Занесение жизни из космоса на Землю. (Панспермия).
Панспермия: развитие идеи.
Если попытаться кратко охарактеризовать панспермию, суть ее можно свести к следующему: существуют зародыши жизни, рассеянные по всей Вселенной и в принципе способные заселить любую планету, если условия на ней окажутся пригодными для развития жизни. Было бы крайне заманчиво объяснить происхождение жизни и на Земле именно таким образом-заражением нашей планеты микроорганизмами, либо случайно попавшими в момент наибольшего сближения с какой-то другой планетой или залетевшими с метеоритными частицами, либо специально посланными высокоразвитой цивилизацией. Идею панспермии высказывали еще Аристотель, а позднее Г. Лейбниц, но только в начале XX столетия от общефилософских рассуждений перешли к конкретным научным моделям. Но все-таки гипотеза панспермии не может, судя по всему, служить серьезным научным обоснованием происхождения жизни на Земле. Однако она может быть полезной для осуществления идей К. Э. Циолковского, связанных с расселением людей по планетам Солнечной системы.
Радиационная панспермия.
В 1908 году известный шведский физико-химик С. Аррениус разработал концепцию одной из разновидностей панспермии, названную радиационной панспермией. По мысли ученого, в результате миграции по Вселенной, вызванной давлением солнечного света (или давлением света другой звезды), споры бактерий в итоге достигали и Земли. Аррениус предполагал, что споры термостойких бактерий, к примеру, могли попасть на Землю с Венеры в момент наибольшего сближения этих планет. Незадолго до этого известный русский физик П. Н. Лебедев экспериментально доказал наличие светового давления и продемонстрировал его действие на спорах плауна (ликоподий).
Сторонниками радиационной панспермии были такие ученые, как Ферд. Кон, Ю. Либих, Г. Гельмгольц, Дж. Томсон и др. В настоящее время эту идею возрождают английские астрофизики Ф. Хойл и С. Викремасинг. Радиационную панспермию критиковали (К. Саган, И. С. Шкловский и др.) на том основании, что при длительной миграции по космосу споры бактерий должны получать дозы космических излучений, заведомо губительные для них. Сам же космический вакуум, как считалось, не препятствует пребыванию спор бактерий при температуре, близкой к абсолютному нулю, ибо в этих условиях они находятся в состоянии заторможенной жизнедеятельности (анабиоза) и оживают, лишь попав на Землю.
Хойл и Викремасинг пытаются ныне доказать, будто межзвездные пылинки не что иное, как бактерии, вирусы и водоросли, высушенные в естественных условиях (!). Правда, они не указывают, где именно в космосе такой процесс мог бы протекать. Между тем автор этой статьи вместе с микробиологом С. В. Лысенко недавно получили доказательства того, что космический вакуум также служит серьезным препятствием для миграции спор и клеток бактерий во Вселенной. Лабораторные исследования наглядно показали; в вакууме клетка взрывается, поскольку часть свободной внутриклеточной воды начинает испаряться необычайно быстро. Клеточная оболочка-мембрана" состоит в основном из веществ, не пропускающих пары воды в вакуум. Поэтому внутри клетки, помещенной в вакуум, создается разрушающее ее избыточное давление, величина которого определяется только температурой клетки. А уже в начальной" стадии космической миграции на орбите планеты клетки бактерий и их споры будут нагреваться излучением Солнца (звезды), что приведет к большим внутриклеточным давлениям, достаточным для разрушения" даже жестких оболочек бактериальных спор.
По мнению большинства ученых, радиационная панспермия не может служить обоснованием происхождения жизни на Земле. ЛИТОПАНСПЕРМИЯ (от греческого litos - камень) - это разновидность панспермии. Ее автор М. Кальвин предположил, что биологический материал мог попасть на Землю с метеоритными частицами. (Скажем, мельчайшая бактерия размером около 0,2 мкм могла бы попасть на Землю внутри микрометеорита, имеющего размер 0,6 мкм.) Изучением следов жизни в метеоритах занимались многократно. Но до сих пор никаких следов или останков живого в них достоверно не зафиксировано. Из биологически значимых обнаружили только ароматические вещества и жирные кислоты, а также другие серо- и хлоросодержащие органические вещества и различные аминокислоты. На внеземное происхождение обнаруженных аминокислот указывает тот факт, что у метеоритов Муррей и Мурчисон они состояли из равных долей аминокислот с левой и правой оптической асимметриями; у метеоритов Оргейль и Ивунни - главным образом с правой. Аминокислоты, входящие в состав всего живого на Земле, имеют только левую оптическую асимметрию. Причина такого однообразия до сих пор не разгадана, хотя именно она дала толчок возрождению старых идей панспермии. Но о возрождении чуть позже.
Разновидность литопанспермии - гипотеза пометного происхождения жизни на Земле - изложена, например, в книгах Ф. Хойла и С. Викремасинга "Облако жизни" и "Болезни из космоса", опубликованных в 1978-1979 годах. Авторы доказывают, что многие земные глобальные эпидемии вирусного происхождения-пандемии (например, пандемия гриппа в 1918 году) наиболее убедительно объясняются, если допустить их космическое (кометное) происхождение. Бактерии и вирусы, образовавшиеся внутри комет, попадали (и, как полагают авторы, продолжают попадать) на Землю внутри микрометеоритов кометного происхождения.
Против кометного происхождения вирусов и бактерий много возражений. Так, Д. Тайлер, руководитель отделения Клинического исследовательского центра (Гарроу, Англия), в рецензии на книгу Ф. Хойла и С. Викремасинга пишет в журнале "Nature", что эпидемия "гонконгского" гриппа гораздо лучше объясняется индивидуальной способностью человека передавать вирус другим людям, чем рассеянием вирусов из космоса. К сожалению, литопанспермия не позволяет объяснить, каким образом Солнечная система захватывала метеоритное вещество из планетных систем других звезд (если такие имеются). Таким образом, литопанспермия фактически ограничивает масштабы миграции биологического материала размерами Солнечной системы.
