Инопланетяне глазами науки (ЛП): читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Старайтесь избегать есть суши, а не мясо инопланетян.

Чёрное облако сэра Фреда Хойла

В последнем разделе мы обсуждали теорию сэра Фреда Хойла о «непрерывной панспермии». Где-то в конце Второй мировой войны Хойла начало интересовать большое разнообразие органических молекул, которые были определены в пылевых облаках галактики. Указывают ли они на существование жизни в других местах галактики? Его размышления привели к написанию романа «Чёрное облако» (1957), в котором такие молекулы организуются в живое существо — чёрное облако, которое направляется прямо к Солнцу, рассчитывая использовать для питания энергию Солнца. К несчастью для землян, чёрное облако перекрывает свет Солнца, из-за чего от холода погибла четверть населения земного шара. В романе Хойла астрономы смогли общаться с облаком и предупредить его о том, что некоторые агрессивные правительства направили на него водородные бомбы. В ответ облако меняет курс ракет, снабжённых бомбами, что вызывает ещё большие разрушения на Земле. После этого облако улетает, и дальнейшего возмездия уже не нужно.

Может ли на самом деле существовать такая форма жизни, как чёрное облако? Чёрное облако Хойла огромно и разумно, в нём содержится большое количество межзвёздного водорода. Облако диаметром 93 миллиарда миль (150 миллионов километров) обладает сложной центральной нервной системой, состоящей из комбинаций молекулярных цепочек, образующих мозг. Мозг окружён и пронизан внутренними связями электромагнитных потоков облака и циркулирующих газов, которые обеспечивают мозг энергией и удаляют отходы. Когда облако оказывается в окрестностях Солнца, оно принимает дисковидную форму, и это позволяет ему лучше поглощать энергию. Конденсируя водород в небольшой области и запуская реакцию термоядерного синтеза, облако создает взрывчатую струю газов, позволяющую ему перемещаться в пространстве.

Для размножения чёрное облако находит туманность из плотных водородных газов, которая ещё не обладает разумом. Облако начинает выращивать внутри себя несколько дополнительных мозгов, организуя магнитные потоки и системы накопления энергии, необходимые для поддержания разума. Затем оно засеивает туманность строительными блоками, дополнительной пищевой энергией и молекулярными цепочками. Это семя становится ядром юного чёрного облака, которое достигает зрелости в течение следующих нескольких миллионов лет.

В книге Хойла говорится о том, что по нашей Вселенной блуждают тысячи или миллионы разумных водородных облаков. Они не могут слишком долго оставаться на одной и той же территории, потому что у них может закончиться энергия, и они умрут — особенно в межзвёздном пространстве. Они также не могут подолгу находиться вблизи солнца, потому что большая сила притяжения солнца заставляет облако сгущаться в твёрдое тело.

Чёрные облака ведут одиночный образ жизни, время от времени общаясь между собой с помощью радиопередач в полосе частот шириной 1 сантиметр (0,39 дюйма). Темами этих разговоров между далёкими собеседниками обычно бывают математика, философия и природа Вселенной.

Хотя многие биологи считают, что инопланетная жизнь должна быть органической и основанной на углероде, физики предполагают, что разумное чёрное облако Хойла, полностью неорганическая сущность, могло бы существовать. Американский физик Джеральд Фейнберг предположил, что в самом космосе могут существовать две формы жизни, «плазмоды» и «радиобы», причём первые эволюционируют внутри солнц, а вторые — в межзвёздном пространстве. У плазмодов закономерности организованного движения складываются в результате случайных столкновений электронов и ионов. Они живые в том смысле, что являются структурированными. У них есть обмен веществ (они питаются энергией), и они размножаются (преобразуя скопления частиц со случайными магнитными свойствами в упорядоченные кластеры).

Как и Фримен Дайсон, я верю, что жизнь будет эволюционировать в любое материальное воплощение, которое наилучшим образом соответствует её целям. Как мы уже говорили в части книги, посвящённой Распылённым (глава 4), возможно, что в отдалённом будущем жизнь будет представлять собой нечто вроде чёрного облака Хойла — большое организованное скопление пылинок, несущих положительные и отрицательные заряды. И если современным учёным сложно представить себе эту форму жизни, вспомните, что столетие назад мы не могли представить себе биохимию жизни на Земле.

Растворённые формы жизни

В своём научно-фантастическом романе «Хаос в Стране чудес» я описываю, помимо всего прочего, и эволюцию рассеянных структур простых молекул. В качестве одного из примеров я описываю существ с водно-энергетическим разумом, которые называются «леандра». Их физическое существование — это ничего кроме организованных химических соединений в воде. Их молекулы — это разум. Их слабые электрические поля позволяют им общаться. Если дать им высохнуть, они умрут.

