Знание-сила, 2009 № 09 (987)

Жизнь зародилась в толще льда?

Александр Грудинкин

Сполохи северного сияния взвивались тогда, словно праздничный салют в честь первых обитателей нашей планеты. Пронизывающий ледяной ветер дул над их колыбелью, как будто отгоняя злых духов от пристанища перворожденных. В оправе хрустальных льдин, в обрамлении серебристых снежинок жили они, поживали, хозяева пробужденной Земли — самые примитивные организмы, появившиеся под нашим Солнцем.

Жизнь зародилась в полярных морях, в толще льда — такую неожиданную гипотезу выдвинул в 1999 году немецкий физик, норвежец по национальности, Хауке Тринкс.

Поначалу идея казалась абсурдной. Многие его коллеги и теперь не принимают ее всерьез. Все прежние догадки о происхождении жизни, — в каких бы декорациях ни заставляли биологи свершаться это знаменательное событие, будь то на поверхности океана, возле глубоководного источника или же в космосе, далеко от нашей планеты, — объединяло общее начальное условие: жизнь зарождалась в тепле.

Еще памятный эксперимент Стэнли Миллера, проведенный в 1953 году (см. «З-С», 2/09), подтвердил, что в доисторические времена в атмосфере нашей планеты (в данном случае воздушной оболочкой служила смесь аммиака, водорода, метана и водяных паров) при температуре в несколько десятков градусов выше точки замерзания в самом деле могут возникать аминокислоты — составные части протеинов (белков).

Однако этот эксперимент вскоре перестал устраивать самих ученых. В дальнейших опытах Миллеру и его последователям так и не удалось получить сложные биомолекулы. Кроме того, состав атмосферы Земли в тот памятный миг, как выяснилось теперь, был иным. Она состояла не из аммиака и метана, которые быстро разлагаются под действием солнечных лучей, а из углекислого газа, азота и водяных паров, а этого недостаточно, чтобы образовались части «молекул жизни».

В конце концов, сам Миллер в 1998 году перечеркнул прежние надежды, проведя еще один знаменательный опыт — исследовав влияние температуры на компоненты одной из важнейших биомолекул, РНК. В этом эксперименте аденин, гуанин, цитозин и урацил — элементы, содержащиеся во всех живых клетках в составе рибонуклеиновой кислоты, — оказывались то на жаре, то на холоде. При 100 градусах Цельсия эти части РНК быстро гибли. В то же время при 0 градусов большинство их, по словам Миллера, были, в принципе, «достаточно стабильны», чтобы образовать рибонуклеиновые кислоты. Данный эксперимент окончательно убедил его в том, что молекулы жизни вряд ли могли сформироваться, например, в геотермальных источниках.

Что ж, неужели мы обязаны теперь отправиться на Крайний Север, чтобы там задуматься о том, как пробуждались к жизни частицы органического вещества? А рядом с теорией «Out of Africa» (популярным сценарием «исхода человека из Африки», см., например, «З-С», 6/01) должна занять свое достойное место гипотеза «Out of Arctica» («Исход из Арктики»)?

Конечно, тот самый «первородный бульон», над которым колдовал Миллер, закипит в тепле гораздо быстрее. С этим простодушным мнением любого кулинара согласится всякий биолог. Однако образовавшиеся соединения будут столь же стремительно разрушаться. Чтобы сохранить эти органические молекулы до того момента, когда они начнут размножаться, следует на какое-то время законсервировать их. Необходима, по словам исследователей, «энергетическая впадина», например, низкотемпературная фаза, когда процессы разложения молекул почти приостановятся.

«Нужно помнить следующее, — пишет Тринкс в книге «Шпицбергенский эксперимент». — Важнейшие химические реакции, необходимые для зарождения жизни, хоть и протекают в тепле быстрее, чем на холоде, но зато и образовавшиеся вещества так же быстро распадаются. Как показывают исследования, при температуре от 10 до 20 градусов Цельсия определенные биомолекулы разлагаются в считаные недели, в то время как при пяти градусах ниже нуля — в течение десятков тысяч лет». Так что жизнь может зародиться в любой среде, но лишь в оцепенении и покое — при очень низких температурах — она способна сохраниться. Лед можно рассматривать как идеальный инкубатор «молекул жизни». Он консервирует их; в его толще они могут пусть очень медленно, но зато стабильно развиваться.

Способствует этому и особая структура морского льда. Это — не монолитный блок, где на всех уровнях, во всех слоях господствуют одни и те же условия. Наоборот, при замерзании морская вода, в отличие от пресной, ввиду высокого содержания соли расслаивается. Между кристалликами льда — самые крохотные из них достигают в поперечнике 10-100 тысячных долей микрометра и состоят из чистой замерзшей воды — неизменно сохраняются крохотные пузырьки и канальцы, где циркулирует солевой раствор, содержащий определенные кислоты, простые сахара, минеральные вещества и углекислый газ. По меткому сравнению Тринкса, этот раствор — словно кровь, пульсирующая в наших жилах. Жидкость и лед разделены тончайшими пленками, которые напоминают клеточные мембраны. Все вместе это впрямь выглядит каким-то подобием живых клеток. Благодаря такой структуре лед подолгу удерживает сложные молекулярные комплексы, однажды образовавшиеся в нем; они скапливаются между отдельными его «клетками».

Остров Шпицберген

«Морской лед ведет себя, как тесто, в которое добавили дрожжи. В нем протекают разнообразные биохимические процессы. Рано или поздно, в чем я уверен, они приведут к образованию структур, напоминающих «кирпичики жизни», — полагает Тринкс.

Стоит отметить, что ультрафиолетовые лучи, опасные для всего живого, почти не проникают в толщу льда. Их поглощают близ его поверхности попавшие сюда аминокислоты. Сами они при этом частично разрушаются, а их фрагменты погружаются вглубь льда, где могут быть использованы для синтеза других сложных биологических молекул. Там же, в ледяных глыбах, отмечено поразительно высокое содержание углекислого газа, а его молекулы играют важную роль в подобном синтезе. Разность электрических потенциалов, химические различия и постоянный перепад температур лишь способствуют протеканию важнейших химических реакций, словно в настоящем биореакторе.

Подкрепляет гипотезу «холодного» зарождения жизни и мнение ряда геологов, полагающих, что около четырех миллиардов лет назад значительная часть морей на нашей планете была скована льдом. Данная гипотеза нашла поддержку даже у редакции авторитетного журнала Science. Одна из статей, появившихся на его страницах, была озаглавлена так: «Некоторые любят погорячее — но не первые биомолекулы». Разумеется, в ней говорилось о возможности зарождения жизни при низких температурах.

Хауке Тринкс

Итак, некоторые исследователи готовы назвать лед «холодным первородным бульоном». В полярных льдах, кстати, обнаружены разнообразные формы жизни, а это лишний раз свидетельствует о том, что биота может существовать в данной среде. Почему бы ей не зародиться там?

Вопрос отнюдь не академический. Если эта гипотеза найдет подтверждение, то, очевидно, жизнь гораздо шире распространена в Солнечной системе, чем считалось прежде. «Везде, на любой планете, где образовался лед, в его толще, возможно, зародилась и существует жизнь», — заявляет Тринкс. В таком случае следы живых организмов следует искать во льдах Марса, на спутниках Юпитера и, конечно, на кометах — этих припорошенных пылью льдинах, снующих по нашей планетной системе и, может быть, всюду — успешно или нет — сеящих жизнь. Если же вспомнить, что кометы порой вылетают за пределы Солнечной системы, то они могут уносить семена жизни и к другим планетным системам, распространяя их на просторах Галактики, как предполагали когда-то сторонники гипотезы панспермии.