Другая разновидность панспермии.
Она связана с гипотезой, по которой Земля образовалась путем аккумуляции холодной космической пыли, в силу чего поверхность планеты не претерпевала значительного нагревания. Л. Берг, в частности, высказал предположение, что Земля "могла получить в наследство зародыши жизни или, быть может, уже готовый комплекс первичных организмов из космической пыли". Однако Л. М. Мухин и М. В. Герасимов в журнале "Доклады АН СССР" (1978 г.) убедительно показали недавно, что образование в космосе и транспортировка на Землю сложных органических молекул неповрежденными практически невероятны.
Направленная панспермия.
В 1973 году известный английский физик Ф. Крик и американский биохимик Л. Оргел выдвинули предположение, что происхождение жизни на Земле - следствие целенаправленной деятельности внеземной цивилизации, существовавшей задолго до образования нашей планеты и с помощью космического аппарата пославшей на Землю "семена" жизни (Земля и Вселенная, 1979, № 1, с. 41- 45.- Ред.). По их мнению, один из аргументов в пользу космического происхождения земной жизни - наличие во всех ее формах редких для Земли металлов (в частности, молибдена). Как справедливо указал Л. М. Мухин (Земля и Вселенная, 1979, № 1, с. 41-45.- Ред.), этот аргумент ошибочен, ибо по концентрациям в земной коре или морской воде молибден не занимает никакого привилегированного положения среди других химических элементов, В качестве другого аргумента использована универсальность генетического кода для всего живого на Земле. Поскольку теории, объясняющей возникновение генетического кода, еще не существует, авторы постулировали происхождение всех форм жизни от одного-единственного микроорганизма, привезенного на Землю из космоса. Однако серьезных доводов в пользу посещений Земли инопланетянами в настоящее время нет. Вот почему ни доказать, ни опровергнуть эту теорию пока практически нельзя.
Обратная направленная панспермия.
Интересное следствие направленной панспермии - теория обратной направленной панспермии, впервые также сформулированная Криком и Оргелом и получившая более полное развитие в работах американских ученых М. Меотнера и Дж. Матлоф-фа. Суть ее заключается в отправке земного генетического материала на планетные системы других звезд-мишеней. Основная предпосылка этого проекта, как считают его авторы, необходимость сохранить уникальный земной генетический материал, поскольку существует угроза термоядерной катастрофы на Земле. Согласно проекту, специализированные космические аппараты, использующие в качестве двигателей солнечный "парус", будут направляться с субсветовыми (от 10~4 до 10~1 с) скоростями к выбранным заранее звездам-мишеням и нести до 10 кг полезного груза каждый. Одна такая "посылка" будет содержать 10" различных земных микроорганизмов, находящихся во время полета в состоянии анабиоза. Если каждый микроорганизм весит около 10~12 г, то в сумме они составят 1 кг. Остальная масса пойдет на создание радиационной защиты микроорганизмов от космических излучений (пленки алюминия, хрома и других металлов толщиной 1000 А). Так как экспедиции продлятся в среднем 1 млн. лет, то из всех микроорганизмов придется выбрать только те виды, которые имеют радиационную стойкость примерно 10° рад. Кроме того, необходима будет полная герметичность посылки, чтобы исключить воздействие космического вакуума на микроорганизмы. Это, естественно, приведет к уменьшению полезной массы.
Все микроорганизмы можно расфасовать в замкнутые капсулы, содержащие по 103 микроорганизмов, причем в каждой капсуле, согласно предложению авторов проекта, должен быть использован набор различных видов. Тогда, попав на соответствующую планету у звезды-мишени, будут размножаться лишь те виды, для которых физические (экологические) условия окажутся наиболее подходящими. Для увеличения вероятности попадания микроорганизмов на планеты намечается распылять микроорганизмы в экзосфере звезды-мишени в виде сферического пояса толщиной 0,2 а. е. Этот проект, по нашему мнению, лишен актуальности и может быть отнесен лишь к разряду научной фантастики.
Ускоренная обратная панспермия.
В 1961 году К. Саган предложил посылать земные микроорганизмы (синезеленые водоросли) на Венеру и распылять их в ее атмосфере непосредственно под облачным слоем. Как он предполагал, в результате жизнедеятельности этих микроорганизмов климат на Венере кардинальным образом изменится и она сделается со временем пригодной для обитания человека. Исходя из новейших данных о климатических условиях на планетах земной группы, автору представляется более целесообразным в первую очередь послать земные микроорганизмы не на Венеру, а на Марс. Дело в том, что, согласно одной из гипотез (Земля и Вселенная, 1980, № 6, с. 57-60.- Ред.), условия на Марсе в настоящее время близки к тем, которые были на Земле, когда наша планета находилась лишь на пороге биологического этапа своей эволюции. На Марсе же, отстоящем от Солнца значительно дальше, этот порог вряд ли будет преодолен естественным путем. Поэтому, если люди хотят использовать Марс, его необходимо колонизовать.
Проект освоения Марса базируется на предпосылках, в корне отличающихся от пессимистических предсказаний М. Меотнера и Дж. Маттлоффа. Наряду с проектами О"Нейла (Земля и Вселенная, 1977, № 3, с. 66- 74.-Ред.) он представляет собой дальнейшее развитие идей К. Э. Циолковского о неизбежной колонизации человеком планет Солнечной системы. Начало реализации такого проекта можно было бы приурочить к завершению биологических исследований Марса в том случае, конечно, если они окончательно подтвердят, что Марс - безжизненная планета. Этот этап может наступить уже к концу XX - началу XXI века. По мнению американского ученого М. Авернера и других, синезеленые водоросли или штамм, сочетающий необходимые характеристики нескольких видов водорослей, могли бы, вероятно, успешно размножаться на Марсе. Подготовительная стадия "исправления" климата на Марсе с помощью земных микроорганизмов схематически представляется в следующем виде. Сначала на Марс должны быть направлены такие микроорганизмы, которые, питаясь неорганическими веществами грунта и обосновавшись в его подповерхностном слое, способствовали бы созданию органической биомассы. Вслед за ними на Марс будут доставлены микроорганизмы, чья жизнедеятельность обеспечит выработку аммиака и других малых газовых добавок к атмосфере планеты. Все это должно привести к усилению "парникового" эффекта в атмосфере и повышению температуры до плюсовой, при которой вода на поверхности планеты сможет устойчиво существовать в жидком состоянии.
