Жизнь как она есть: её зарождение и сущность - Фрэнсис Крик

Хотя Земля выглядит как довольно средняя планета, вращающаяся вокруг довольно средней звезды, мы не можем быть уверены, что у нее нет каких-то особенностей, которые сделали условия для зарождения жизни особенно благоприятными. Возможный пример этого — наша Луна. Луны достаточно часто встречаются у планет Солнечной системы, но, по аналогии с другими планетами, можно было бы предположить, что Земля имела, скорее, несколько лун меньшего размера, а не одну большую Луну, которую мы видим, сияющей над собой. Как возникла Луна, все еще не установлено. Представляется маловероятным, что она откололась от Земли. Сформировалась ли она одновременно с Землей или была захвачена Землей позднее, образовавшись где-то в другом месте Солнечной системы? Возможно, наша Луна появилась в процессе слияния существовавших ранее нескольких лун.

Как бы ни возникла Луна, можно с уверенностью предположить, что в те древние времена она находилась гораздо ближе к Земле. Луна вызывает на Земле приливы. Это трение не только замедляет вращение Земли, которое в те времена, должно быть, было значительно быстрее, но с помощью обратного воздействия постепенно увеличивает орбиту Луны до большего радиуса. Когда Луна находилась ближе к Земле, приливы были больше. Насколько именно больше, зависит от того, как возникла Луна и как она изменила свою орбиту. Возможно, что впервые она была захвачена, когда вращалась в обратном направлении, затем эта орбита постепенно стянулась и направление вращения изменилось на существующее в настоящее время, при чем в этом процессе полюса поменялись местами. Если дело обстояло именно так, то приливы тогда были очень большими. Это могло вызвать последствия любого рода. Если бы их не было, то над всеми водами Земли мог бы образоваться очень толстый слой углеводородов. Эти древние приливы могли вспенить его в эмульсию, создав, возможно, более благоприятные условия для появления примитивных клеток. Такие большие приливы могли создать непрерывное смачивание и высушивание в довольно большом масштабе в водоемах около берегов океанов и морей. К тому же, это могло вызвать более благоприятные условия для пребиотического синтеза. В общем, большие приливы переносили предметы с места на место и создавали больше разнообразия на поверхности первозданной Земли.

Еще одно трудноуловимое влияние могло быть вызвано дрейфом материков. Но из-за тектоники плит (перемещений различных плит по поверхности Земли) на ней могло отсутствовать горообразование. В этом случае постоянное выветривание разрушало сушу, унося обломки пород в море, как это делают сейчас реки, до тех пор пока, наконец, вся суша не оказалась ниже уровня океана. Это не могло бы полностью исключить появление жизни, но если это случилось довольно давно, то это могло бы затруднить зарождение жизни. Если это произошло не так давно, то высшие организмы, вероятно, развились бы совершенно иначе. Нелегко представить, как возникла бы современная наука, если бы совсем не было суши, хотя было бы опрометчиво говорить о том, что такого не могло случиться.

Вероятно, горообразование происходит потому, что внутренние области Земли довольно жидкие, а породы близко к поверхности достаточно пластичны, чтобы допустить выход этой массы с заметной скоростью. Эти условия возникают, поскольку внутренняя часть Земли довольно горячая (по весьма приблизительной оценке эта температура примерно равняется температуре на поверхности Солнца). Вероятно, это зависит, среди прочего, от радиоактивности пород, особенно от радиоактивности изотопов урана, тория и калия. Процент радиоактивных атомов в породах не так высок, но на Земле такое количество этих веществ, что в сумме он возрастает до значительной величины. Более того, такой радиоактивный распад создает относительно большое количество энергии. Это тепло, наряду с теплом, оставшимся со времени агрегации Земли, сдерживается значительной толщиной земной коры и ее низкой проводимостью тепла, поэтому, благодаря столь хорошей изоляции, этот небольшой внутренний запас тепла может сохранять очень высокую температуру.

