Внеземной. В поисках инопланетного разума - Ави Леб

своих лабораториях создать синтетическую жизнь, чтобы разобраться во множестве химических цепочек, которые стоят за возникновением и развитием жизни. К примеру, лаборатория Шостака, возглавляемая нобелевским лауреатом Джеком Шостаком, занимается созданием синтетических клеточных систем, которые развиваются, реплицируют себя и сохраняют генетическую информацию, то есть обладают всеми характерными механизмами жизни, которые постулировал Чарльз Дарвин в 1859 году. Шостак и его группа сфокусировались на проекте создания протоклетки, которая будет способна к репликации и изменчивости, то есть сможет эволюционировать и, как надеются ученые, в итоге самостоятельно приобретет собственные ферменты и структурированные молекулы, которые будут кодироваться в ее геноме и производиться следующими поколениями.

Если планы Шостака и его группы осуществятся, это достижение направит нас к самым перспективным космическим целям, обнаруженным во время наших астрономических поисков жизни, подсказывая нам, при каких условиях там может возникнуть жизнь. Но это может также больше рассказать нам о самих себе как о формах жизни, дав нам столь необходимую толику смирения для этой работы.

Можно использовать такую аналогию: кулинарные книги полны рецептов тортов, в которых используются одни и те же ингредиенты, но в итоге все торты получаются разными, в зависимости от того, сколько времени выстаивается тесто, в каком порядке соединяются вместе ингредиенты и какова температура духовки. И некоторые торты более хороши на вкус, чем другие. Нет никаких оснований считать, что земная жизнь, возникшая волей случая на Земле, была оптимальным вариантом. В космической кулинарной книге могут быть и рецепты еще более вкусных тортов.

Открывающаяся для человечества перспектива начать творить синтетическую жизнь в лабораториях также выносит на свет интересные вопросы, касающиеся нашего собственного происхождения. Являемся ли мы плодом исключительно земной эволюции? Или же мы, как протоклетки, синтезированные в университетских лабораториях, получили необходимый внешний толчок?

* * *

В 1871 году, выступая с речью перед Британской ассоциацией содействия развитию науки, известный физик и математик лорд Кельвин предположил, что жизнь могла быть занесена на Землю путешествующими по космосу метеоритами.

Это идея не принадлежала лорду Кельвину. Известная еще древним грекам, она вызывала значительный интерес и в наше время – за несколько десятилетий до той речи Кельвина другие европейские ученые рассматривали эту гипотезу. Но, несмотря на интерес, усилившийся в XIX веке, более столетия после памятного выступления Кельвина идея оставалась без серьезного внимания.

Но за последние два десятилетия теория панспермии – утверждающая, что жизнь могла достигать пригодных для развития планет при помощи метеоритов, комет или космической пыли, – привлекает все более пристальное внимание, поскольку научные исследования подтвердили предположение, что некоторые метеориты, обнаруженные на Земле, попали на нее с Марса.

После того как начался поиск именно марсианских метеоритов, их обнаружилось довольно много. Выяснилось, в частности, что найденный в 1984 году в Антарктиде марсианский метеорит ALH84001 никогда не испытывал температурный нагрев выше 40 градусов по Цельсию (104 градуса по Фаренгейту) после своего отбытия с Марса. На сегодняшний день обнаружено более сотни таких марсианских путешественников. Если на Красной планете когда-либо существовала жизнь, весьма очевидно, что у нее были реальные возможности достичь Земли и выжить.

Интригу в эту историю добавляет то обстоятельство, что, согласно научному консенсусу, до времени, отстоящего от нас примерно на четыре миллиарда лет в прошлое, Земля была непригодна для жизни, но тем не менее обнаружены следы существования жизни возрастом около 3,8 миллиарда лет. Как это возможно, задавались вопросом ученые, чтобы дарвиновская эволюция смогла так быстро создать жизнь на основе ДНК? Мы знаем из биологии – ее земной версии, – что жизнь эгоистична. Выборочная спонтанная приспособляемость, повышающая способность жизни к выживанию, – эта идея является краеугольным камнем дарвиновской биологии. Цель жизни – выживание, что подразумевает под собой размножение. Насколько может быть реальным, что жизнь использует панспермию для обеспечения своего распространения и выживания?

В 2018 году я и мои аспиранты Идан Гинзбург и Манасви Лингам опубликовали статью под названием «Галактическая панспермия», где была представлена аналитическая модель для оценки общего количества каменных или ледяных объектов, которые могли попадать на планеты галактики Млечный Путь, обуславливая их заселение жизнью в результате панспермии.

Сначала нам пришла в головы мысль, что мы, возможно, марсиане. Чтобы марсианская жизнь попала на Землю, в Красную планету должен был врезаться астероид или комета – с энергией, достаточной для того, чтобы фрагменты марсианской породы были сначала выброшены в космическое пространство, а затем добрались до Земли. И, что весьма важно, любая жизнь на поверхности марсианских метеоритов должна была пережить межпланетное путешествие, взлет с Марса и посадку на Землю.

За миллиарды лет своего существования Марс, безусловно, триллионы раз испытывал столкновения с обломками космического мусора размером примерно с человека. Многие удары сопровождались такими температурными и динамическими перегрузками, которые гарантированно уничтожали любые биологические структуры, пытавшиеся, возможно, закрепиться на выбиваемых после удара фрагментах. Однако, как это произошло с упомянутым выше марсианским метеоритом ALH84001, некоторые фрагменты не испытывали нагрева выше температуры кипения воды, что позволило потенциальным микробам-путешественникам выжить. Если жизнь на Марсе существовала, она могла остаться на камнях, выброшенных в космос при более мягких столкновениях. По оценкам ученых, Марс произвел миллиарды таких обломков – температура которых была достаточно низка, чтобы приставшая к ним жизнь не погибла.

Но даже если микроорганизмы пережили свой вылет с Марса, насколько вероятно, что они смогли перенести межпланетное путешествие? По этому поводу ведутся оживленные дискуссии, в частности о смертельности ультрафиолетового излучения для бактерий. Однако обнаружены радиорезистентные бактерии, крайне устойчивые к ультрафиолетовому и ионизирующему излучению, – и такие штаммы могли бы пережить подобное путешествие. (На самом деле некоторые земные бактерии демонстрируют столь экстремальную устойчивость к излучению, что весьма вероятно их марсианское происхождение.) Более того, число выживших бактерий может быть еще больше, если предположить, что они путешествуют внутри метеорита или кометы, находясь под защитой, по крайней мере от УФ-излучения, так как защитный слой мог насчитывать не более нескольких сантиметров. Также другие исследования показали, что споры бактерий Bacillus subtilis способны оставаться в живых в открытом космосе до шести лет, есть и еще более живучие виды бактерий: они могут выживать в таких условиях и гораздо дольше, миллионы лет. Помимо этого, ученые выдвинули гипотезу, согласно которой отдельные колонии бактерий способны вырабатывать специальную биопленку, которая дополнительно улучшает защиту микроорганизмов от вредоносного излучения.

В другой работе мы с моим студентом Амиром Сираджем представили расчеты, согласно которым бактерии, плавающие в земной атмосфере, могли захватываться пролетающими объектами, вскользь задевающими атмосферу на высоте около 50 километров над