Когда в результате жизнедеятельности микроорганизмов условия на планете приблизятся к земным, на Марс можно будет направить сине-зеленые водоросли, лишайники и те растения, которые помогут сформировать кислород, а затем и защитный озонный слой в атмосфере. В число посылаемых микроорганизмов, пожалуй, стоит включить арктические и антарктические микроорганизмы, привыкшие к наиболее суровым условиям существования. Это приведет в конце концов к тому, что климат станет более благоприятным для обитания человека. В случае дефицита углеродных соединений, используемых микроорганизмами для питания, можно, по-видимому, организовать доставку сжиженного углекислого газа из атмосферы Венеры. Сейчас трудно, конечно, точно оценить продолжительность такого подготовительного периода и стоимость проекта. Ясно одно: период этот будет весьма продолжительным (по земным меркам) - от ста до тысячи лет. Произведем сугубо ориентировочную оценку. Как показали К. Саган и Дж. Муллен, для того, чтобы аммиак оказывал "парниковое" действие, он должен составлять 10 -5 объема атмосферы. Объем современной марсианской атмосферы равен 3,6*10 21 cм3. Следовательно, необходимая доставка аммиака в атмосферу составит 3,6*10 16 см3, которые будут иметь массу 2,5*10 13 г. Известно: производительность одного микроорганизма, вырабатывающего аммиак в земных условиях, равна примерно 10 -12 г/ч, или 3*10 -16 г/с. Следовательно, чтобы произвести заданное количество аммиака за 100 лет, необходимо послать на Марс 10 20 микроорганизмов; иными словами, общая масса посылок составит около 10 6 кг (1000 посылок в год, то есть три посылки в день). Реально этот срок, по всей видимости, растянется на 1000 лет. Кроме того, следует учитывать нелинейный эффект возрастания температуры при увеличении содержания аммиака в атмосфере, что может привести к сокращению необходимого времени.
Для ускорения и удешевления проекта целесообразно международное сотрудничество. Но вплотную приступить к разработке отдельных вопросов следует уже теперь. Современный уровень научно-технических знаний позволяет в лабораторных модельных опытах изучить некоторые детали, необходимые для дальнейшей реализации проекта.
Достаточно экзотична. Она гласит, что жизнь на нашей планете имеет космическую природу. Ее зародыши были занесены на Землю с другого небесного тела (например кометы) или даже корабля пришельцев. Панспермия - это идея, появление которой связывают с именем античного мыслителя Аристотеля. Сторонником теории был живший в XVII-XVIII вв. Готфрид Лейбниц. Однако только в начале XX столетия панспермия перестала быть только философским рассуждением и обзавелась разными научными обоснованиями и моделями.
Радиационная панспермия
В 1908 году шведский ученый выдвинул концепцию, получившую название теории радиационной панспермии. Физик предположил, что первые споры бактерий оказались на Земле после миграции из дальних уголков Вселенной. Причиной этого «переселения» Аррениус считал давление солнечного света (или света другой крупной звезды).
Данная гипотеза панспермии имеет немало сторонников. Самой вероятной прародиной жизни эти ученые называют Венеру, откуда термостойкие бактерии могли попасть на Землю в тот момент, когда две планеты оказались на максимально малом расстоянии друг от друга.
Фактор светового давления
Существование светового давления еще до Аррениуса экспериментально доказал русский физик Петр Лебедев. Кроме того, он проанализировал воздействие этого явления на споры ликоподия (плауна). В связи с этим в XIX веке теория панспермии поддерживалась Фердинандом Коном, Юстусом Либихом, Германом Гельмгольцем и другими именитыми учеными своего времени.
Вместе с тем в XX столетии данная концепция подвергалась критике со сторон самых разных исследователей. Среди них были Иосиф Шкловский, и многие другие. Противники опровергают доказательства панспермии на том основании, что длительная космическая миграция не может обойтись без получения губительной для спор дозы радиации.
Космические гости
В обобщенном панспермии гласит, что вакуум, в котором при длительном путешествии могут пребывать бактерии, не должен мешать их жизнедеятельности, так как при крайне низких температурах клетки находятся в замороженном состоянии (анабиозе). Теоретически такие гости могли «очнуться» сразу после своего прибытия на Землю, где благодаря стечению множества обстоятельств сложились комфортные климатические условия.
Вышеописанные идеи были опровергнуты современными учеными. Исследования в лабораториях показали, что в космическом вакууме клетка попросту взрывается из-за сверхбыстрого испарения собственной воды. Вследствие этого процесса микроорганизмы разрушаются избыточным внутренним давлением. Таков главный аргумент специалистов, считающих, что радиационная панспермия - это миф.
Литопанспермия
Еще одна разновидность панспермии - литопанспермия. Основатель теории Мелвин Кальвин считал, что зачатки жизни могли попасть на нашу планету вместе с метеоритом. До сих пор эта концепция панспермии так и не была подкреплена соответствующей фактурой.
На Землю действительно попадают крохотные остатки сгоревших в атмосфере метеоритов. Такие материалы исследовались самыми разными учеными, но никому еще не удавалось обнаружить на них или в них следы жизни. Ученые фиксировали лишь некоторые биологические вещества (например жирные кислоты и аминокислоты).
