научная статья по теме ПАНСПЕРМИЯ И МЕХАНИЗМЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЖИЗНИ ВО ВСЕЛЕННОЙ Космические исследования

Текст научной статьи на тему «ПАНСПЕРМИЯ И МЕХАНИЗМЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЖИЗНИ ВО ВСЕЛЕННОЙ»

Гипотезы, дискуссии, предложения

Панспермия и механизмы возникновения жизни во Вселенной

А.Д. ПАНОВ,

кандидат физико-математических наук НИИЯФ МГУ

Гипотеза панспермии может означать не только переадресацию вопроса о происхождении жизни с Земли "в другое место" космоса, но и другие механизмы появления жизни (Земля и Вселенная, 1981, № 6). Они увеличивают вероятность возникновения жизни на много порядков по сравнению с предбиологической эволюцией на любой изолированной планете и приводят к почти одновременному появлению жизни на одной моле-кулярно-биологической основе сразу на многих планетах Галактики.

В выпуске альманаха "Эволюция" за 2013 г. опубликована статья В.А. Анисимова "Гипотеза земного абиогенеза в свете данных палеонтологии, молекулярной биологии и анализа состава молекул ДНК".

© Панов А.Д.

В ней на основе обратной экстраполяции зависимости "минимальной длины генома" от времени делается вывод, что геологическая история Земли просто не могла по времени вместить абиотическую предбиологическую эволюцию, поэтому место ее протекания находится вне Солнечной системы. Следовательно, на Землю жизнь занесена из космоса, в процессе межзвездной панспермии. Использованная экстраполяция - явно сформулированное предположение, поэтому и все содержание статьи -только развернутая гипотеза. Статья В.А. Ани-симова сопровождается критическими заметками - комментариями докторов биологических наук А.В. Маркова и Н.Н. Иорданского. В них справедливо отмечается гипотетический характер

используемой В.А. Ани-симовым экстраполяции, но, помимо этого, приводятся и возражения методологического характера против гипотезы панспермии. С этими возражениями мы не можем согласиться в полной мере.

А.В. Марков пишет об одной из распространенных причин неприятия внеземного абиогенеза научной общественностью - это стремление не плодить сущности без необходимости: "Если Земля - пока единственное место во Вселенной, где обнаружена жизнь, то естественно предположить, что здесь она и родилась". Иными словами, гипотеза происхождения жизни должна выбираться по "принципу простоты", при этом именно земная гипотеза наиболее элементарна. Мы хотели бы обратить

75

внимание на то, что "аргумент от простоты" содержит, по сути, логическую ошибку или, как минимум, существенную долю субъективности в отношении оценки того, что считать простотой. Гипотеза земного происхождения жизни рассматривается здесь как самая простая по умолчанию, но в действительности существуют еще более простые гипотезы, и при этом вполне научные.

Действительно, если известная нам жизнь имеет земное происхождение, то следует предположить: на Земле имела место достаточно сложная абиогенная эволюция, которая и привела к появлению первых слож-

ных самореплицирующихся молекул (Земля и Вселенная, 1983, № 1; 1986, № 5). Значит, неизбежна дополнительная гипотеза абиогенной эволюции, так как в условиях Земли случайная "самосборка" таких молекул из отдельных элементарных блоков исключена по вероятностным соображениям. Однако, как показал В.А. Мазур, в рамках практически любых инфляционных космологических сценариев объем пространства, содержащего обычную материю в форме звезд, планет и т.д., оказывается столь велик ("инфляционно велик", по терминологии В.А. Мазура), что вероятность случайного самозарождения жизни без

Так художник изобразил предбиологическую эволюцию в результате панспермии. Рисунок Э. Кристи.

всякой предварительной эволюции где-то в этом гигантском объеме чрезвычайно близка к единице. (Необходимо отметить, что инфляционная космология не только подтверждается наблюдениями, но и дала нетривиальные предсказания, часть которых тоже уже была подтверждена, а часть еще ждет проверки.) Эта гипотеза проще гипотезы земного происхождения жизни: она не требует дополнительного предположения о существовании нетриви-

ального абиогенеза. Если никаких других способов возникновения жизни кроме случайного самозарождения не существует, то и вероятность обнаружить ее в случайной заданной области пространства размером меньше космологического горизонта событий оказывается исчезаю-ще малой. Это, однако, не является аргументом против случайного самозарождения. Если мы существуем, значит, мы -свидетели реализации такого маловероятного события.

Заметим,что в рамках механизма случайного самозарождения практически везде в обозримом космосе жизнь может появиться лишь в результате панспермии. Следовательно, наиболее вероятно, что именно на нашей планете жизнь появилась благодаря панспермии - и это вывод из гипотезы формально более простой, чем земная. Гипотеза самосборки имеет также одно проверяемое (в принципе) следствие: где бы в Галактике ни была обнаружена жизнь, она будет существовать на одной универсальной молеку-лярно-биологической основе, так как два независимых случайных самозарождения жизни в пределах Галактики можно полностью исключить.