5.1 Водный разум, основанный на осциллирующих химических парах никотинимидадениндинуклеотида. В «Хаосе в Стране чудес» эти химические переключатели действуют так же как нейроны в нашем собственном мозге.

В книге «Хаос в Стране чудес» я подробно рассказываю о том, как такой водный разум может существовать просто как осциллирующая химическая реакция. В частности, реакции образуют обычные транзисторы, совсем как переключатели в цифровых компьютерах. Специфику реакций помогает проиллюстрировать интересный диалог между двумя первооткрывателями леандры:

Эта идея не такая уж и фантастичная. Использование колебательных реакций для создания химического компьютера обсуждается в статьях, недавно опубликованных в “Proceedings of the National Academy of Sciences”.{36}

Когда я фантазирую о существах вроде леандры, или о таких распылённых молекулярных формах, как чёрные облака Хойла, мне нравится изучать химические вещества, которые астрономы находят в настоящее время в пылевых облаках открытого космоса. За последние 40 лет радиоастрономы просканировали пылевые облака в инфракрасном и микроволновом диапазонах и определили более 60 органических молекул, среди которых монооксид углерода, вода, спирт, эфир, аммиак, ацетилен, формальдегид и цианодекапентин — молекула из 13 атомов. Известно, что в атмосфере Титана, крупнейшего спутника Сатурна, содержится, как минимум, шесть углеводородов (этан, пропан, ацетилен, этилен, диацетилен и метилацетилен), три соединения азота (синильная кислота, цианоацетилен и циан) и два соединения кислорода (углекислый газ и монооксид углерода). В атмосфере Титана почти наверняка есть и другие, более сложные вещества. Некоторые учёные полагают, что этан, возможно, выпал на поверхность, образовав океан.

В кометах исследователи обнаружили множество возможных предшественников жизни, таких как метилцианид и синильная кислота. В 1986 году, используя пылеударные масс-спектрометры на космических аппаратах, учёные обнаружили в комете Галлея более 30 органических (содержащих углерод) молекул. Органические молекулы были связаны с жизнью, и среди них были пиримидины и пурины, которые необходимы для передачи сообщений в нашем генетическом коде.

Может ли жизнь сохраняться на кометах? Могут ли живые споры выживать в глубинах космоса? В 1983 году учёные попытались имитировать условия космоса, поместив бактерии в глубоком вакууме под ультрафиолетовое излучение. Последнее расщепляло одни биологические молекулы и стимулировало синтез других. Самое главное, что некоторые бактерии выжили. С учётом этих и других экспериментов, а также того факта, что каждый год на Землю падает 10 000 тонн кометной пыли, возможно, что дождь из органического материала, падающий в наши первобытные моря, сыграл определённую роль в появлении сахаров и компонентов генетических молекул.

Метеориты и кометы

Одна из самых интригующих загадок эволюции — почему земные существа предпочитают создавать свои белки, выбирая только один из двух типов строительных блоков. У аминокислот, субъединиц белков, есть две зеркально-симметричные формы, которые обладают идентичным химическим составом, но отличаются друг от друга в той же степени, в какой ваша левая рука отличается от правой. Вообще, когда аминокислоты получают в лаборатории, в их партии неизменно содержится равное количество лево- и правосторонних молекул. Предположительно, то же самое было верно и для первобытного ила Земли. Так почему же жизнь предпочла левую форму? Почему белки в вашем организме состоят только из одной формы? Эти вопросы остаются без ответа. Если жизнь возникла из неживых химических веществ, то не наблюдается никаких убедительных причин выбирать одну форму аминокислоты и отвергать другую.

В 1997 году исследователи обнаружили, что преобладание одной формы аминокислоты характерно не только для жизни на Земле: оно также наблюдается в метеоритах, падающих из космоса. Большая часть недавних исследований посвящена метеориту, который упал на Землю в 1969 году недалеко от деревни Мурчисон, в 80 милях к северу от Мельбурна, Австралия. Мурчисонский метеорит представляет собой углистый хондрит{37} — это такие каменные метеориты, которые содержат материал, имеющий отношение к жизни (например, углеводороды, аминокислоты и формы, напоминающие микроскопические окаменелости), — и обычно считается остатком разрушившейся кометы. В метеорите содержатся 55 аминокислот, у которых нет земных аналогов. Восемь из 23 аминокислот встречаются в белках на Земле. Недавнее открытие того, что избыток одной зеркальной формы аминокислоты не является результатом эволюции на Земле, как полагали многие учёные, позволяет предполагать, что асимметрия может быть результатом химических процессов в межзвёздных газах в те времена, когда формировалась Солнечная система. Однако возможно, что на древней Земле находились равные количества двух форм аминокислот, обозначенных как L и D, и эволюция в итоге привела к зависимости большинства организмов от L-формы. Также возможно, что ещё до того, как на Земле зародилась жизнь, в химическом бульоне уже содержались в основном L-аминокислоты, и живые организмы эволюционировали со способностью использовать эту форму.

Неодинаковое количество L- и D-форм в метеорите показывает, что естественные процессы в космосе могут создавать асимметрию. По словам химиков Джона Кронина и Сандры Пиццарелло из Университета штата Аризона, такую асимметрию мог породить поляризованный свет звёзд, который катализировал преимущественный синтез L-аминокислот в межзвёздных облаках, ставших нашей Солнечной системой. С другой стороны, сторонники панспермии ссылались на преобладание L-аминокислот как на дополнительное доказательство существования жизни на кометах, поскольку они не считают, что существуют убедительные доказательства того, что эту асимметрию вызвал небиологический процесс. Они утверждают, что органическое вещество наподобие того, что было обнаружено на Мурчисонском метеорите, могло сыграть существенную роль в избрании жизнью левостороннего пути.

Но каким бы ни был источник, новые находки могут затруднить разделение органических соединений на те, что создают земные организмы, и те, что производят инопланетяне где-то ещё в Солнечной системе. Исследователи долгое время надеялись, что преобладание L-аминокислот станет отличительной меткой землян. Но если химическая асимметрия была заложена ещё до начала эволюции всей жизни, то у инопланетян могут быть такие же отличительные метки.

Дополнительные анализы Мурчисонского метеорита выявили вещества, представляющие собой пурины и пиримидины (компоненты генетических молекул), а также различные углеводы. Эти и другие предбиологические вещества, содержащиеся в кометах, метеоритах и частицах небесной пыли, возможно, синтезировались в солнечных туманностях ещё до того, как образовалась Земля. В своей замечательной книге «Мы не одни» (“We Are Not Alone”) Уолтер Салливан отмечает: «И если семена наших предков, может быть, и не упали с небес, кажется, что самые элементарные компоненты живых существ поступили именно так».

Даже если сложные органические молекулы не упали на Землю с небес, мы знаем, что сахара и аминокислоты легко создать, просто осветив ультрафиолетовым светом колбу, содержащую смесь углекислого газа, аммиака и водяного пара — сочетание, напоминающее первобытную атмосферу Земли миллиарды лет назад. Многие учёные предполагают, что наша изначальная атмосфера была лишена кислорода, о чем в наши дни свидетельствуют некоторые примитивные формы бактерий, которые погибают от воздействия кислорода, — например те, что вызывают газовую гангрену или столбняк.

Если в нашей колбе с газами также много метана и водорода, как в атмосфере Юпитера и Сатурна, и через неё целую неделю пропускали электрическую искру, то возникает замечательный набор химикатов жизни. Из-за этого вода в колбе становится тёмно-красной, и в ней появляются аланин и глицин (аминокислоты), молочная кислота, уксусная кислота, мочевина, муравьиная кислота, гликолевая кислота и многое другое. В экспериментах с другими газами были получены компоненты нуклеиновых кислот. Простое воздействие ультрафиолетовым светом на формальдегид, молекулу, предположительно синтезировавшуюся в первичной атмосфере, приводит к образованию рибозы и дезоксирибозы — сахаров из РНК и ДНК. Также исследователи легко получили АТФ (аденозинтрифосфат) — энергетическую молекулу всех форм жизни. (Хотя первобытная атмосфера, возможно, содержала значительно меньше водорода и больше углекислого газа, чем в этих экспериментах, и потому была более окислительной, такие окислительные атмосферы также легко образуют химические вещества, необходимые для жизни.)

Я нахожу весьма интересным тот факт, что среди всех комбинаций атомов, которые могли быть получены в недавнем прошлом в ходе различных экспериментов по смешиванию таких простых молекул, как метан, углекислый газ, аммиак и вода, легче всего образуются строительные блоки жизни, такие как аминокислоты, сахара, жирные кислоты, пурины и пиримидины.{38}

Эти эксперименты показывают, что для ускорения появления того разнообразия жизни, что мы видим вокруг себя, не требовалось никаких экстраординарных обстоятельств. Более того, если жизнь на Земле могла эволюционировать из самых рядовых процессов, то вполне вероятно, что люди не одиноки в нашей собственной Солнечной системе. Должны существовать и другие формы жизни, возможно, довольно примитивные.

Лёгкость, с которой в простейших экспериментах создаются основные строительные блоки жизни, однажды побудила лауреата Нобелевской премии Мелвина Кальвина написать: «Мы можем с некоторой степенью научной уверенности утверждать, что клеточная жизнь, какой мы её знаем на поверхности Земли, действительно существует в нескольких миллионах других мест во вселенной». Лауреат Нобелевской премии Кристиан де Дюв писал: «Жизнь — это часть самой структуры Вселенной. Если бы она не была обязательным проявлением комбинаторных свойств материи, то она, возможно, не возникла бы естественным путём».

Первая форма жизни?