженных частиц, испускаемых Солнцем. Межпланетные или даже межзвездные миграции микроорганизмов, которые называют «панспермией», кажутся фантастикой. При одной лишь мысли об этом меня охватывает трепет. И тем не менее мы не можем исключить такую версию. Мы слишком мало знаем об огромном множестве земных бактерий, археев и вирусов, чтобы уверенно судить о потенциально возможных пределах эволюционной адаптации – как на нашей планете, так и в других местах Солнечной системы. На самом деле нам уже известно, что некоторые земные бактерии практически стали космическими путешественниками – даже если пока им и нечем похвастаться. Большое количество живых бактерий встречается в средних и верхних слоях атмосферы – на высоте от шести до десяти километров. В среднем бактерии составляют около 20 % всех частиц диаметром от 0,25 до 1 микрона; среди них встречаются виды, способные метаболизировать именно такие соединения углерода, которые повсюду окружают их в «родном» слое атмосферы. Науке еще предстоит выяснить, могут ли эти бактерии поддерживать устойчивые популяции в таких высоких слоях атмосферы либо они – всего лишь залетные гости, занесенные туда восходящими потоками воздуха.

Возможно, пришло время закинуть космический невод и поискать микробов на разных расстояниях за пределами земной атмосферы. Подобная «сеть» может быть сконструирована из сверхтонких листов, прикрепленных к искусственным спутникам. Космический невод будет вращаться вместе со спутником, «просеивая» миллиарды кубических километров пространства. Затем невод будут сворачивать и возвращать на Землю для изучения. Результаты такой космической вылазки могут оказаться удивительными. Игра стоит свеч, даже если нам удастся открыть новые необычные виды бактерий, зародившиеся на Земле, но способные переносить максимально суровые условия; даже констатация отсутствия всякой жизни на орбите будет иметь научную ценность. Так мы сможем ответить на два важнейших вопроса астробиологии: во-первых, в каких предельно неблагоприятных условиях способны существовать представители земной биосферы? Во-вторых, могла ли жизнь зародиться в других мирах, где наблюдаются сопоставимые по суровости условия?


8.  Суперорганизмы | Смысл существования человека | 10.  Портрет инопланетянина