Хотя гипотеза случайного самозарождения

жизни в определенном смысле проще, чем гипотеза предбиологической эволюции на Земле, автор настоящей статьи вовсе не утверждает, что ему ближе именно эта, более простая гипотеза и нужно сосредоточиться на ее изучении. Вывод из приведенного нехитрого анализа: нельзя переоценивать значение принципа простоты, так как в понимании его может оказаться слишком много субъективного или оно может оказаться основанным просто на недоразумении (по мнению автора, это имеет место при возникновении жизни на Земле).

Другое возражение фи-лософски-методологи-ческого характера против гипотезы панспермии приведено у Н.Н. Иорданского: "Гипотеза панспермии, которую поддерживает в своей статье В.А. Анисимов, по сути дела, игнорирует саму проблему происхождения живых существ из компонентов неживой материи, просто подменяя ее предположением о заносе каких-либо зачатков жизни на Землю из космоса. По отношению собственно к проблеме происхождения жизни эта идея изначально является совершенно неплодотворной". Иными словами, гипотеза панспермии не имеет отношения к решению проблемы происхождения жизни, но только пере-

адресует вопрос к какому-то неопределенному "другому месту" на просторах Вселенной.

На первый взгляд, возражение совершенно неотразимо. Но в действительности гипотеза панспермии может означать другие механизмы возникновения жизни с очень нетривиальными следствиями.

Предположим, что жизнь возникает как результат некоторой естественной химической предбиологической эволюции (не благодаря случайному самозарождению). Никто пока не может оценить теоретически или экспериментально продолжительность такого процесса на планетах. По этой причине мы предполагаем столь огромную временную шкалу абиогенной эволюции, которая не умещается в геохронологическую историю Земли. Это предположение не является совершенно произвольным. Действительно, хотя оно следует уже из анализа В.А. Ани-симова, его можно получить и из совсем простого наблюдения. Эволюция первых фаз существования жизни на Земле (первобытная прокари-отная биосфера, одноклеточная эвкариотная биосфера) была очень медленной, по крайней мере в отношении качественных изменений биосферы. С развитием биосферы (многоклеточ-

ные, позвоночные и т.д.) скорость процесса все возрастала. Например, многоклеточные организмы получили массовое распространение в ходе Кембрийского взрыва около 570 млн лет назад, в то время как одноклеточные процветали до этого около 3 млрд лет. То есть чем выше эволюционный уровень системы, тем быстрее она развивается. Но химическая абиотическая эволюция - это уровень, предшествующий жизни, поэтому более примитивный, чем любые фазы развития биосферы. Ожидаемая продолжительность абиотических фаз эволюции - многие миллиарды или даже десятки миллиардов лет, которые не вмещаются не только в геологическую историю Земли, но и в историю Вселенной.

Если предположение о чудовищно длительной естественной шкале планетарной предбиологи-ческой эволюции верно, то жизнь, во всяком случае, не могла возникнуть на Земле, а попала сюда в результате панспермии. Но откуда же она взялась вне Земли, если даже возраста Вселенной могло не хватить на естественную абиогенную эволюцию? Возможный ответ состоит в том, что местом предбиологи-ческой эволюции была не какая-то отдельная планета, но вся Галактика как единая система, и

это обстоятельство могло многократно увеличить скорость предбиологиче-ской эволюции. Рассматриваемый ниже механизм предбиологической панспермии и когерентной общегалактической предбиологической эволюции принадлежит автору, но наблюдение, согласно которому такая эволюция может быть во много раз быстрее планетарной, принадлежит Г.А. Скоробогатову (2004).

Если естественная шкала времени абиогенной планетарной эволюции велика, то панспермию жизни заведомо следует считать возможной, иначе на Земле не было бы жизни. Так как продукты предбиологи-ческой химической эволюции должны быть менее чувствительны к трудностям космического путешествия (жесткое излучение, холод, вакуум), чем любые биологические системы, то, тем более, должна быть возможна панспермия абиогенных продуктов эволюции - предбиоло-гическая панспермия. Возможность предбио-логической панспермии приводит к интересным результатам.

Какое время необходимо для распространения предбиологической "инфекции" по Галактике? Уточним сначала некоторые детали механизма панспермии. Предположим, вопрос касается

распространения некоторого абиогенного продукта, характеризующегося высокой гибкостью и конкурентоспособностью по сравнению с другими подобными системами. Попав на планету, пригодную для адаптации, такой продукт может быстро (за сотни или тысячи лет) распространиться по всей планете, вытесняя более слабые местные системы. С поверхности планеты предбиологические системы могут попадать в космос вместе с осколками грунта, выбиваемого с планеты крупными метеоритами, из-за чего планета сама становится источником панспермии такого продвинутого продукта эволюции. Родительская звезда этой планеты будет окружена облаком "инфекции", и если такая инфицированная звездная система пролетает неподалеку от другой звезды, то посл

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком