Есть мнение, что сам факт существования жизни на Земле свидетельствует о разуме, создавшем её. Но есть и другая точка зрения, согласно которой неизвестное нельзя объяснить непознаваемым. Это значит, что любая подразумевающая вмешательство сверхъестественной силы версия отсекается бритвой Оккама.
Если речь и может идти о разуме, создавшем жизнь, то только инопланетном. В рамках этого предположения рассмотрим гипотезу о происхождении жизни на Земле, согласно которой первые зародыши жизни оказались на планете по воле некой цивилизации, существующей где-то в глубинах космоса.
Идея панспермии достаточно стара. Она впервые прозвучала ещё за сотни лет до нашей эры. Первым её высказал афинский философ Анаксагор. С его лёгкой руки появился термин "панспермия", который можно перевести с греческого как "семена повсюду".
Можно ли доверять этой гипотезе?
Михаил Никитин (российский биолог, популяризатор науки, автор научно-популярных книг и статей) считает, что нет. В своей книге "Происхождение жизни: от туманности до клетки" он рассказывает о том, это в условиях Большого взрыва никакая жизнь, похожая на современную, существовать не могла, потому что тогда не было не то что планет и звёзд, не было молекул, не было даже большинства атомов тяжелее гелия. Возраст Земли - довольно солидный по сравнению с возрастом Вселенной (около 13,5–14 млрд лет). И у предполагаемых пришельцев, которые бы заносили жизнь на возникающую Землю, было бы не намного больше времени, чем у нас, чтобы эволюционировать от примитивных форм жизни до космической цивилизации. То есть в пределах Галактики условия для появления планетарных систем, на которых возможна жизнь, сложились далеко не сразу, и пришельцы вряд ли успели бы стать космической цивилизацией раньше нас.
Другая проблема направленной панспермии состоит в том, что у всех живых существ на Земле есть общий предок, живший порядка 4 млрд лет назад. Ископаемые следы жизни практически такого возраста. Это значит, что импорт жизни должен был произойти раньше 4 млрд лет назад.
Естественная панспермия, по мнению Михаила Никитина, подразумевающая перелёты устойчивых форм жизни (например, спор бактерий) в каменных и ледяных космических объектах, более вероятна, но только внутри Солнечной системы. Внутри планетарной системы расстояния меньше, так что между Землёй и Марсом возможны перелёты выбитых камней за десятки и сотни лет. Поэтому панспермия внутри Солнечной системы допускается учёными. Например, учёные считают наиболее вероятной панспермию по маршруту Марс - Земля, Земля - Марс. А вот межзвёздная панспермия маловероятна, потому что даже в идеальных условиях перелёты естественных объектов занимают десятки тысяч лет даже между ближайшими звёздами. За это время споры бактерий получат большую дозу смертельной радиации и погибнут.
Также Никитин отмечает, что гипотеза панспермии не решает проблему происхождения жизни, а только отодвигает это событие в более далёкое прошлое и в неизвестное место Вселенной.
Максимально сузив круг "подозреваемых", и понимая то, что вопрос происхождения жизни чисто естественно-научный, можно поинтересоваться, почему бы не рассматривать самопроизвольное зарождение живого на Земле?
Представление о том, что жизнь возникла из неживой материи сама по себе, то есть абиогенным путём, существовало с очень давних времён. Эта гипотеза была распространена в Древнем Китае, Вавилоне и Египте. Люди верили в самопроизвольное зарождение жизни, считая его обычным способом появления живых существ из неживой материи. Полагали, что источником спонтанного зарождения служат либо неорганические соединения, либо гниющие органические остатки. Аристотель, которого часто признают отцом биологии, считал, что определённые "частицы" вещества содержат некое "активное начало", которое при подходящих условиях может создать живой организм. Например, лягушки родятся из ила; из домашней пыли образуется моль; из гниющего мяса появляются черви и мухи; роса, сгущаясь на листьях капусты, порождает гусениц, которые, в свою очередь, порождают бабочек-капустниц. Как не верить, если многим "удавалось" наблюдать зарождение разнообразных живых существ в разлагающихся или гниющих остатках организмов. Учёный В. Гельмонт утверждал, что он за три недели самостоятельно сотворил мышей. Этого ему удалось добиться с помощью грязной рубашки, тёмного шкафа и пшеницы. Он был уверен, что решающее значение в производстве мыши имеет человеческий пот. Именно он, по мнению Гельмонта, и был той "жизненной силой", заставляющей зарождаться живое от неживого. Вплоть до XIX века в научной среде существовало представление о "жизненной силе" - некой всепроникающей субстанции, заставляющей зарождаться живое из неживого.
