Величайшей тайной, до сих пор не объяснённой наукой, является происхождение жизни на нашей планете. В своё время, Земля оказалась удачно расположена относительно Солнца: здесь была вода и все предпосылки для формирования известной нам жизни. Вместе с тем сложно представить (не удалось смоделировать в эксперименте), как простейшие органические соединения могли дать начало такой сложной информационной молекуле, как РНК.
Поэтому, доминирующей научной идеей происхождения жизни является гипотеза РНК-мир, согласно которой готовые функционирующие сборки биополимера были доставлены к нам извне. Остаётся загадкой – как. Ещё большая загадка – откуда.
Если мы придерживаемся идей панспермии - гипотезы о возможности переноса живых организмов или их зародышей через космическое пространство - мы признаём, что не одиноки в космосе. Возможно, когда-то и где-то существовала (существует?) развитая форма жизни, которая смогла отправить биологический материал к далёким мирам.
Сегодня мы наблюдаем результат эволюции того генетического материала, который достиг нашей планеты (одной из многих?). Первоначальный «организм» использовал ресурсы безжизненной планеты для построения своего тела. Все химические элементы и изотопы, из которых созданы тела всех живых существ на Земле, родственны и происходят от нашей планеты. Своё «тело» жизнь «построила» здесь, но исходный работоспособный генетический код был привнесён извне. Первые поселенцы планеты были подобны современным РНК-вирусам, таким как вирус Эбола, вирус иммунодефицита человека или коронавирус. Они были легкими, маленькими и простыми. Это всё, что необходимо для бесконечно долгого космического путешествия.
Если бы мы могли ответить на вопрос, как зачатки жизни были доставлены к нам на Землю, мы использовали бы это знание, чтобы продолжить колонизацию космоса.
На самом деле, гипотеза панспермии достаточно жизнеутверждающая. Смотрите на результат эволюции того зачатка жизни, что был занесён на нашу планету – возникновение человеческой цивилизации с её постоянными военными конфликтами, терроризмом, агрессией в любых формах. Наряду с выдающимися достижениями в области наук и искусств. Если предположить, что жизнь развилась в биосферу, построенную по образу и подобию той, откуда была отправлена – не всё потеряно для человека! Если исходной цивилизации удалось колонизировать космос, значит она смогла пройти через коллапс своего развития и отправить семена жизни. Сегодня мы научились убивать друг друга, можем уничтожить всю высокоразвитую жизнь на планете, но до сих пор не предпринимаем попытки колонизации космоса. Это технологии будущего, которое, возможно, у нас всё-таки будет!
Почему для нас должно быть таким важным знание о возможностях и способах колонизации космоса? Один из ответов приводится в фильме Кристофера Нолана «Интерстеллар». Экологические катастрофы провоцируют на планете продовольственный кризис. Человечеству нужно выживать и делается ставка на поиск экзопланет земного типа, пригодных для колонизации.
Не забывайте, что ничто не вечно, в том числе – наша звезда Солнце. Если предположить, что человеческая цивилизация сохранит себя ещё очень долгое время – переселение с Земли рано или поздно станет вынужденной необходимостью.
Ближайшей подходящей экзопланетой предполагают Проксиму Центавру, вращающуюся вокруг красного карлика Проксима Центавра, ближайшей к Солнцу звезды. Она расположена на расстоянии примерно 4,22 светового года от Земли в созвездии Центавра. Об открытии было объявлено в 2016 году. Планета далека от идеала, но основные показатели допускают возможность существования биосферы, использующей биологическую флуоресценцию как защитный механизм от вспышек ультрафиолетового излучения местной звезды.
В 2017 году была открыта ещё одна экзопланета Росс 128 b в системе звезды Росс 128, находящейся в созвездии Девы. Она находится на расстоянии 11 световых лет от Солнца. Предполагается, что температура на поверхности этой планеты лежит в пределах от -60°С до +21°С, в зависимости от величины её неизвестного альбедо.
Давайте посмотрим, как долго лететь до этих планет, условия на которых доподлинно неизвестны и, возможно, долетев туда, придётся покинуть планету и отправиться к новой цели! Оставим на совести авторов «Интерстеллара» возможность использования кротовых нор, т.к. совершенно неясно, возможно ли материи пройти их без изменения и насколько возможно вообще управлять этим процессом.
Световой год приблизительно равен 9,46⋅10^12 километров. Вояджер-1, один из самых быстрых космических зондов, массой около 800 кг и длиной 2,5м, использующий для движения энергию от трёх радиоизотопных термоэлектрических генератора, разгонялся до 60000 км/ч. Естественно, Вояджер-1 не является пилотируемым аппаратом, но он несёт на борту три программируемые компьютерные системы и прочее оборудование. Для преодоления расстояния в 1 (один) световой год ему может потребоваться около 18000 лет! До Проксима Центавра он будет лететь очень примерно 72000 лет, а до Росс 128 b – почти 200000 лет. Время несоизмеримое с продолжительностью человеческой жизни. Напомню, что даже наш биологический вид существует всего около 50000 лет.
Масштабы космоса поражают!
Чрезвычайно важным является то, что запуск космического зонда Вояджер-1 состоялся в 1977 году. Сейчас он уже выполнил свою задачу, но продолжает полет. На момент старта общее тепловыделение генераторов составляло около 7 киловатт, их кремний-германиевые термопары обеспечивали 470 ватт электрической мощности. По мере распада плутония-238 (его период полураспада составляет 87,7 года) и деградации термопар мощность термоэлектрических генераторов неизбежно упадёт. На 2023 год остаток плутония-238 равен примерно 70% от начального. На лицо неизбежная деградация космического зонда. В 2022 году были сбои в телеметрии системы ориентации из-за неисправности одного из компьютеров.
Если с Вояджером-1 ничего не случится по пути, примерно через 40000 лет он должен быть в 1,6 светового года от звезды Глизе 445 созвездия Жирафа, которая движется в сторону созвездия Змееносца. В дальнейшем, вероятно, Вояджер-1 будет вечно странствовать по галактике Млечный Путь. На его борту закреплён футляр с золотой пластинкой, где для предполагаемых братьев по разуму указано местонахождение Земли, а также записан ряд изображений и звуков.
Анализируя эти данные, становится понятным, что для любой биологической клетки, ткани или организма длительные космические перелёты совершенно невозможны. Во всяком случае, никаких космонавтов или астронавтов в этот полёт отправить не удастся.
Длительное время человечество питало большие надежды на использование достижений криобиологии. Это раздел биологии, в котором изучаются эффекты воздействия низких температур на живые организмы. Долгое время (и по сей день) криобиология – единственный научный метод, обещающий человеку шанс на личное бессмертие. Речь идёт о криоконсервации целого организма человека или его мозга сразу после наступления смерти. Криоконсервация - низкотемпературное хранение живых биологических объектов с возможностью восстановления их биологических функций после размораживания. Сегодня методы криоконсервации хорошо проработаны и успешно применяются в медицине, сельском хозяйстве и научном эксперименте.
Методом криоконсервации сегодня удаётся сохранять клеточные культуры, ткани (элементы крови, сперму), ранние (преимплантационные) эмбрионы. Вместе с тем, случаи успешной трансплантации криоконсервированных цельных органов редки. Здесь идёт речь не о восстановлении после размораживания целого органа, а о присутствии в размороженном органе отдельных областей живой ткани.
Естественно, в настоящее время не существует методов, обеспечивающих выживание криоконсервированных людей, иных млекопитающих животных, а также птиц. Длительное и очень длительное хранение замороженных живых клеток с полным сохранением их генетических структур на сегодняшний день не представляется возможным.
Учитывая длительность полёта (18000 лет и много больше), нам будет нужным сохранять огромный и объёмный массив замороженных клеток немыслимо долгое время. Высока вероятность того, что к месту назначения все клетки прибудут нежизнеспособными.
Более длительная сохранность обеспечивается в условиях ультранизких температур (–196°С). Например, замороженная кровь может быть перелита после хранения в течение более чем 15 лет. Речь идёт именно об эритроцитарной массе. Дело в том, что при созревании эритроцита клетка теряет ядро вместе с ДНК. Поэтому, стабильность состояния форменных элементов, содержащих ядра – под вопросом.
Микробиологам удалось оживить замёрзшие 8 млн. лет назад бактерии и добиться их размножения. Однако за эти годы некоторые их индивидуальные черты стёрлись, остались только самые простейшие функции, что позволило определить период полураспада ДНК, который составил около 520 лет. И это ещё очень оптимистичные цифры.
Проблемы есть и при подборе криофилактиков – часто высокотоксичных веществ, препятствующих образованию кристаллов льда при глубокой заморозке клеток и тканей. Для каждого типа клеток ведутся поиски наиболее эффективного криофилактика. Нет универсального рецепта.
Становится совершенно очевидным тот факт, что путешествие к иным мирам длительностью в десятки тысяч и миллионы лет сможет совершить лишь машина. Полностью роботизированный комплекс, способный при необходимости добывать, синтезировать, перерабатывать необходимые химические элементы и «печатать» ими те компоненты корабля, которые неизбежно будут требовать замены.
Представьте себе мощную компьютерную систему, подобную HAL 9000 из знаменитого фильма Стенли Кубрика «Космическая одиссея 2001 года», только без астронавтов на борту. Система будет включать в себя:
· автоматические заводы по переработке старого и производству нового необходимого оборудования;
· геологический модуль для разработки некоторых редких химических элементов;
· объёмное, регулярно перезаписываемое цифровое хранилище геномов всех организмов нашей планеты, включая человека, с возможностью их редакции по результатам исследования средовых особенностей колонизируемой планеты;
· биологическую фабрику по печати биополимеров (ДНК, РНК, белки и полисахариды) и клеток, включая искусственные плаценты для первых «сконструированных» млекопитающих;
· информационный образовательный модуль, включающий в себя все данные, накопленные человечеством к моменту запуска корабля, обеспечивающий бесшовное продолжение цивилизационного развития на новой планете.
Таким образом, уже на месте, с помощью биотехнологий, живые существа могут быть воссозданы физически в клетках и тканях. Возможно, с уже внесёнными правками в геном для более успешной адаптации к особенностям колонизируемой планеты.
Только самообновляющийся неживой механизм способен достичь далёких экзопланет земного типа, где, если повезёт чуть-чуть – продолжить развитие человеческой цивилизации.
Фрагмент из моей будущей книги по экологии (предварительная редакция).