Так неужели первые биомолекулы в самом деле возникли в толще морского льда? И как они выглядели? При ответе на этот вопрос ученые вновь сталкиваются с пресловутой проблемой «курица или яйцо». Важнейшие биологические молекулы, известные нам, — это протеины и ДНК. Однако их возникновение невозможно без неких молекул-предшественниц.

Протеины (см. «З-С», 5/04) порой называют «рабочими лошадками» клеток. Они управляют всеми процессами обмена веществ, а также делением клеток. Однако эти работники не могут сами копировать себя и передавать свою структуру последующим поколениям протеинов.

В молекуле ДНК как раз и записан план, по которому из отдельных аминокислот будут собраны сотни различных протеинов. Подобная молекула может себя тиражировать, передавая информацию своим копиям, но для этого ей нужна помощь… именно протеинов.

Так что вряд ли жизнь на нашей планете зародилась с появления протеинов или ДНК. И тут вспоминается третья важнейшая биомолекула — РНК. Когда-то ее считали чем-то вроде простого посыльного, передающего «планы сборки» протеинов от молекулы ДНК туда, где те будут изготавливаться. Сегодня мы знаем, что рибонуклеиновые кислоты способны на большее.

Череп ихтиозавра

• Они могут быть носителями наследственной информации (многие вирусы и теперь используют эту их способность) и при определенных условиях готовы копировать сами себя.

• Кроме того, особые цепочки РНК — рибозимы — служат катализаторами химических процессов. Иными словами, они выполняют роль ферментов. Американский биолог Джеральд Джойс, опираясь на эти факты, разработал модель возникновения жизни на основе РНК. «Молекулы РНК широко распространены в природе. Они лишь незначительно отличаются от молекул ДНК, хранящих наследственную информацию, и выполняют самые разные задачи в живых клетках. Многие ученые полагают, что зарождению жизни на планете, появлению протеинов и ДНК предшествовала особая эпоха — мир РНК». Это было время примитивных организмов, состоявших из рибонуклеиновой кислоты и обходившихся без ДНК.

Как показывают исследования, подобная схема вполне правомерна. Со временем РНК трансформировалась в ДНК. Самое же любопытное в том, что модель Джойса и гипотеза Тринкса прекрасно сочетаются друг с другом. «Похоже, именно холод — наиболее благоприятная среда для формирования из нуклеотидов таких молекул, как РНК, — отмечает Джеральд Джойс. — Минеральные вещества, вмерзшие в лед, лишь способствуют протеканию необходимых химических реакций».

А вот еще одна цитата из Хауке Тринкса: «Вновь и вновь задаются вопросом, что же все-таки было вначале, курица или яйцо? Вначале наследственная информация, а уже потом клеточная мембрана? Или же, как все это случилось на самом деле? Нам кажется, что в толще льда эти процессы протекали одновременно. С одной стороны, лед способствовал формированию клеточных мембран, а с другой стороны, образованию РНК. Те и другие элементы соединялись, и потом возникала своего рода первоклетка. А когда этот лед таял, подобные первоклетки попадали в окружающую среду, они могли распространяться в морской воде (точнее, в воде доисторических морей) и проникать туда, где сложились гораздо более благоприятные условия для существования жизни. И эти совершенно, совершенно примитивные предшественницы настоящих клеток продолжали развиваться и усложняться, пока не превратились, например, в бактерию».

Эти безлистные растения населяли Землю 420 миллионов лет назад

• В середине уходящего десятилетия немецкий биохимик Кристоф Бибрихер у себя в лаборатории, в Институте биофизической химии в Геттингене, поставил знаменательный опыт, чтобы выяснить, что происходит с молекулами РНК, вмороженными в лед. Он насытил глыбу морского льда цепочками РНК и свободными нуклеотидами и принялся ждать.

Прошел почти год. Все это время Бибрихер и его коллеги, Тринкс и Вольфганг Шрёдер (в 2003 году ими втроем была издана книга «Лед и происхождение жизни»), регулярно меняли температуру льда, имитируя естественные капризы погоды и заставляя его то оттаивать, то снова смерзаться. Как оказалось, это лишь способствовало слиянию отдельных «кирпичиков» биомолекул в единое целое.

Терпение экспериментаторов было вознаграждено. В толще льда обнаружилось поразительно много новых РНК. Образовалась даже цепочка, насчитывавшая свыше четырех сотен нуклеотидов, а этого достаточно для того, чтобы РНК выполняла свои функции (пространственная структура различных рибонуклеиновых кислот содержит от 75 до 10 тысяч нуклеотидов. — Прим. ред.). «Это гораздо больше, чем показали все предшествующие опыты, — отмечает Бибрихер. — Ранее лучшим результатом была цепочка из семнадцати нуклеотидов». При этом все протекало даже быстрее, чем он надеялся. «Мы ждали целый год, поскольку думали, что холод замедляет все реакции. Теперь же знаем, что уже через месяц нуклеотиды начинают сцепляться друг с другом. По-видимому, какие-то поверхностные эффекты ускоряли все, что происходило в толще льда».

Разумеется, от появления первых саморазмножающихся РНК до первоклетки «дистанция очень велика, но все-таки теперь мы определенно представляем себе, в каком направлении должны двигаться» (К. Бибрихер), чтобы понять, как зародилась жизнь на нашей планете.

Сами экспериментаторы, кстати, не верят, что весь процесс превращения неорганического материала в живой организм протекал исключительно в толще льда. Допустимы различные вариации этого сценария. Например, при извержении подводных вулканов в полярных областях лед таял, и биомолекулы, зародившиеся здесь, оказывались в воде. Прежде чем снова вмерзнуть в лед, они реагировали между собой. После нескольких подобных циклов продукты их реакции могли, например, попасть в другую среду — в ту же воду или на дно моря — и уже здесь продолжить свою эволюцию.

Итоги еще одного знаменательного опыта были подведены в первые дни этого года. В лабораторных условиях — в Институте Скриппса (США) — удалось создать искусственную рибонуклеиновую кислоту, которая копировала саму себя с помощью подобных себе молекул. С ее появлением отпадает извечная дилемма: «Что было раньше?..» Эта РНК — сама себе и «курица», и «яйцо».

Как сообщалось в электронной версии журнала Science, Трейси Линкольн и Джеральд Джойс, сотворившие эту биомолекулу, сумели в ходе эксперимента буквально-таки «запустить механизм эволюции». Ведь случайные мутации улучшали или ухудшали способность данной молекулы к размножению. Довольно быстро в популяции РНК возобладали именно те ее разновидности, что размножались особенно быстро.

Конечно, эта РНК из пробирки ничуть не напоминает живое существо. Но она обладает его характерными свойствами, то бишь содержит некую биологическую информацию и размножается. «Эта молекула состоит из шестидесяти компонентов. Мы предоставляем их сами себе, и молекулы РНК собирают из них единое целое — свои копии. За пять часов каждая молекула изготавливала примерно сто своих копий. И каждая из них, в свою очередь, производит за пять часов 100 копий и так далее и так далее, — отмечает Джойс. — Возможно, нечто подобное произошло в природе около четырех миллиардов лет назад. Разумеется, сейчас в природе нет молекул РНК, которые размножаются сами собой».

Попутно исследователи убедились, что одной-единственной формы РНК недостаточно, чтобы она могла себя копировать. Понадобилось еще две молекулы, которые служили ферментами. «У нас имеются два различных фермента РНК: плюс-РНК и минус-РНК. Первая производит вторую, и наоборот. Минус делает плюс, плюс делает минус и так далее. В естественных условиях ведь происходит то же самое, ничего другого. У наследственной молекулы ДНК, двойной спирали, есть две цепи, так сказать, «плюс» и «минус». Информация неизменно передается от одной цепи к другой».

Конечно, полученные результаты вовсе не доказывают, что первыми биомолекулами, возникшими на Земле, являлись именно РНК и что они зародились в полярных льдах, но все-таки подобные опыты могут стать важным шагом на пути к пониманию происхождения жизни на нашей планете и в космосе вообще.

Они свидетельствуют о том, что в решении этой проблемы наметился некий прорыв. Возможно, когда-нибудь из этих разрозненных экспериментальных данных сложится целостная картина — подлинная биография первого, самого примитивного микроорганизма, появившегося на Земле. Эта удивительная история Первомикроба непременно будет написана. А где ему лучше увидеть свет — под тропическим небом или сполохами северного сияния, — подскажут последующие эксперименты, новые компьютерные модели, научные теории и гипотезы.

* * *

Меньше никеля, больше жизни!

Олег Губин

«Визит Венеры к Вулкану» Ф. Буше. 1754

По мнению группы геологов из США и Канады — руководил ею Курт Конхаузер из Эдмонтонского университета, — решающий сдвиг произошел около 2,4 миллиарда лет назад. В ту пору нашу планету населяли лишь самые примитивные микроорганизмы, а ее атмосфера содержала незначительное количество кислорода. Однако внезапно все изменилось. Эволюция жизни на Земле вышла на новый уровень развития.

Что послужило причиной? Возможно, никель!

До сих пор ученые в общем-то не интересовались влиянием никеля на процесс становления жизни. «Ведь этот металл содержится в морской воде в чрезвычайно малых количествах, — подчеркивает Доминик Папино, один из авторов данной работы. — Однако проведенные нами исследования свидетельствуют, что никель оказал огромное влияние на биосферу Земли».

Группа Конхаузера проанализировала состав полосчатых железных руд, образовавшихся на планете за очень продолжительный период — от момента появления первых следов жизни на Земле (около 3,8 миллиарда лет назад) до «кембрийского взрыва» (около 550 миллионов лет назад).

Изучая примеси, которые обнаруживаются в рудах, ученые определяли содержание никеля в древних океанах, покрывавших планету. Около 2,7 миллиарда лет назад оно было очень высоким. В таких условиях процветали метанобразующие бактерии. Они выделяли в атмосферу большое количество метана, препятствуя повышению концентрации кислорода. Ведь метан и кислород реагируют друг с другом; продуктами реакции являются углекислый газ и вода.

Однако затем — неожиданное событие, «грань истории», «ступень эволюции». Химический состав морских вод резко изменился. Конхаузер и его коллеги полагают, что причиной тому было не какое-то «единичное событие». Дело не в «невероятной случайности», а в том, что мантия нашей планеты постепенно остыла. До тех пор бесчисленные извержения вулканов вновь и вновь выбрасывали на поверхность Земли лаву, богатую никелем. В результате эрозии частицы застывших пород, — а значит, и крупицы никеля, — со временем попадали в реки и моря. Когда же активность вулканов поутихла, исчез и важнейший источник поступления никеля в толщу морской воды.

«По времени эти два события очень хорошо совпадают. Как только содержание никеля уменьшилось, атмосфера начала обогащаться кислородом, — отмечает Доминик Папино, — и, судя по тому, что мы знаем о живущих ныне метанобразующих бактериях, понижение содержания никеля ведет к резкому сокращению выработки метана».

Что ученые знают об этих бактериях? Что никель им нужен, чтобы производить три важнейших для них фермента. Когда популяция бактерий недополучает никель, ее численность начинает сокращаться. По-видимому, эта история — «катастрофа» для одних, «радость» для других — и произошла в древних океанах почти мгновенно, в какие-то «миллионолетия». Началось массовое вымирание метанобразующих бактерий. А вот не очень нуждавшиеся в никеле водоросли и цианобактерии — организмы, вырабатывающие кислород, — стали заполнять опустевшее пространство, побеждая в этой дарвиновской борьбе. И вслед за их торжеством радикально изменился состав земной атмосферы. Произошло «The Great Oxidation Event», «Великое окисление».

Цианобактериям потребовалось примерно полмиллиарда лет, чтобы путем фотосинтеза довести содержание кислорода в атмосфере почти до его нынешних показателей. Впрочем, уже 2,4 миллиарда лет назад это значение, по расчетам ученых, было достаточно высоким, чтобы считать атмосферу планеты «кислородной». Развилка эволюции была пройдена. Барьер пал. Планета стала подготовлена для появления известных нам сложных форм жизни.

За время существования нашей планеты предельная величина живых организмов всего дважды радикально менялась, как установили авторы исследования, проводившегося под эгидой Стэнфордского университета. Первый «большой скачок» произошел примерно 1,6–2,0 миллиарда лет назад, второй — около 600 миллионов лет назад. В обоих случаях этому предшествовало заметное повышение содержания кислорода в атмосфере.

Итак, на протяжении первых полутора с лишним миллиардов лет существования живых организмов — бактерий и других одноклеточных, напоминавших бактерии, — их размеры оставались ограниченными. Уж слишком сбалансированы были у них процессы обмена веществ, чтобы они вдруг стали стремительно меняться в размерах. «Большинство сообществ раннего и начала позднего протерозоя состояло из простых внешне форм. Они занимали практически все свободное пространство на море и, возможно, на суше», — пишет в своей книге «До и после динозавров» наш постоянный автор, палеонтолог Андрей Журавлев.

И все же революция назревала. Ведь подспудно произошло важнейшее событие, определившее судьбы жизни на Земле: некоторые простейшие организмы научились использовать энергию солнечного света — «изобрели» фотосинтез. Побочным продуктом этого процесса был молекулярный кислород. Постепенно атмосфера наполнилась им.

Это привело к усложнению клеточных структур. Произошел, как уже сказано, первый «большой скачок». «В этот период в ископаемой летописи начинают попадаться остатки эукариот. Эукариоты — это организмы, обладающие ядром (хранилищем генов), сложными клеточными органеллами (своеобразными органами клетки) и более совершенным способом полового размножения, когда наследственный материал сосредоточен в расходящихся парных хромосомах» (А. Журавлев).

Извержение подводного вулкана в архипелаге Тонга 17 марта 2009 года

Вулкан Редаут на Аляске

С появлением эукариот резко меняются размеры живых организмов.

Теперь они почти в миллион раз больше своих предшественников. Эукариоты будут доминировать на Земле более миллиарда лет.

Однако около 600 миллионов лет назад содержание кислорода в атмосфере вновь — по не объяснимой пока причине — начинает расти. Расцветают «сады Эдиакары» (подробнее о них читайте статью К. Еськова в «З-С», 6/01). На нашей планете появляются первые многоклеточные животные (сейчас известны тысячи различных представителей эдиакарской фауны). По своей величине они значительно превосходят все прежние организмы, существовавшие на Земле.

«Всего» за 100 миллионов лет предельные размеры обитателей биосферы возрастают в миллионы раз.

Возможно ли повторение подобных событий в будущем? Исследователи из Стэнфордского университета сомневаются в этом. Наша планета попросту слишком мала, чтобы на ней могли выжить популяции животных, которые в те же миллионы раз превосходят нынешних крупных млекопитающих. Им не хватит ни пищевых ресурсов, ни жизненного пространства.

Международной группе исследователей под руководством профессора Университета штата Мэриленд (США) Алана Кауфмана удалось доказать, что наступление первого ледникового периода на планете было вызвано резким насыщением атмосферы кислородом около 2,5 миллиарда лет назад.

В рамках проведенного исследования геологи изучили изотопный состав горных пород на территории региона Трансвааль в Африке. Им удалось установить, что в данном регионе геологические следы движения древних льдов совпадают по времени с изменениями в серном цикле, которые считаются признаком появления кислорода в атмосфере. Кроме этого, анализ позволил выявить резкие изменения, произошедшие и в углеродном цикле в это же время, что, по словам ученых, также характерно для оледенения.

Геологи полагают, что резкое насыщение кислородом атмосферы привело к его реакции с метаном с образованием углекислого газа, парниковые свойства которого гораздо слабее. В результате планета начала охлаждаться. Также появление кислорода привело к образованию озонового слоя, который создал защиту для морских организмов-оксигенов, то есть производящих кислород. В результате последние поднялись ближе к поверхности океанов, что привело к росту их кислородной производительности, тем самым усугубляя последствия насыщения кислородом атмосферы.

Согласно самой распространенной теории, причиной кислородной катастрофы считается появление микроорганизмов-оксигенов, способных к фотосинтезу.

При этом известно, что организмы появились на 300 миллионов лет раньше, чем наступила кислородная катастрофа. Для объяснения этой задержки ученые выдвигают следующую гипотезу. По их словам, первые такие организмы появились в океанах. При этом вырабатываемый ими кислород шел в основном на реакцию с железом, которое насыщало первые водоемы. В результате в течение длительного времени кислород не попадал в атмосферу. Однако когда железо закончилось, этот газ стал в больших количествах выделяться из океанов.

Интересно отметить, что недавно появилось исследование, которое устраняет данную задержку. Согласно новым результатам, изменения в серном цикле, которые считаются следствием кислородной катастрофы, могли начаться раньше, чем считалось до сих пор.

От панспермии до до трансспермии: когда перед жизнью открыты все пути

Александр Волков

В истории появления жизни на Земле поразительно много неясного. Сотни миллионов лет планета была непригодна для всего живого. Ее поверхность бурлила, как адское месиво. «Вулканическое озеро… воды, свинцово-серые, с ядовитыми испарениями. Это называется дождь серный. Мертвое море в мертвой стране» (Д. Джойс). В это пекло с устрашающей регулярностью низвергались метеориты. Но вот около 3,8 миллиарда лет назад наступило затишье. Планета остыла, покрылась твердой корой. И тут же, по прошествии нескольких миллионов лет, на Земле объявились первые микроорганизмы (см. «З-С», 2/00).

Древнейшие следы жизни обнаружены в толще отложений возрастом именно 3,8 миллиарда лет в Гренландии. Здесь отмечено определенное со отношение изотопов углерода, которое может быть вызвано биологическими причинами. Как же биомолекулы формировались под ударами метеоритов и комет? Поистине их сборка проходила в каком-то спринтерском темпе, словно это были не уникальные в своей сложности существа, а стандартные автомобили на заводе Форда. Почему Природа действовала с такой скоростью и в то же время с ювелирной точностью, собирая основы жизни из отдельных молекул, свивая их в генетический код?

Как будто мириады простейших живых существ витали вокруг планеты, и когда наступило счастливое затишье, этот рой сразу опустился в ту бесплодную пустыню, что занимала здесь все, что было под небом. И расселился, и принес обильное потомство. Что если в самом деле жизнь зародилась где-нибудь на другой планете, а то уж и в иной звездной системе, а оттуда — то ли в облаках пыли, то ли во взрывах метеоритов, то ли в курящихся шлейфах комет — была принесена на мертвую твердь Земли, ее пробудила?

Можно, конечно, и дальше предполагать, что жизнь возникла здесь сама собой, но до сих пор не доказано, что в благоприятных условиях непременно должны появиться микроорганизмы. Может быть, они и впрямь низверглись на Землю с неба? И если не сами микробы, то уж сложные органические молекулы, например аминокислоты, в самом деле путешествуют с одной планеты на другую? Итак, дарвиновская эволюция на нашей планете началась с того, что сюда прилетели такие вот «инопланетяне» микроскопических размеров?

Большинство ученых относятся к гипотезе панспермии — переносу жизни от одного небесного тела к другому — как к умозрительному эксперименту, ведь во Вселенной до сих пор не обнаружено ни одной планеты, на которой есть жизнь. Пока в эту гипотезу можно лишь верить, никаких доказательств ей нет. Ее приверженцы оперируют только различными фактами, которые косвенно подтверждают ее справедливость.

Традиция искать прародину жизни за всеми земными горизонтами и даже не на «небеси», а выше, родилась довольно давно.

Еще греческий философ Анаксагор рассуждал о «семенах вещей». Но эта россыпь оживающих частиц, летящих к Земле, была забыта. Впоследствии, на протяжении более двух тысяч лет, любые рассуждения о том, что «жизнь зародилась…» были недопустимы, ведь

— всем известно — ее сотворил Бог. Лишь в XIX веке, с торжеством научного атеизма, ученые начинают задумываться о происхождении жизни на нашей планете. Тогда же Пастер, Гельмгольц, лорд Кельвин и некоторые другие ученые высказывают идеи, которые перекликаются с появившейся позднее гипотезой панспермии.

• В 1895 году шведский химик, лауреат Нобелевской премии Сванте Август Аррениус предположил, что споры микроорганизмов, разлетаясь с обжитой планеты, колонизуют отдаленные небесные тела (споры — это защищенные плотными оболочками клетки микроорганизмов, в которых на какое-то время приостановились процессы обмена веществ). Он теоретически обосновал принцип панспермии. Этому посвящена его книга «Образование миров» (в 1908–1912 годах она была трижды издана в России. — А.В.). Итак, космос наполнен жизнью? В то время эта идея казалась фантастичной.

В 1970-е годы, с развитием космонавтики, вновь пробудился интерес к гипотезе панспермии. Особое внимание к ней привлекли страстные выступления британского астронома, «еретика от науки», Фреда Хойла (см. «З-С», 2/03) и его ученика, Чандра Викрамасинга (ныне — директор Центра астробиологии в Кардиффе). Впоследствии они опубликуют совместно не одну статью, отстаивающую тот же, непривычный для многих взгляд: Вселенная изобилует жизнью.

«Эти работы принесли» Хойлу и Викрамасингу, пишет российский астроном Владимир Сурдин, «скандальную популярность. Идею панспермии отвергали и астрофизики, и биологи. За нее уцепились теологи. Но Хойл и Викрамасинг спокойно развивали свои взгляды».

Образцы породы, взятые с метеорита Tagish Lake, показали наличие полых гранул органического вещества. В связи с этим эксперты предполагают, что жизнь на Земле могла зародиться именно благодаря таким крупинкам, образовавшимся в холодных глубинах космоса. Анализ углеродных пузырьков выявил, что они неземного происхождения и должны были сформироваться при температуре, близкой к абсолютному нулю

Вот что они полагали. В космосе снуют мириады спор бактерий. Одни притаились в ядрах комет, другие набились в расселины метеоритов, третьи пересекают космический океан без всяких «транспортных средств» — плывут по нему, не защищенные ничем, кроме пыли. Плывут и выживают. Когда же споры попадают в благодатную среду, они стремительно размножаются, превращая пустыню в цветущий сад. С этого и началась история жизни на Земле.

Свою гипотезу Хойл и Викрамасинг обосновали результатами спектрального анализа космической пыли. Ее инфракрасные спектры «очень похожи на спектры органического вещества, в частности — сухих бактерий!» (В. Сурдин). Впоследствии, наблюдая за излучением отдаленных галактик, Викрамасинг пришел к выводу, что споры микробов могут перелетать даже из одной галактики в другую.

По оценке Викрамасинга, в одном только Млечном Пути курсирует 10³³ тонн спор микроорганизмов. Поистине, передвигаясь от одной планеты к другой, от одной звезды к другой, в космосе курсирует эскадрилья астрономических размеров, сбрасывая свой десант на каждый притаившийся на пути клочок тверди. Запечатанные в капсулы спор, эти «примитивные организмы» — в отличие от венца творения, человека, — могут путешествовать по звездным мирам миллионы лет. Попав в пригодные условия, они немедленно дают пышные, многочисленные всходы.

Особую роль Хойл и Викрамасинг отводили кометам. По их мнению, в эпоху зарождения Солнечной системы различные споры бактерий, рассеянные в этой части космоса, оказались заключены в материал, из которого формировались кометы. Условия, найденные здесь, были вполне благоприятны для жизни. Бактерии пробудились и начали стремительно размножаться. В пригодной обстановке их численность росла буквально по экспоненте. Вместе с кометами, регулярно падавшими на поверхность планет, «россыпи» микробов попадали на сушу и в воду, в воздух и лед.

«Кометы — это идеальные инкубаторы жизни. Там имеются все необходимые для ее развития элементы: глина, органические молекулы и вода. Чем выше суммарная масса комет и чем больше времени имелось в их распоряжении, тем вероятнее, что жизнь возникла в космосе, а не на Земле», — полагает Чандра Викрамасинг, полемично заявляя: «Можно и дальше верить в то, что жизнь на Земле зародилась сама собой, в «первородном бульоне», но экспериментальных данных, доказывающих это, пока не получено».

В лаборатории НАСА вскрывают капсулу зонда «Стардаст», доставившую на Землю в 2006 году образцы пыли кометы Уилд-2

Но даже правота данной гипотезы, будь это так, не отменяет все того же вопроса, только сформулированного иначе. Откуда взялись полчища микробов, штурмующие Землю с небес? Где они зародились? «Если бы я знал это, был бы Богом», — привычно шутит Викрамасинг. На деле ответом остается молчание. Просто, продолжая фразу «жизнь зародилась.», на этот раз предложено произнести: «. в отдаленном уголке космоса».

Итак, приверженцы гипотезы панспермии, как правило, избегают объяснять, как появилась жизнь, а рассуждают о том, как та переносится из одной части галактики в другую. Некоторые даже отказываются признавать сам факт ее зарождения. Вслед за Фредом Хойлом они считают, что мы живем в «вечной Вселенной», и жизнь — наряду с пространством и временем — может быть неотъемлемым свойством мироздания (впрочем, большинство ученых сейчас уверены в том, что Вселенная возникла около 13,7 миллиарда лет назад в результате Большого Взрыва).

Менее спорно представление о том, что жизнь зародилась в одном из уголков космоса и оттуда распространилась по Вселенной, в том числе около 4 миллиардов лет назад достигла Земли. Подобный взгляд не противоречит общепринятым на сегодня космологическим учениям.

«Теория панспермии куда более правдоподобна, чем предположение о том, что жизнь вновь и вновь зарождается в различных областях космоса, — говорит Викрамасинг. — Да, для микробов вероятность выжить в космическом пространстве довольно мала. Но все равно она гораздо выше, чем шансы на то, что жизнь появится сама собой. Однажды возникнув, жизнь выказывает такую удивительную стойкость, что практически может считаться бессмертной».

Впрочем, есть и те, для кого эти «еретические» мысли недостаточно радикальны. Так, американские исследователи Кристофер Роуз и Грегори Райт со страниц журнала Nature в аргументированно заявили, что кометы могли бы использоваться в качестве почтового транспорта, доставляющего послания от одной планетной системы к другой.

Это напоминает гипотезу «направленной панспермии», которую выдвинул в 1973 году не кто иной, как нобелевский лауреат, первооткрыватель ДНК Фрэнсис Крик (его соавтором в данном случае был биохимик Лесли Оргел). Крик предположил, что «семена жизни» оказались в космосе отнюдь не случайно. Их распыляет какая-то внеземная цивилизация, достигшая высокого уровня развития. Ведь это — самый дешевый и эффективный способ «импортировать» жизнь на те небесные тела, где есть условия для ее зарождения. Впоследствии — через миллиарды лет — эта цивилизация могла бы колонизовать планеты, преображенные бактериями и их возможными потомками. В таком случае Земля — это… космический заповедник, который давно присмотрели для себя «носители внеземного разума», «хозяева НЛО» (правда, пока они медлят, мы, люди, можем уничтожить их угодья — наш «безумный, безумный мир»).

Впрочем, в кометах все же трудно усмотреть безотказные транспортные корабли по доставке жизни во все уголки галактики. Их орбиты очень нестабильны. Уже по прошествии десятков тысяч лет эти хвостатые странницы либо начинают распадаться, либо устремляются навстречу звезде, чтобы найти в ее лучах гибель. Вестимо ли развозить товары по морям-океанам на корабле, днище которого вырезано… из сахара? К тому же авторы этой идеи опять уходят от вопроса: «Как зародилась жизнь?» Откуда взялась цивилизация, пачками пачек швыряющая микробы в космос? Где она возникла? В холоде или тепле? В воздухе или воде?

В 1990-2000-х годах стала популярна идея «трансспермии» — переноса жизни с помощью метеоритов от одной планеты к другой, соседней с ней. Пока это тоже лишь умозрительная гипотеза, но для многих ученых она выглядит более правдоподобной, чем странствия микробов от одной звезды к другой.

Идея «трансспермии» хотя бы подкреплена цифрами. По расчетам астронома Джея Мелоша из Аризонского университета, при падении крупного метеорита на Марс в космос устремляются многие миллионы камней, и, может быть, каждый пятисотый когда-нибудь прилетит на Землю.

В среднем раз в 10 миллионов лет на Красную планету падает глыба, оставляющая кратер диаметром 30 километров, а раз в 55 миллионов лет — диаметром сто километров. При подобных катастрофах в космос устремляются камни до 10 метров в поперечнике. Компьютерные модели показывают, что, вылетев с поверхности Марса, они проводят в пути от нескольких сотен тысяч до 20 миллионов лет, прежде чем окажутся в поле земного тяготения и упадут на нашу планету.

Шведский исследователь Курт Милейковски подсчитал, что за последние 4 миллиарда лет на Землю просыпалось более четырех миллиардов тонн марсианского вещества, причем он учитывал только те метеориты, что при падении не нагреваются и до 100 градусов Цельсия. Почти все они — 98 процентов! — невелики: от 2 до 80 сантиметров в поперечнике.

В свою очередь, с Земли на Марс также прилетело множество крупинок и камней (см. «З-С», 1/00). Но все же их было в десятки, а то и сотни раз меньше, поскольку им мешали плотная атмосфера Земли и мощная сила ее притяжения.

Планеты постоянно обмениваются своим «содержимым». Так что, если на Марсе все-таки найдут микробов, возможно, они будут состоять в родстве с теми примитивными организмами, что населяли Землю миллиарды лет назад, ведь трудно предположить, что сразу на двух соседних планетах Солнечной системы, независимо друг от друга, зародилась жизнь. Больше шансов на то, что на одну из них она попала потом, уже в готовом виде. Правда, в таком случае справедливее задаться вопросом, где все-таки появились эти микробы, на планете «красной» или «голубой». Что если жизнь в нашей Солнечной системе возникла на Марсе?! И уже оттуда попала в наши пенаты — вообще-то совсем нам чужие. Марс — родина человечества! Долетались, блин.

Впрочем, если говорить серьезно, то следует признать, что на Марсе, по-видимому, раньше, чем на Земле, сложились условия, благоприятные для жизни (см. «З-С», 7/07). А значит, там — скажем обтекаемо — у «кирпичиков жизни» было больше времени на то, чтобы, складываясь так и сяк, породить важнейшие биомолекулы — дать начало жизни.

Но вернемся к нашим полетам в фантазиях и наяву. Поборники теории панспермии должны разрешить три главные проблемы; они же — три ее основных уязвимых пункта.

• Каким образом споры микроорганизмов попадают с поверхности планеты в открытый космос? Ведь чтобы выбраться туда, они должны выдержать огромные перегрузки, возникающие, когда «неведомая сила», например удар метеорита, взметнет их ввысь.

• Как они могут выжить там? Микробам придется подолгу находиться в открытом космосе, подвергаясь действию смертоносных ультрафиолетовых лучей — этого оружия массового поражения, уничтожающего их без счета.

• И как они уцелеют, попав на чужую планету? «Посадка» столь же нелегка, как взлет. В этот момент им придется пережить громадные перегрузки, например, силу давления, которая во много-много раз превышает обычные показатели.

Иными словами, переноситься с одной планеты на другую микробам так же тяжело, как зверькам, оказавшимся на дереве, что унесло ураганом в открытое море, ждать, что их «кораблик» когда-нибудь прибудет к суше, например, острову. На Земле подобные путешественники часто гибнут от голода и жажды, тонут, сметенные волнами, оказываются в пасти хищных рыб. Казалось бы, не менее безнадежен и полет в космическую даль микробов, вырванных из привычной для них среды (см. статью А. Журавлева в «З-С», 10/97).

Во время опытов, проведенных на российских спутниках серии «Фотон», контейнеры (см. в центре) со спорами бактерий доставляли на околоземную орбиту.

Слева: модель ракеты «Союз», на которой спутники выводились в космос. Справа: бактерии возвращаются из космического полета

Однако наблюдения и эксперименты, проведенные в последние годы, показали, что припорошенные пылью или притаившиеся внутри метеорита споры бактерий могут безболезненно перенести даже межпланетное путешествие. Эти организмы, которые мы, не задумываясь, называем «примитивными», приспосабливаются к самым сложным условиям обитания, какие только можно представить себе. Их шансы выжить значительно выше, чем у любых других животных, продвинувшихся вверх по лестнице эволюции. «Панспермия скорее и чаще наблюдалась на самой ранней стадии существования жизни, — пишет американский биолог Питер Уорд (см. «З-С», 8/02), — когда ее формы располагали минимальным геномом и были готовы к самым суровым условиям».

Ни вакуум, ни жуткий холод, царящий в космосе, не вредят этим «бессмертным» микробам. Лишь воздействие ультрафиолетовых лучей они переносят с трудом, но достаточно густой пелены из пыли, чтобы их выживаемость в «космическом аду» заметно повысилась. Их не страшит и отсутствие пищи: они не гибнут, а, окутавшись плотной оболочкой, впадают в спячку — превращаются в споры. Таким образом, их генетический код сохраняется, чтобы, может быть, начать новую летопись жизни на какой-нибудь пустынной планете, куда упадет их «корабль». Тогда уснувшие микробы возвратятся к жизни.

• Во время опытов, проведенных на российских спутниках серии «Фотон», контейнеры со спорами бактерий Bacillus subtilis (сенная палочка) были доставлены на околоземную орбиту и в течение двух недель оставались открытыми, подвергаясь воздействию космических лучей. По возвращении выяснилось, что до 70 процентов спор выживало, если они были защищены, например, слоями глины и камня. Расчеты показывают, что, оказавшись в расселине крупного метеорита, в метре-двух от его поверхности, споры бактерий могут провести без ущерба для себя миллионы лет. Даже когда эти простейшие организмы не были ничем укрыты, то какая-то часть их выживала в ходе эксперимента. В среднем на миллион спор найдется одна, способная продержаться в космосе — без всякой защиты! — до полумиллиона лет. Конечно, эта пропорция — 1: 1 000 000 — крайне мала, но если представить себе, что при падении такого метеорита, как Юкатанский около 65 миллионов лет назад, в околоземное пространство могло быть выброшено громадное число спор, то количество микробов, способных добраться, например, с Земли на Марс, покажется вовсе не таким ничтожным (о шансах микробов долететь до спутников Юпитера и Сатурна читайте «З-С», 4/08).

• Эксперименты показали, что такая бактерия, как Deinococcus radiodurans (см. «З-С», 3/02), почти не чувствительна к космическому излучению. Ее споры могут выдержать дозы излучения в три миллиона рад, что в тысячи раз выше смертельной дозы для человека. К плаванию в открытом космосе готовы даже отдельные виды многоклеточных животных, например, тихоходки (см. подверстку).

• Во время испытаний микроорганизмы выдерживали давление величиной от 10 до 50 гигапаскалей, а именно с такими перегрузками им пришлось бы столкнуться при падении их «космического транспорта» — метеорита — на поверхность Марса. Например, 0,001 часть всех спор цианобактерий оставалась жива при давлении около 10 гигапаскалей, а 0,0001-0,00001 часть всех спор — около 45 гигапаскалей. «Результаты проделанных нами экспериментов доказывают, что бактерии могут перелетать с Земли на Марс и наоборот, а в других звездных системах — с одной планеты, напоминающей Землю, на соседние планеты», — подытоживает немецкий астробиолог Герда Хорнек. Это касается не только самых примитивных форм, но и более сложных организмов, например, цианобактерий или архебактерий. Их споры, притаившись в глубине метеорита, могут провести в космосе миллионы лет.

Участники подобных экспериментов с удивлением признают: «Похоже, некоторых микробов вообще ничем не убить. И мы даже не понимаем, почему». В последние десятилетия у нас на планете находили колонии бактерий, которые обитают в самых неподходящих для жизни условиях: в жерлах вулканов, геотермальных подводных источниках («черных курильщиках») и толще земли, на километровой глубине. Они выживают и во льдах Антарктиды, и в клокочущих потоках, разогретых до 120 градусов Цельсия. Очевидно, живые организмы куда более выносливы, чем мы привыкли считать еще лет тридцать назад. Однако это вовсе не доказывает, что подобные микробы населяют космическую даль и что именно они породили все многообразие жизни на нашей планете.

Проблема в том, что гипотезу панспермии нелегко доказать. Нужно либо обнаружить жизнь на других планетах, чего не было сделано за все годы космических исследований, либо отыскать в образцах вещества, взятого в метеоритах и кометах, несомненные ее следы, например, какие-нибудь микробы внеземного происхождения.

Энтузиасты надеются, что правота этой идеи подтвердится в следующем десятилетии, когда европейский зонд «Розетта» высадит спускаемый модуль на комету Чурюмова-Герасименко и тот возьмет образцы грунта с глубины 20 сантиметров.

Впрочем, если эти надежды и сбудутся, то репутация у данной гипотезы все равно останется сомнительной в глазах многих ученых. Ведь даже если в метеоритах и кометах, на соседних планетах и межзвездных облаках будут найдены биомолекулы и, может быть, микроорганизмы, это все равно не доказывает, что жизнь была занесена на Землю из космоса. Целый ряд опытов — от эксперимента Миллера в 1953 году до работы Джеральда Джойса в 2009 году (см. статью «Жизнь зародилась в толще льда». — Прим. ред.) — свидетельствует о том, что жизнь на нашей планете могла возникнуть сама собой. Немало биологов считают лишней даже гипотезу «псевдо-панспермии» (согласно ей, на Землю были занесены из космоса важнейшие органические соединения, из которых здесь и сформировались сложные биомолекулы, а затем и одноклеточные организмы).

В образцах метеоритов, кстати, уже обнаруживали точно такие же азотистые основания, как и те, что содержатся в молекулах РНК. Впрочем, до недавнего времени не удавалось доказать, что они не проникли в каменные глыбы уже здесь, на Земле.

Однако в минувшем году на страницах научного журнала Earth and Planetary Science Letters были опубликованы новые результаты исследования метеорита Мурчисона, упавшего на территорию Австралии сорок лет назад — 28 сентября 1969 года. Речь идет об углистом хондрите массой около 100 килограммов.