На заре своей истории гипотеза самопроизвольного зарождения жизни была альтернативой креационизму, а в более поздние времена легла в основу современных абиогенных теорий.
Здесь уже теория Дарвина, согласно которой у всех организмов должен быть общий предок, способствовала осмыслению абиогенных гипотез через предположение о том, что первоначальная искра жизни, возможно, зародилась в определённых условиях. Сам же Дарвин в заключительной части "Происхождения видов" отметил, что '...на основании принципа естественного отбора, сопровождаемого дивергенцией признаков, представляется вероятным, что от какой-нибудь подобной низкоорганизованной и промежуточной формы могли развиться как животные, так и растения; а если мы допустим это, мы должны допустить, что и все органические существа, когда-либо жившие на земле, могли произойти от одной первобытной формы". (Ч. Дарвин, «Происхождение видов...», глава 15). Из сохранившихся писем Чарльза Дарвина коллегам и друзьям видно, что он склонялся к идее абиогенеза - самопроизвольного зарождения первых живых существ из органических соединений, как-то образовавшихся на древней Земле из неорганических веществ. Однако он полагал, что эту догадку едва ли удастся проверить, потому что в наши дни любое самопроизвольно образовавшееся "в каком-нибудь маленьком теплом пруду со всеми видами аммония, солей фосфора, светом, теплом, электричеством и т. д." органическое вещество немедленно будет съедено и переварено живыми организмами - чего, конечно, не произошло бы в те времена, когда жизнь еще не зародилась.
Согласно современным научным представлениям жизнь на Земле возникла спонтанно в ходе естественных процессов, которые иногда называют химической эволюцией. Абиогенез является лучшим на текущий момент объяснением зарождения жизни. Все прочие гипотезы, в особенности креационистские, значительно проигрывают в доказательной базе.
Абиогенез не является вопросом веры, а рассматривается учёными как вопрос доказательств, наблюдений и экспериментов. Остановимся лишь на некоторых.
Одним из доказательств абиогенеза является эксперимент Миллера-Юри, который подтвердил гипотезу А. Опарина о том, что условия на примитивной Земле благоприятствовали химическим реакциям, в результате которых синтезировались сложные органические соединения из более простых неорганических предшественников.
После экспериментов Миллера-Юри началось бурное развитие молекулярной биологии, и последовала череда открытий:
Открыли двух спиральную структуру ДНК. Это произошло в 1953 году, когда Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик построили модель дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).
Расшифровали генетический код. Это случилось в 1960-х годах, когда исследователям удалось выяснить, какая именно тройка нуклеотидов какую аминокислоту кодирует.
Изучили механизмы копирования ДНК. В 1958 году Фрэнсис Крик сформулировал центральную догму молекулярной биологии, согласно которой генетическая информация от ДНК к белкам передаётся через РНК по схеме: ДНК — РНК — белок.
Чем больше открытий делалось, тем больше проблем обнаруживалось у теории абиогенеза. Некоторые из них:
- неупрощаемая сложность клетки, гласящая о том, что она представляет собой совокупность нескольких хорошо соответствующих друг другу взаимодействующих частей, одинаково важных для выполнения основных функций клетки. Удаление любой из этих частей делает клетку неработоспособной. Как известно, геном даже самых простых бактерий состоит из более чем миллиона нуклеотидов и кодирует свыше тысячи белков.Кроме того, чтобы с этим геномом работать, нужны механизмы сборки белков, копирования ДНК и так далее. Самое простейшее создание, способные размножаться, уже неимоверно сложное.