Кометная концепция
Другая гипотеза о появлении жизни на Земле, связанная с панспермией, это так называемая кометная теория, изложенная в книге Фреда Хойла «Облако жизни». В этой публикации автор попытался доказать состоятельность своей концепции на примере глобальных вирусных эпидемий (в том числе на примере испанки начала XX века). Хойл предположил, что подобные массовые заболевания (пандемии) можно объяснить их кометным происхождением. Точно так же, как вирусы, на Землю могла попасть и жизнь, утверждал автор.
Есть свои аргументы и у противников теории о кометном происхождении бактерий. Большинство вирусологов согласны в том, что, к примеру, эпидемия гриппа в Гонконге в 1968-1969 гг. гораздо логичнее объясняется передачей заразы от человека к человеку и ее эволюцией в борьбе против иммунной системы, чем идеей о ее космических корнях. Кроме того, литопансермия - это гипотеза, которая не может объяснить, как метеорит с бактериями попал в Солнечную систему из другой звездной системы, где, возможно, есть признаки жизни.
Направленная панспермия
В 1970-е гг. в научном сообществе появилась еще одна смелая теория зарождения жизни на Земле - направленная панспермия. Этой гипотезы не было бы, если бы не тогдашняя популярность темы инопланетного разума. Если верить направленной панспермии, то первые зародыши жизни оказались на Земле по воле некой цивилизации, существующей где-то в глубинах космоса. Возможно, споры и бактерии были присланы на специальном аппарате, а делалось это все для создания колонии или проведения научного эксперимента.
Сторонники идеи направленной панспермии в качестве ее доказательства напоминают о том, что все земные организмы имеют в своем строении редкие для нашей планеты металлы, в том числе молибден. Другой аргумент заключается в природе генетического кода. Истоки этого феномена до сих пор до конца не изучены. Из-за множества белых пятен появляются самые невероятные предположения, в частности и гипотеза о направленной панспермии. Ее апологеты считают, что все земные организмы произошли от общего предка (микроорганизма), появившегося здесь благодаря инопланетной цивилизации. Между тем, до сих пор нет никаких внятных доказательств о существовании пришельцев и об их визитах на Землю.
Космическая пыль
Еще одна панспермическая гипотеза сводится к предположению о том, что Земля образовалась из космической пыли, уже имевшей зародыши жизни. В таком случае бактерии могли выжить только при сохранения стабильной температуры на новой планете. Однако исследования ученых показали: на ранних этапах своего существования Земля представляла собой раскаленный шар, который продолжал охлаждаться на протяжении многих миллионов лет.
Тем не менее космическая пыль в качестве носителя жизни могла попасть на нашу планету много позже. Это еще одна гипотеза, которую предлагает панспермия. Кратко говоря, данные предположения несостоятельны, что в 1970-е гг. доказал в том числе и советский ученый Лев Мухин. Любые сложные органические соединения, прежде чем оказаться на Земле, должны преодолеть плотные слои атмосферы, где они и сгорают вместе с метеоритами и другими космическими объектами.
«Живые» осадки
Новые споры о космической природе земной жизни завязались в 2001 году, когда в индийском штате Керале прошел уникальный красный дождь. Исключительность этого природного явления заключалась не только в неожиданном цвете осадков. Очевидцы дождя сообщали, что перед ливнем они стали свидетелями необычайной грозы и мощных вспышек света.
Феномен красного дождя привлек внимание ученых и дилетантов со всего мира. Дальнейшие исследования показали, что истинной причиной неестественного цвета стали частицы, находившиеся в воде в виде взвеси. Виновники сенсации оказались спорами. Для сторонников панспермии этот факт стал еще одним аргументом в пользу концепции о космических истоках земной жизни.
Мог ли миллиарды лет назад над Землей пройти первый подобный дождь из спор, которых прежде на планете никогда не было? Большинство специалистов интерпретировало события в Индии иначе. Ученые выяснили, что споры, выпавшие вместе с красным дождем, принадлежали к эпифитам - распространенному виду растений, повсеместно растущему в этой части света. Таким образом, осадки оказались лишь эпизодом круговорота органических веществ в природе. Тем не менее эпизод с красным дождем в Керале продемонстрировал, как гипотетически могло бы произойти заселение Земли жизнью.
Поиски продолжаются
На сегодняшний день никому так и не удалось обнаружить признаки жизни вне Земли (в том числе и в метеоритном веществе, попавшем на третью планету Солнечной системы из космоса). Периодически в средствах массовой информации появляется сенсационная информация о таких находках, однако на поверку она оказывается неправильной интерпретацией фактов или намеренным враньем. Зачастую за организмы принимаются неорганические соединения, подобные бактериальным. Кроме того, попадая на Землю, космическая материя «загрязняется» земной жизнью, что еще сильнее путает наблюдателей.
Все эти доводы показывают, что панспермия - это сомнительная гипотеза, у которой нет доказательной базы. Впрочем, научный скепсис не мешает значительному числу энтузиастов продолжать поиски аргументов, подтверждающих подобные теории.
Продолжаем публикацию статей на тему возникновения жизни во вселенной. На этот раз рассмотрим вопрос панспермии, т.е. занесению жизни на Землю и другие планеты из космоса. Статья впервые была опубликована в журнале "Земля и Вселенная" в №6 за 1981 год. Электронная редакция - сайт "Галактика".
Занесение жизни из космоса на Землю.Панспермия.
Кандидат технических наук, М.Д.НУСИНОВ.
Панспермия: развитие идеи.
Если попытаться кратко охарактеризовать панспермию, суть ее можно свести к следующему: существуют зародыши жизни, рассеянные по всей Вселенной и в принципе способные заселить любую планету, если условия на ней окажутся пригодными для развития жизни. Было бы крайне заманчиво объяснить происхождение жизни и на Земле именно таким образом-заражением нашей планеты микроорганизмами, либо случайно попавшими в момент наибольшего сближения с какой-то другой планетой или залетевшими с метеоритными частицами, либо специально посланными высокоразвитой цивилизацией. Идею панспермии высказывали еще Аристотель, а позднее Г. Лейбниц, но только в начале XX столетия от общефилософских рассуждений перешли к конкретным научным моделям. Но все-таки гипотеза панспермии не может, судя по всему, служить серьезным научным обоснованием происхождения жизни на Земле. Однако она может быть полезной для осуществления идей К. Э. Циолковского, связанных с расселением людей по планетам Солнечной системы.
РАДИАЦИОННАЯ ПАНСПЕРМИЯ.
В 1908 году известный шведский физико-химик С. Аррениус разработал концепцию одной из разновидностей панспермии, названную радиационной панспермией. По мысли ученого, в результате миграции по Вселенной, вызванной давлением солнечного света (или давлением света другой звезды), споры бактерий в итоге достигали и Земли. Аррениус предполагал, что споры термостойких бактерий, к примеру, могли попасть на Землю с Венеры в момент наибольшего сближения этих планет. Незадолго до этого известный русский физик П. Н. Лебедев экспериментально доказал наличие светового давления и продемонстрировал его действие на спорах плауна (ликоподий).
Сторонниками радиационной панспермии были такие ученые, как Ферд. Кон, Ю. Либих, Г. Гельмгольц, Дж. Томсон и др. В настоящее время эту идею возрождают английские астрофизики Ф. Хойл и С. Викремасинг.
Радиационную панспермию критиковали (К. Саган, И. С. Шкловский и др.) на том основании, что при длительной миграции по космосу споры бактерий должны получать дозы космических излучений, заведомо губительные для них. Сам же космический вакуум, как считалось, не препятствует пребыванию спор бактерий при температуре, близкой к абсолютному нулю, ибо в этих условиях они находятся в состоянии заторможенной жизнедеятельности (анабиоза) и оживают, лишь попав на Землю. Хойл и Викремасинг пытаются ныне доказать, будто межзвездные пылинки не что иное, как бактерии, вирусы и водоросли, высушенные в естественных условиях (!). Правда, они не указывают, где именно в космосе такой процесс мог бы протекать. Между тем автор этой статьи вместе с микробиологом С. В. Лысенко недавно получили доказательства того, что космический вакуум также служит серьезным препятствием для миграции спор и клеток бактерий во Вселенной. Лабораторные исследования наглядно показали; в вакууме клетка взрывается, поскольку часть свободной внутриклеточной воды начинает испаряться необычайно быстро. Клеточная оболочка-мембрана" состоит в основном из веществ, не пропускающих пары воды в вакуум. Поэтому внутри клетки, помещенной в вакуум, создается разрушающее ее избыточное давление, величина которого определяется только температурой клетки. А уже в начальной" стадии космической миграции на орбите планеты клетки бактерий и их споры будут нагреваться излучением Солнца (звезды), что приведет к большим внутриклеточным давлениям, достаточным для разрушения" даже жестких оболочек бактериальных спор. По мнению большинства ученых, радиационная панспермия не может служить обоснованием происхождения жизни на Земле. ЛИТОПАНСПЕРМИЯ (от греческого litos - камень) - это разновидность панспермии. Ее автор М. Кальвин предположил, что биологиче" ский материал мог попасть на Землю с метеоритными частицами. (Скажем, мельчайшая бактерия размером около 0,2 мкм могла бы попасть на Землю внутри микрометеорита, имеющего размер 0,6 мкм.) Изучением следов жизни в метеоритах занимались многократно. Но до сих пор никаких следов или останков живого в них достоверно не зафиксировано. Из биологически значимых обнаружили только ароматические вещества и жирные кислоты, а также другие серо- и хлоросодержа-щие органические вещества и различные аминокислоты. На внеземное происхождение обнаруженных аминокислот указывает тот факт, что у метеоритов Муррей и Мурчисон они состояли из равных долей аминокислот с левой и правой оптической асимметриями; у метеоритов Оргейль и Ивунни - главным образом с правой. Аминокислоты, входящие в состав всего живого на Земле, имеют только левую оптическую асимметрию. Причина такого однообразия до сих пор не разгадана, хотя именно она дала толчок возрождению старых идей панспермии. Но о возрождении чуть позже. Разновидность литопанспермии - гипотеза пометного происхождения жизни на Земле - изложена, например, в книгах Ф. Хойла и С. Викремасинга "Облако жизни" и "Болезни из космоса", опубликованных в 1978-1979 годах. Авторы доказывают, что многие земные глобальные эпидемии вирусного происхождения-пандемии (например, пандемия гриппа в 1918 году) наиболее убедительно объясняются, если допустить их космическое (кометное) происхождение. Бактерии и вирусы, образовавшиеся внутри комет, попадали (и, как полагают авторы, продолжают попадать) на Землю внутри микрометеоритов кометного происхождения. Против кометного происхождения вирусов и бактерий много возражений. Так, Д. Тайлер, руководитель отделения Клинического исследовательского центра (Гарроу, Англия), в рецензии на книгу Ф. Хойла и С. Викремасинга пишет в журнале "Nature", что эпидемия "гонконгского" гриппа гораздо лучше объясняется индивидуальной способностью человека передавать вирус другим людям, чем рассеянием вирусов из космоса. К сожалению, литопанспермия не позволяет объяснить, каким образом Солнечная система захватывала метеоритное вещество из планетных систем других звезд (если такие имеются). Таким образом, литопанспермия фактически ограничивает масштабы миграции биологического материала размерами Солнечной системы.
ДРУГАЯ РАЗНОВИДНОСТЬ ПАНСПЕРМИИ.
Она связана с гипотезой, по которой Земля образовалась путем аккумуляции холодной космической пыли, в силу чего поверхность планеты не претерпевала значительного нагревания. Л. Берг, в частности, высказал предположение, что Земля "могла получить в наследство зародыши жизни или, быть может, уже готовый комплекс первичных организмов из космической пыли". Однако Л. М. Мухин и М. В. Герасимов в журнале "Доклады АН СССР" (1978 г.) убедительно показали недавно, что образование в космосе и транспортировка на Землю сложных органических молекул неповрежденными практически невероятны.
НАПРАВЛЕННАЯ ПАНСПЕРМИЯ.
В 1973 году известный английский физик Ф. Крик и американский биохимик Л. Оргел выдвинули предположение, что происхождение жизни на Земле - следствие целенаправленной деятельности внеземной цивилизации, существовавшей задолго до образования нашей планеты и с помощью космического аппарата пославшей на Землю "семена" жизни (Земля и Вселенная, 1979, № 1, с. 41- 45.- Ред.). По их мнению, один из аргументов в пользу космического происхождения земной жизни - наличие во всех ее формах редких для Земли металлов (в частности, молибдена). Как справедливо указал Л. М. Мухин (Земля и Вселенная, 1979, № 1, с. 41-45.- Ред.), этот аргумент ошибочен, ибо по концентрациям в земной коре или морской воде молибден не занимает никакого привилегированного положения среди других химических элементов, В качестве другого аргумента использована универсальность генетического кода для всего живого на Земле. Поскольку теории, объясняющей возникновение генетического кода, еще не существует, авторы постулировали происхождение всех форм жизни от одного-единственного микроорганизма, привезенного на Землю из космоса. Однако серьезных доводов в пользу посещений Земли инопланетянами в настоящее время нет. Вот почему ни доказать, ни опровергнуть эту теорию пока практически нельзя.ОБРАТНАЯ НАПРАВЛЕННАЯ ПАНСПЕРМИЯ.
Интересное следствие направленной панспермии - теория обратной направленной панспермии, впервые также сформулированная Криком и Оргелом и получившая более полное развитие в работах американских ученых М. Меотнера и Дж. Матлоф-фа. Суть ее заключается в отправке земного генетического материала на планетные системы других звезд-мишеней. Основная предпосылка этого проекта, как считают его авторы, необходимость сохранить уникальный земной генетический материал, поскольку существует угроза термоядерной катастрофы на Земле. Согласно проекту, специализированные космические аппараты, использующие в качестве двигателей солнечный "парус", будут направляться с субсветовыми (от 10 ~4 до 10 ~1 с) скоростями к выбранным заранее звездам-мишеням и нести до 10 кг полезного груза каждый. Одна такая "посылка" будет содержать 10" различных земных микроорганизмов, находящихся во время полета в состоянии анабиоза. Если каждый микроорганизм весит около 10 -12 г, то в сумме они составят 1 кг. Остальная масса пойдет на создание радиационной защиты микроорганизмов от космических излучений (пленки алюминия, хрома и других металлов толщиной 1000 А). Так как экспедиции продлятся в среднем 1 млн. лет, то из всех микроорганизмов придется выбрать только те виды, которые имеют радиационную стойкость примерно 10° рад. Кроме того, необходима будет полная герметичность посылки, чтобы исключить воздействие космического вакуума на микроорганизмы. Это, естественно, приведет к уменьшению полезной массы. Все микроорганизмы можно расфасовать в замкнутые капсулы, содержащие по 103 микроорганизмов, причем в каждой капсуле, согласно предложению авторов проекта, должен быть использован набор различных видов. Тогда, попав на соответствующую планету у звезды-мишени, будут размножаться лишь те виды, для которых физические (экологические) условия окажутся наиболее подходящими. Для увеличения вероятности попадания микроорганизмов на планеты намечается распылять микроорганизмы в экзосфере звезды-мишени в виде сферического пояса толщиной 0,2 а. е. Этот проект, по нашему мнению, лишен актуальности и может быть отнесен лишь к разряду научной фантастики.УСКОРЕННАЯ ОБРАТНАЯ НАПРАВЛЕННАЯ ПАНСПЕРМИЯ.
В 1961 году К. Саган предложил посылать земные микроорганизмы (синезеленые водоросли) на Венеру и распылять их в ее атмосфере непосредственно под облачным слоем. Как он предполагал, в результате жизнедеятельности этих микроорганизмов климат на Венере кардинальным образом изменится и она сделается со временем пригодной для обитания человека. Исходя из новейших данных о климатических условиях на планетах земной группы, автору представляется более целесообразным в первую очередь послать земные микроорганизмы не на Венеру, а на Марс. Дело в том, что, согласно одной из гипотез (Земля и Вселенная, 1980, № 6, с. 57-60.- Ред.), условия на Марсе в настоящее время близки к тем, которые были на Земле 4*10 9 лет тому назад, когда наша планета находилась лишь на пороге биологического этапа своей эволюции. На Марсе же, отстоящем от Солнца значительно дальше, этот порог вряд ли будет преодолен естественным путем. Поэтому, если люди хотят использовать Марс, его необходимо колонизовать.Проект освоения Марса базируется на предпосылках, в корне отличающихся от пессимистических предсказаний М. Меотнера и Дж. Матт-лоффа. Наряду с проектами 0"Нейла (Земля и Вселенная, 1977, № 3, с. 66- 74.-Ред.) он представляет собой дальнейшее развитие идей К. Э. Циолковского о неизбежной колонизации человеком планет Солнечной системы. Начало реализации такого проекта можно было бы приурочить к завершению биологических исследований Марса в том случае, конечно, если они окончательно подтвердят, что Марс - безжизненная планета. Этот этап может наступить уже к концу XX - началу XXI века. По мнению американского ученого М. Авернера и других, синезеленые водоросли или штамм, сочетающий необходимые характеристики нескольких видов водорослей, могли €ы, вероятно, успешно размножаться на Марсе. Подготовительная стадия "исправления" климата на Марсе с помощью земных микроорганизмов схематически представляется в следующем виде. Сначала на Марс должны быть направлены такие микроорганизмы, которые, питаясь неорганическими веществами грунта и обосновавшись в его подповерхностном слое, способствовали бы созданию органической биомассы. Вслед за ними на Марс будут доставлены микроорганизмы, чья жизнедеятельность обеспечит выработку аммиака и других малых газовых добавок к атмосфере планеты. Все это должно привести к усилению "парникового" эффекта в атмосфере и повышению температуры до плюсовой, при которой вода на поверхности планеты сможет устойчиво существовать в жидком состоянии.
Когда в результате жизнедеятельности микроорганизмов условия на планете приблизятся к земным, на Марс можно будет направить сине-зеленые водоросли, лишайники и те растения, которые помогут сформировать кислород, а затем и защитный озонный слой в атмосфере. В число посылаемых микроорганизмов, пожалуй, стоит включить арктические и антарктические микроорганизмы, привыкшие к наиболее суровым условиям существования. Это приведет в конце концов к тому, что климат станет более благоприятным для обитания человека. В случае дефицита углеродных соединений, используемых микроорганизмами для питания, можно, по-видимому, организовать доставку сжиженного углекислого газа из атмосферы Венеры.
Сейчас трудно, конечно, точно оценить продолжительность такого подготовительного периода и стоимость проекта. Ясно одно: период этот будет весьма продолжительным (по земным меркам) - от ста до тысячи лет. Произведем сугубо ориентировочную оценку. Как показали К. Саган и Дж. Муллен, для того, чтобы аммиак оказывал "парниковое" действие, он должен составлять 10^ -5 объема атмосферы. Объем современной марсианской атмосферы равен 3,6*10^ 21 cм 3 . Следовательно, необходимая доставка аммиака в атмосферу составит 3,6*10^ 16 см 3 , которые будут иметь массу 2,5*10^ 13 г. Известно: производительность одного микроорганизма, вырабатывающего аммиак в земных условиях, равна примерно 10^ -12 г/ч, или 3*10^ -16 г/с. Следовательно, чтобы произвести заданное количество аммиака за 100 лет, необходимо послать на Марс 10^ 20 микроорганизмов; иными словами, общая масса посылок составит около 10^ 6 кг (1000 посылок в год, то есть три посылки в день). Реально этот срок, по всей видимости, растянется на 1000 лет. Кроме того, следует учитывать нелинейный эффект возрастания температуры при увеличении содержания аммиака в атмосфере, что может привести к сокращению необходимого времени. Для ускорения и удешевления проекта целесообразно международное сотрудничество. Но вплотную приступить к разработке отдельных вопросов следует уже теперь. Современный уровень научно-технических знаний позволяет в лабораторных модельных опытах изучить некоторые детали, необходимые для дальнейшей реализации проекта.
Дизайн, обработка и выкладка на сайт - Кременчуцкий А. Copyright © 2002-2012 "Галактика" сайт. Все права защищены. При копировании ссылка на источник обязательна. Выпущено сайтом "Галактика" 04.10.2003. На Главную
Мысль о том, что жизнь была занесена на Землю из космоса, имеет долгую и авторитетную историю. Анаксагор высказывал ее еще в V веке до н. э., и сам термин «панспермия» — греческий. Идею развивали крупные ученые Нового времени, такие как лорд Кельвин и Сванте Аррениус, да и современные интернет-мемы с планетами, зараженными инфекцией жизни, питаются этими представлениями. Однако с началом космической эры, когда люди стали лучше понимать всю опасность и громадные размеры межзвездного пространства, многие решили, что такое путешествие не выдержит ни один живой организм.
«Как альтернативу механизмам, предложенным еще в XIX веке, мы выдвигаем теорию направленной панспермии, намеренного переноса организмов на Землю разумными существами с другой планеты», — писали в 1972 году британский химик Лесли Орджел и нобелевский лауреат Фрэнсис Крик, один из первооткрывателей структуры ДНК. Их статья в журнале Icarus появилась через два года после того, как Орджел впервые озвучил идею перед коллегами, собравшимися в Бюраканской обсерватории в СССР, на международной конференции по коммуникациям с внеземными цивилизациями. Такая мысль проговаривалась и раньше, но лишь тогда она оформилась в последовательную гипотезу. Авторы сразу подчеркнули, что весомых причин считать ее верной нет. Зато есть два довольно примечательных наблюдения.
Кокки D. radiodurans
Возможно, самые устойчивые к радиации живые существа. Способны перенести дозу в несколько раз большую, чем другие бактерии, и в тысячи раз больше, чем люди.
На что надеяться?
Во-первых, это единство генетического кода всех живых организмов. Ведь в ДНК и человека, и очень далекой от него кишечной палочки аминокислоты зашифрованы одними и теми же триплетами нуклеотидов. По мысли Крика и Орджела, такая система должна была появиться лишь целиком и сразу или могла быть выбрана «садовниками». Ведь если бы она развивалась из более простого кода, то мы увидели бы расхождения в работе современных геномов. Даже человеческие языки используют очень разные способы кодирования одних и тех же слов, здесь же мы будто имеем дело с указанием на некий общий «праязык».
Другим доводом ученых стало загадочное пристрастие земных организмов к молибдену. Этого элемента крайне мало в морской воде и еще меньше — в минералах коры, а между тем он играет жизненно важную роль в клетках и кишечной палочки, и человека. Только у бактерий идентифицировано более 50 ферментов, неспособных работать без него, и даже нам молибден требуется в куда больших концентрациях, чем встречается в неживой природе. Вряд ли базовые биохимические процессы, формировавшиеся еще у первых протоклеток, могли основываться на элементе, добыть который так непросто. Возможно, условия их развития были другими — с избытком молибдена, инопланетными?..
Тихоходки H. dujardini
68% этих животных перенесли 10-дневное пребывание в открытом космосе, под воздействием радиации и в глубоком вакууме.
Последующие открытия серьезно пошатнули эти позиции. Сегодня фаворитами на роль первых экосистем, где могла зарождаться земная жизнь, стали «черные курильщики». Такие геотермальные источники выбрасывают в океан горячую, насыщенную множеством солей воду, и часто весьма богаты молибденом (а также и жизнью). Впоследствии даже Лесли Орджел отказался от идеи направленной панспермии, хотя Крик продолжал поддерживать ее до конца. Как показали новые открытия, он мог быть не так уж и неправ.
Что и куда?
Сегодня существование жизни вне Земли выглядит куда более реалистичным, чем в 1970-х. Астрономические наблюдения обнаружили присутствие органических веществ, порой довольно сложных, и на кометах, и в газопылевых облаках далеких галактик. В составе метеоритов найдены все нужные предшественники биомолекул. Масса хондритов включает 2−5% углерода, и до четверти его приходится на органику. Существуют свидетельства о наличии сложных молекул на Красной планете, хотя и не вполне достоверные.
При этом обмен веществом между Марсом и Землей оказался тоже впечатляющим. По современным оценкам, до сих пор на нашу планету с него падает порядка 500 кг материала в год, а раньше и того больше. И хотя почти все это количество приходится на мелкие пылинки, найдено более 30 добравшихся до нас марсианских метеоритов. В одном из них (ALH 84001) в 1996 году даже идентифицировали нечто, похожее на следы бактерий. Впрочем, не Марсом единым: в 2017 году астрономы наблюдали астероид Оумуамуа, залетевший в Солнечную систему от другой звезды. Предполагается, что каждый год нас посещают тысячи таких межзвездных странников. И почему бы одному из них не нести «споры» жизни? Благо за последние четверть века мы обнаружили тысячи далеких экзопланет.
Выяснилось, что планеты и целые планетные системы — обычное дело по всей Галактике. Открыты десятки миров, потенциально подходящих для жизни земного типа. Да и сама жизнь оказалась не так хрупка, как выглядела еще в годы публикации Крика и Орджела. За прошедшее время нашлось множество организмов, прежде всего архей, населяющих крайне экстремальные экосистемы — от тех же «черных курильщиков» до самых сухих и морозных пустынь. Эксперименты на орбите показали впечатляющие способности многих довольно сложных существ переносить космические путешествия, даже не самые кратковременные. Что уж говорить об организмах, защищенных не случайным метеоритом, а продуманным и спроектированным межзвездным зондом.
Пихта Дугласа
Ее семена совершили путешествие вокруг Луны в ходе миссии Apollo 14 и, вернувшись на Землю, благополучно проросли.
Как улететь?
Стратегию направленной панспермии еще на протяжении 1990-х разрабатывал новозеландский химик Майкл Мотнер. По его мысли, подходящими целями могли бы стать молодые протопланетные облака, расположенные не слишком далеко, в нескольких десятках световых лет. Точно рассчитанная масса и скорость зонда позволят ему оказаться в нужной области облака — там, где в будущем сформируется землеподобная планета. Движение аппарату обеспечит солнечный парус или ионная тяга, а защищенные капсулы доставят на место доли микрограмм — сотни тысяч клеток — разнообразных микробов-экстремофилов. По расчетам Мотнера, с подходящим парусом достичь соседних облаков можно будет за какие-то десятки-сотни тысяч лет, и нескольких граммов биомассы будет достаточно для «заражения».
Новое дыхание идеям ученого придал проект Genesis, предложенный немецким физиком Клаудиусом Гросом уже в 2016 году. В полном соответствии с духом времени он надеется на искусственный интеллект, который сможет обнаружить идеальные цели для направленной панспермии и подберет подходящий для этого коктейль микроорганизмов. Ученый считает, что при оптимистичном сценарии первые капсулы Genesis отправятся в полет уже через 50 лет, а при пессимистичном — через столетие. Возможно даже, что на борту они понесут не «диких» микробов, а специально спроектированные биологами клетки-полиэкстремофилы.
Скорее всего, это будут целые зародыши генно-модифицированных экосистем, в которых анаэробные (не нуждающиеся в кислороде) многоклеточные эукариоты будут ждать своего часа бок о бок с фотосинтезирующими цианобактериями, высокоустойчивыми к космической радиации. Добавим сюда некоторый набор полиэкстремофильных ГМ-клеток архей — и у нас готов комплект, теоретически способный адаптироваться и освоить даже тело, условия на котором заметно отличаются от земных. Миллиарды лет эволюции — и новые мыслящие существа на новой планете снова задумаются о своем происхождении.
Олег Гусев, заведующий лабораторией Экстремальной биологии Казанского (Приволжского) Федерального Университета и лабораторией трансляционной геномики института RIKEN (Япония)
«Стоит еще раз вспомнить киносагу про «Чужого». Все мы являемся домом для множества микробов, и даже гибель хозяина еще не означает потери жизнеспособности бактерий внутри него. Особенно если и сам хозяин не лыком шит — как устойчивые к полному обезвоживанию тихоходки или ангидробиотические личинки хирономид (комаров-звонцов. — «ПМ»). Судя по всему, путешествие внутри защищенного тела хозяина — один из реалистичных путей расселения жизни в космосе».
И все-таки зачем?
Наука не обязана отвечать на вопрос «зачем», но если мы надеемся когда-нибудь вырасти до уровня «космических инженеров», нам придется дать ответ. Хотя бы затем, что иного пути может просто не быть. Тяжело представить голую, пустынную Землю, жизнь на которой исчезла в результате катастрофы, из-за исчерпания ресурсов или естественного старения Солнца. Но еще тяжелее принять мертвую Вселенную, навсегда замолчавшую и лишенную шанса познавать себя через мыслящих существ. Возможно, мы никогда не найдем жизни на других планетах и не сможем достичь далеких звезд. И тогда за нас это сделают «споры» микроорганизмов, которые мы разошлем во все уголки космоса, заразив его жизнью.
Статья «Инфекция жизни: направленная панспермия в вопросах и ответах» опубликована в журнале «Популярная механика» (