В нем выявлены урацил — азотистое основание, составная часть РНК, и ксантин — продукт окисления азотистых оснований в живых клетках. Благодаря изотопному анализу исследователи определили, что эти биомолекулы содержат больше тяжелых изотопов углерода, нежели точно такие же молекулы, имеющие земное происхождение. Очевидно, они были занесены на Землю из космоса, где как раз и отмечена повышенная концентрация тяжелых изотопов углерода.

«Возможно, азотистые основания, содержавшиеся в метеоритах, попав на Землю, встраивались в генетический код первых живых организмов, населявших нашу планету», — полагает британская исследовательница Зита Мартинс, руководившая этой работой (подробнее об этом читайте «З-С», 6/09).

В последние годы в межзвездных облаках обнаруживают все более сложные молекулы, например, в 2002 году там была замечена такая аминокислота, как глицин (она входит в состав всех белков; кроме того, встречается в живых организмах и в свободном состоянии). «Сейчас возникает ощущение, что основные компоненты жизни зарождаются в космосе всегда и везде», — полагают астрономы, броско заявляя: «Аминокислоты буквально сыплются с неба дождем».

Конечно, от образования отдельных органических молекул до зарождения жизни дистанция очень велика. «Можно всю жизнь изучать геологию, но все равно мало знать, как возникают отдельные минералы, если вы хотите понять, как из них сооружались пирамиды Теотиуакана или Тадж-Махал, — иронично замечает Эверетт Шок из Вашингтонского университета. — Впрочем, исследование химических «кирпичиков жизни» показывает, что эти молекулы распространены гораздо шире, чем считалось раньше». Это повышает шансы на существование внеземной жизни.

• Любопытную гипотезу выдвинул в прошлом году японский исследователь Ёсихиро Фурукава. Первые биомолекулы могли образоваться при падении метеоритов в древние океаны на нашей планете.

• Чтобы доказать свою гипотезу, Фурукава и его коллеги смешали углерод, железо и никель — вещества, содержащиеся в хондритах, самой распространенной разновидности метеоритов, — и добавили в смесь воду, азот и аммиак, воссоздав характерную химическую среду молодой Земли. Эту смесь они обстреляли снарядом, который имитировал метеорит, прилетевший откуда-то из космической дали. В этот момент температура в очаге катастрофы составляла от 2700 до 5000 градусов Цельсия.

Оказалось, что в пламени взрыва возникают различные органические соединения, в том числе жирные кислоты, соединения азота, а также глицин. Кроме того, по косвенным признакам, здесь появлялись спирты, альдегиды, ненасыщенные углеводороды и простые сахара. Но и это, по-видимому, лишь малая часть того многообразия молекул, что образуются в момент катастрофы в реальных условиях. В каком-то смысле, место падения метеорита — это. настоящая лаборатория, где при высоких температурах и давлениях протекают важнейшие химические реакции, в результате чего рождаются составные части живых организмов.

Тех организмов, что, может быть, когда-нибудь отправятся по маршруту «Москва — Кассиопея». И речь не столько о людях, сколько о «малых мира сего».

По гипотезе астронома из Кардиффского университета Билла Нэйпира, у земных микроорганизмов есть следующая возможность попасть в другие звездные миры. Во время своих блужданий по Солнечной системе астероиды много раз сталкиваются друг с другом, постепенно крошась и рассыпаясь на части. Со временем самые твердые камни перемалываются в пыль. Если пылинки довольно малы — диаметром не более 0,1 миллиметра, то давления солнечного ветра хватит, чтобы вымести их за пределы нашей планетной системы. В случае же, если споры микробов окутаны каменным крошевом или находятся внутри крупиц, они, как уже отмечалось, порой неуязвимы даже для космического излучения, смертельного для всего живого.

Вокруг нашей планеты, на расстоянии в несколько световых лет, возможно, простирается громадная «биопленка», состоящая из многочисленных спор бактерий, которые постепенно относит к соседним звездам. Если эта гипотеза верна, то, наверное, немало планет в разных частях нашей галактики «инфицировано» жизнью, занесенной с Земли. Ведь за последние 4 миллиарда лет Солнечная система в своем движении по Млечному Пути самое меньшее пять раз пересекала гигантские молекулярные облака, где рождаются новые звезды и планеты. Значит, те с самого начала могли разжиться и «кирпичиками жизни», и целыми колониями микроорганизмов, перелетевшими на них с Земли.

«Вероятность подобных межзвездных путешествий чрезвычайно-чрезвычайно мала, — отмечает Джей Мелош, — но все-таки их нельзя назвать невозможными». Он сравнивает шансы микроорганизмов добраться, например, до звезды Альфа Центавра с надеждой слепца найти дорогу домой после того, как несчастного почти в одночасье перевезут на другой континент. Прокрасться сослепу из Дар-эс-Салама в Северодвинск? Почему бы нет! Дайте только время! А если взять, к примеру, полмиллиона слепцов, то кому-то и впрямь улыбнется удача. Разумеется, чтобы «невиданная невозможность» стала явью, должно сбыться несколько условий, перечисляет Мелош, описывая свой секрет звездных странствий.

Метеорит, этот «корабль призраков», перевозящий микробы из пункта А планеты В в пункт В планеты А, должен быть в меру просторным. Лишь глыба длиной в несколько метров убережет в своей сердцевине — в спасительном «трюме» — колонии микроорганизмов, до которых не долетят ультрафиолетовые лучи.

Метеорит должен угодить в «гравитационную пращу», чтобы выбраться за пределы Солнечной системы. Так, обломки, разлетевшиеся с поверхности Марса, с вероятностью 30 процентов могут, пролетая мимо Юпитера, быть выброшены им в космическую даль. Правда, пока это случится, пройдет несколько десятков миллионов лет.

Нужно приготовиться к очень долгому путешествию. Миновав Юпитер, метеориты, «приговоренные к изгнанию», движутся относительно Солнца со скоростью порядка 5 километров в секунду, постепенно смещаясь в открытый межзвездный океан. Пройдут многие миллионы лет, прежде чем эти обломки, подхваченные «невидимыми волнами» гравитации, прибьются к одному из архипелагов, лежащему на их пути. Например, полет до звезды, расположенной в 2000 световых лет от Земли, займет, по Мелошу, 100 миллионов лет.

• На пути должна встретиться планета. Тогда «семена жизни», заброшенные к другой звезде, найдут питательную почву. Если же, минуя все другие небесные тела, метеориты, как полеш ки — в топку, будут один за другим вваливаться в пылающий шар звезды, все «семена» погибнут. Лишь случайная встреча с планетой земного типа убережет генофонд организмов, вырвавшихся за пределы Солнечной системы, даст им шанс заселить еще один мир двойниками наших микробов.

В подобных гипотезах процесс распространения жизни представляет собой цепную реакцию, начавшуюся неизвестно когда, неведомо в какой части галактики, а может быть, даже за ее пределами. Когда-то — в ходе этой реакции — жизнь была занесена и на нашу планету, «зародилась» на ней, и с тех пор сама Земля всюду рассеивает «семена жизни»: и внутри Солнечной системы, и вне ее — во всех галактических регионах, которые пересекает в своем вековечном кружении вокруг центра Млечного Пути. Если подобная идея справедлива, то жизнь «зарождается» всюду, где сложились условия, благоприятные для этого. Ведь вокруг всех небесных тел — планет и комет — роятся «семена жизни» — споры микроорганизмов, летящие неизвестно откуда неизвестно куда. И попадут они в почву мягкую и влажную, не кипящую огнем и не омертвелую в холоде, — и тогда непременно дадут всходы. В мироздании, устроенном по законам Эйнштейна, все наполнено жизнью, развивающейся по законам Дарвина. Во всяком случае, так видится с современного «гранита науки». А что там за горизонтом, решат новые поколения ученых.