- проблема хиральности, связанная с формой молекул аминокислот и сахаров в живых организмах. Жизнь на Земле состоит из молекул, которые имеют зеркальные отражения, но не совпадают друг с другом, как правая и левая руки. Такое свойство молекул не совмещаться в пространстве со своим зеркальным отражением называется хиральность. Живое вещество хирально чистое, т. е. состоит из оптических изомеров определенного типа. Тогда как во всех абиогенных синтезах получаются левые и правые изомеры в равных долях, а сделанные из такой смеси цепочки белков и РНК имеют беспорядочную укладку и не способны выполнять никакие биологические функции. В эксперименте Миллера - Юри отсутствие единой хиральности у синтезированных аминокислот затрудняло дальнейший синтез сложных органических веществ.
Были и другие проблемы:
- открытие состава древней Земли, отличного от того что был в эксперименте Миллера-Юри, что привело к пересмотру результатов эксперимента;
- вода мешает образованию длинных органических молекул (В водной среде, где, как традиционно считается, зародилась жизнь, дегидратация возможна лишь при участии органических ферментов, которых на пребиотической стадии быть не могло. При этом для поддержания любых форм жизни необходима вода. Получается замкнутый круг.);
- "проблемой фосфатов" (отсутствием свободного фосфора, необходимого для получения ДНК).
Решение некоторых проблем абиогенной теории Миллера появилось в конце 70-х годов, когда были открыты РНК, обладающие каталитической активностью, или рибозимы. Стало понятно, что РНК может заменять белки в качестве катализаторов химических реакций. Так появилась теория "мира РНК", согласно которой, самокопирующиеся рибозимы начали естественный отбор задолго до появления клеток и со временем передали каталитические функции белкам, а длительное хранение наследственной информации - ДНК.
Стоит отметить, что гипотеза мира РНК сыграла важную роль в формировании определения жизни как самоподдерживающейся химической системы, способной к дарвиновской эволюции, принятого экспертной комиссией NASA. Это определение было основано на идеях астрофизика Карла Сагана, который предположил, что способность к эволюции - главная характеристика жизни.
А в заключении, обратившись к термодинамике, обоснуем то, как предшественник ДНК получил энергию для своего существования. Ведь без источника энергии этот предшественник появиться и размножиться никак не сможет.
В термодинамике есть понятие под названием энтропия. Это физическое понятие часто используется креационистами в качестве аргумента против возможности самозарождения жизни, утверждая, что энтропия нарушает второй закон термодинамики. Второй закон термодинамики утверждает, что в изолированной системе энтропия остаётся либо неизменной, либо возрастает. На практике это означает, что изолированные системы самопроизвольно не переходят из менее упорядоченных состояний в более упорядоченные. Иначе говоря, в замкнутой системе "порядок" не должен возникать сам по себе. В соответствии с этим законом, на первый взгляд, невозможно формирование сложных упорядоченных структур, таких как живые организмы. Но в законе упоминается только замкнутая система, а Земля, получая огромное количество энергии от Солнца, не является изолированной системой. Значит никакого запрета на возникновение более организованных структур из менее организованных, т.е. на прогрессивную эволюцию, нет.
Напомним о том, что в 1977 году учёный Илья Пригожин получил Нобелевскую премию за учение о самоорганизации неравновесных систем. Он открыл диссипативные структуры - системы, для которых не выполняется условие термодинамического равновесия. Ученый установил, что в открытых системах могут спонтанно возникать такие типы структур, которые способны к самоорганизации, т.е. к переходу от беспорядка, "теплового хаоса", к упорядоченным состояниям. Особое значение в этих процессах имеют флуктуации - случайные отклонения некой величины, характеризующей систему из большого числа единиц, от ее среднего значения.
Примером диссипативной структуры является реакция Белоусова -Жаботинского, а именно окисление лимонной кислоты броматом калия в кислотной среде в присутствии катализатора:
Также примером самоорганизации в условиях подвода тепла являются ячейки Бенара:
Как видим, с позиции термодинамики жизнь имеет общие черты с неживыми самоорганизованными структурами, хотя живые организмы обладают важным отличием от тех же ячеек Бенара. Самоорганизованные неживые структуры возникают всякий раз, когда есть условия для их появления, и исчезают вместе с ними. А живой организм, в отличие от неживого, обладает эволюционной историей. А это значит, с точки зрения термодинамики возникновение жизни есть лишь один из частных случаев самоорганизации.