Имея в виду все эти сложности, вернемся назад и попытаемся вывести очень приблизительную оценку количества планет в галактике, которые имеют на своей поверхности водный раствор органических соединений, жидкий бульон, в котором предположительно могла появиться жизнь. Подсчитано, что общее количество звезд всех типов в нашей галактике составляет приблизительно 10й (сто миллиардов). Только часть из них окажется нужного размера, и из этого числа только небольшая часть не окажется двойными звездами. Возможно, одна звезда на сто может удовлетворить обоим этим условиям. У нас осталось 109 возможных звезд. Даже если лишь одна десятая из них имеет планетарные системы как раз нужного характера, у нас все еще останется 108 звезд. Более сложно подсчитать, какая именно их часть имеет планету подходящей величины как раз на нужном расстоянии от своей звезды, но, возможно, осторожной оценкой могла бы быть одна на сотню. Это все еще оставляет нам миллион планет в нашей галактике, на которых мы можем надеяться найти океаны жидкого бульона в ожидании, когда в них зародится жизнь.

Как можно тотчас же понять по приближенному методу выполнения этих расчетов, остается еще значительный простор для споров относительно наиболее вероятных значений каждой из этих цифр. Наша оценка в миллион может быть отчасти слишком заниженной. Важный момент состоит в том, что трудно посчитать ее слишком завышенной на такой большой коэффициент, что где-нибудь в галактике больше нет другой планеты, похожей на Землю. Ибо если это окажется правдой, то наши оценки оказались бы завышены, по крайней мере, в миллион раз. Конечно, мы можем полностью ошибаться насчет планетарных систем. Предположительно, они могут встречаться крайне редко; это будет означать, что медленное вращение звезд, похожих на Солнце, имеет какое-то другое объяснение. Там могут быть какие-то трудноуловимые условия, которые мы не заметили, поэтому, несмотря на то, что планетарные системы широко распространены, Земля действительно необычна, и планеты, похожие на нее, встречаются крайне редко, если они вообще есть. Испытывая недостаток прямых экспериментальных данных, мы никогда не можем быть уверены, что наши приблизительные оценки не содержат в себе некоторых крупных упущений. Небольшая ошибка не имеет значения. Даже если наша оценка завышена в сто раз, она все же допускает существование десяти тысяч подходящих планет в галактике. В настоящее время есть только один разумный вывод, каким бы хрупким он не был. Планеты с подходящим бульоном, вероятно, достаточно широко распространены в нашей галактике.

Это не означает, что они будут находиться достаточно близко друг от друга. Даже если их миллион, то среднее расстояние между ними составит несколько сотен световых лет. Если же их только десять тысяч, то расстояние между ними окажется примерно в десять раз больше этого. Конечно, наши довольно умеренные оценки могут оказаться слишком заниженными, в этом случае они могут находиться друг от друга всего лишь на расстоянии десяти световых лет, но такое маленькое расстояние представляется весьма маловероятным. Даже если это так, то ракете, чтобы преодолеть такое расстояние, понадобится лететь со скоростью одной сотой скорости света в течение тысячи лет.

Глава 9. Высшие цивилизации

Мы только что видели, что, по-видимому, в галактике, может, существует много других планет, имеющих на своей поверхности большое количество довольно водянистого раствора таких органических молекул, которые необходимы для того, чтобы служить в качестве исходных кирпичиков для построения живой системы. Мы также видели, в главе 6, что в настоящее время мы не можем составить ясного представления, мог ли такой бульон привести к появлению примитивной живой системы в течение приемлемого периода времени, скажем, в миллиард лет, или же большая часть этих бульонов обречена остаться безжизненной на почти неограниченный срок, потому что возникновение жизни является чрезвычайно редким событием. В этой главе мы рассмотрим другую проблему.

Допустим, что некой простой системе репликации удалось начать функционировать; какова вероятность того, что она разовьется до этапа в эволюции, похожего на наш?

Когда мы учитываем все, что знаем об этапах эволюции на Земле, то обнаруживаем довольно любопытную вещь. По-видимому, простейшим организмам понадобилось больше времени для развития. Самые древние следы жизни, которые мы можем обнаружить в настоящее время, найдены в составе пород, которым примерно 3,6 миллиарда лет. Многоклеточные организмы, вероятно, появились около 1,4 миллиарда лет назад, но ископаемые остатки, образованные простыми животными, у которых сохранились твердые ткани, имеют возраст всего лишь 0,6 миллиарда лет. Эти события отмечены на схеме времени, приведенной в начале этой книги.