Вокруг комет

• Только на окраине Солнечной системы, в облаке Оорта, насчитывается около 100 миллиардов кометных ядер. Их общая масса сравнима с массой Урана и Нептуна. В нашей галактике — миллиарды подобных «облаков», ведь в ней очень много звезд, напоминающих Солнце.

• В 1986 году европейский космический зонд «Джотто» обнаружил в пыли, окутывающей комету Галлея, сложные органические молекулы. «Затруднительно объяснить их появление небиологическим путем, — отмечает Чандра Викрамасинг. — Примерно 50–60 процентов всей массы кометы состоит из вещества, которое практически не отличить от бактерий».

• Космический зонд «Deep Impact», обстрелявший 4 июля 2005 года комету Темпеля-1 (см. «З-С», 11/05), косвенно доказал, что внутри кометного ядра содержится вода в жидком виде, ведь среди вещества, выброшенного после удара, обнаружены, по данным спектрального анализа, частицы глины, а также силикаты и карбонаты, а эти вещества образуются обычно при участии воды. Кроме того, были замечены цианид и различные соединения углерода и азота. Именно из этих элементов, в незапамятные времена принесенных на Землю кометами, впоследствии возникли важнейшие биомолекулы — зародилась жизнь.

Отсчет аминокислот

В начале уходящего десятилетия сразу двум группам ученых удалось, воссоздав в лаборатории условия, царящие в космосе, получить аминокислоты — составные части протеинов, «кирпичиков жизни». Эти эксперименты лишь укрепляют уверенность тех, кто считает, что жизнь на нашу планету была занесена из космоса.

Гильермо Муньос Каро из Лейденской обсерватории и Уве Майерхенрих из Бременского университета смоделировали процессы, протекающие при возникновении комет. В камере, охлажденной до 261 градуса ниже нуля, находилась смесь простейших химических соединений, встречающихся в межзвездных облаках: вода, углекислый газ, моноксид углерода, аммиак и метанол. В течение нескольких часов она подвергалась воздействию ультрафиолетового излучения. Его энергии хватало на то, чтобы разрушать молекулярные структуры и синтезировать новые. В конце эксперимента ученые обнаружили в камере 16 аминокислот, шесть из которых играют важную роль в различных биологических процессах на нашей планете. Это — глицин, аланин, валин, пролин, серин и аспарагиновая кислота.

Аналогичный эксперимент был проведен и в НАСА под руководством Макса Бернстейна. Здесь в космическом холоде оказалась смесь воды, метанола, аммиака и синильной кислоты. В результате образовались такие аминокислоты, как глицин, аланин и серин. «Все планетные системы формировались из тех же самых газопылевых облаков, а потому всюду должны иметься аминокислоты, необходимые для зарождения жизни», — отмечал Бернстейн в отчете о проделанном опыте.

Где рождаются звезды, рождается жизнь?

В окрестности звезды IRS 46, расположенной в созвездии Змееносца, в 375 световых годах от Земли, астрономам впервые удалось обнаружить биохимические «кирпичики жизни» в газопылевом диске, окружающем молодую звезду. Их отыскали с помощью инфракрасного телескопа «Спитцер». Наряду с углекислым газом, были обнаружены ацетилен и синильная кислота. Подобные молекулы встречаются и в холодных межзвездных облаках (впрочем, в десятки тысяч раз реже, чем в горячих). Что же касается газопылевого диска, окружающего IRS 46, то он разогрет достаточно сильно для того, чтобы здесь протекали химические реакции. «Этот диск напоминает Солнечную систему такой, какой она была миллиарды лет назад, еще до того, как на ней зародилась жизнь», — отмечает Фред Лахиус из Лейденской обсерватории. В процессе этих реакций, в которых участвуют ацетилен и синильная кислота, образуются аминокислоты и аденин (одна из четырех «букв» ДНК).

Ждем новости с экзопланет

В 2008 году астрономы впервые обнаружили органические молекулы на одной из внесолнечных планет. Речь идет о газовом гиганте HD 189733b, находящемся в 63 световых годах от Земли, в созвездии Лисички. Впрочем, вряд ли замеченные молекулы метана — биологического происхождения. Природные условия на планете таковы, что там — по крайней мере, сейчас — не может существовать жизнь. Эта планета размером с Юпитер разогрета до 900 градусов Цельсия, ведь она располагается почти рядом со звездой, обращаясь вокруг нее всего за двое земных суток. В адской жаре, царящей здесь, расплавилось бы даже серебро.

Тихоходка выбирается в космос

Тихоходки любят влагу. Эти крохотные многоклеточные животные длиной до одного миллиметра населяют преимущественно реки, озера, сырые почвы. Однако, как установили в минувшем году ученые из Швеции и Германии, тихоходки могут приспособиться даже к жизни в межпланетном пространстве. Во время эксперимента несколько их колоний было отправлено на десять дней в космос, где они оказались на жутком холоде и подвергались действию смертоносных космических лучей. Но даже в этой обстановке часть животных в каждой из колоний каким-то чудом выжила. Оказавшись в тяжелейших условиях, они впали в спячку, в оцепенение. Процесс обмена веществ в их организме практически прекратился. Эта способность, очевидно, и помогла им спастись. До сих пор с подобными испытаниями удавалось справляться лишь отдельным видам бактерий и лишайников. Теперь перечень «космонавтов» пополнили тихоходки. Примечательно, что, побывав во враждебной всему живому среде, они, как ни в чем не бывало, продолжили размножаться.

Крэг Вентер: жизнь зародилась в космосе

Интернет-журнал Edge (www.edge.org) регулярно публикует интервью с выдающимися учеными современности. Один из излюбленных вопросов, задаваемых им, звучит так: «Какую гипотезу вы считаете истинной, хотя и не можете этого доказать?» Мы приводим в сокращении ответ Крэга Вентера — американского биолога, сумевшего расшифровать геном человека (см. «З-С», 11/07).

Я думаю, что всюду во Вселенной существует жизнь и что на нашу планету, по всей вероятности, она была занесена из околоземного пространства, а значит, справедлива идея панспермии, которую предложил еще Сванте Аррениус, считавший, что Земля была «засеяна» микроорганизмами, проникшими сюда из космоса. Покойный Фрэнсис Крик подхватил эту идею и предположил, что микроорганизмы были доставлены на космическом корабле, запущенном какой-нибудь инопланетной цивилизацией.

Итак, всюду, где есть вода, должны встречаться ДНК и РНК, должна встречаться жизнь, в основе которой лежат углеродные соединения. Мы непременно отыщем ее, когда будем располагать соответствующими приборами…

Если мы расшифруем генетический код организмов, которые могут жить при крайне низких или высоких температурах, выше точки кипения или ниже точки замерзания, а также в чрезвычайно щелочной среде, где человеческая кожа, например, быстро растворяется, то убедимся, насколько многообразной может быть жизнь.

Само существование таких организмов, как бактерия Deinococcus radiodurans, которая способна выжить, даже подвергнувшись действию ионизующего излучения дозой в миллионы рад, а кроме того, может годами и, наверное, даже тысячелетиями жить при полном отсутствии воды, подразумевает возможность панспермии.

Наш антропоцентрический взгляд на происхождение жизни совершенно не обоснован. Очевидно, среди миллионов генов, выявленных нами у различных организмов, есть какое-то небольшое число генов, которые встречаются у самых разных видов и которые могут вести происхождение от нескольких микробов, попавших на нашу планету вместе с метеоритом или, например, межгалактической пылью.

Итак, жизнь распространялась во Вселенной путем панспермии, и Земля невольно способствует дальнейшему ее распространению, рассеивая в окружающем пространстве мириады микробов.