Вопрос о том, как на Земле возникла жизнь из неживой материи, многими годами ставил учёных в тупик. В новаторском исследовании британского математика и биофизика Роберта Дж. Эндреса, опубликованном в июле 2025 года, с помощью передовых математических моделей и теории информации ставятся под сомнение традиционные взгляды на происхождение жизни. Исследование Эндреса под названием «Невероятная вероятность существования: происхождение жизни, терраформирование и искусственный интеллект» указывает на серьёзные математические препятствия, которые говорят о том, что возникновение жизни путём самопроизвольных химических процессов невозможно. Его работа призывает по-новому взглянуть на то, как на Земле могла появиться жизнь.
Роль вероятности в возникновении жизни
На протяжении веков преобладающая теория о происхождении жизни вращалась вокруг идеи самозарождения – представления о том, что жизнь может возникнуть естественным образом из неживой материи. Однако исследование Эндреса проливает новый свет на потенциальную возможность такого события. Применяя теорию вероятностей, он утверждает, что шансы на спонтанное возникновение жизни из простых химических веществ астрономически малы. Представьте, что вы пытаетесь написать статью о происхождении жизни для известного научного сайта, беспорядочно разбрасывая буквы по странице. По мере увеличения требуемой сложности шансы на успех становятся астрономически малыми. Проще говоря, спонтанное формирование живого организма – это не просто случайные химические реакции; оно требует высокоструктурированного расположения молекул. Такое сложное упорядочивание молекул крайне маловероятно в хаотичных пребиотических условиях ранней Земли. Для осуществления такого процесса необходима система, которая не только собирает, но и сохраняет эту сложную информацию, что в природе само по себе никогда не происходит.
Теория информации и алгоритмическая сложность: новая концепция
В своём исследовании Эндрес вводит два важнейших понятия: теория информации и колмогоровская (алгоритмическая) сложность. Теория информации изучает способы количественной оценки и передачи информации, а колмогоровская сложность связана со сложностью системы, основанной на её алгоритмическом описании. Эти принципы применяются для изучения формирования протоклеток – гипотетических предшественников первых живых клеток. Протоклетка – это простая структура, способная поддерживать и воспроизводить саму себя. Эндрес моделирует процесс её возникновения, демонстрируя, что из-за огромного объёма информации, необходимого для создания такой структуры, её естественное формирование крайне маловероятно.
Алгоритмическая сложность – это минимальное количество шагов, необходимых для описания системы или процесса. Чем сложнее система (например, жизнь), тем больше шагов требуется для её алгоритмического описания. Применяя эти принципы к формированию протоклеток, Эндрес показывает, что информационная нагрузка, необходимая для естественного зарождения жизни, скорее всего превышала возможности окружающей среды ранней Земли, что ещё больше повышает вероятность того, что жизнь не могла возникнуть случайно.
Препятствия на пути спонтанного возникновения жизни
Одним из главных выводов исследования Эндреса является теория барьера беспорядка. Системы естественным образом стремятся к беспорядку (энтропии). Однако для возникновения жизни необходима высокоорганизованная структура, способная функционировать и воспроизводиться. Эндрес утверждает, что без дополнительных механизмов, способствующих поддержанию порядка, формирование жизни из случайного набора молекул было бы крайне затруднительным. Химические реакции, которые могли происходить на ранней Земле, скорее всего приводили к образованию случайных молекул, а не высокоспецифичных организованных структур, необходимых для жизни.
Кроме того, малая вероятность возникновения жизни на ранней Земле обусловлена ограниченностью временных рамок. Учитывая хаотичные условия и огромную сложность, необходимую даже для простейшей формы жизни, работа Эндреса позволяет предположить, что жизнь не могла возникнуть в результате случайных химических процессов за имевшееся время.
Математический расчёт Эндреса и предлагаемое решение загадки происхождения жизни
Давайте кратко разберём, как Эндрес проводил свои расчёты и какую альтернативу предлагает в конечном итоге.
Автор предположил, что период, в течение которого происходила химическая эволюция, длился около 500 млн лет.Основываясь на имеющихся данных по химическому составу различных объектов космоса и экспериментах по синтезу химических веществ из предполагаемых компонентов первобытной Земли в различных геохимических условиях, он предположил гипотетическое существование в пребиотической среде «химической библиотеки», состоящей из 105–106 малых молекул. Если считать, что среднее информационное содержание молекулы составляет около 10 бит (это примерно 103 различимых состояний молекулы), то величина пребиотической энтропии Hprebiotiс = 106–107 бит.
Далее, указывает автор, следует учесть средний срок жизни сложной органической молекулы до разрушения в результате гидролиза, ультрафиолетового излучения, окисления или дальнейшего преобразования. Исходя из консервативных предположений, среднее время жизни (D) умеренно стабильных молекул в тёплой водной бескислородной среде, подверженной воздействию ультрафиолета, составляет примерно один день, или около 105 секунд. Комбинируя Hprebiotic=106–107 бит с D=105 с и оптимистично предполагая эффективность η=1, получаем необходимую минимальную скорость передачи информации (R(D)):
R(D)=Hprebiotic/D=100 bits/s.
Таким образом, химическая эволюция должна извлекать или сохранять около 100 бит в секунду, чтобы успешно преодолеть информационный порог, необходимый для возникновения жизни.
И далее автор пишет: «Для лучшего понимания приведу два примера, которые помогут разобраться в значении этой оценки. Представьте себе набор из 107 битов потенциально полезных молекул, каждая из которых существует около 105 секунд. Чтобы эта информация не исчезла навсегда, вам нужно стабилизировать или внедрить около 100 битов в секунду. Или, что ещё более наглядно, представьте себе «тающую библиотеку»: вы стоите в библиотеке с 10 миллионами книг (Hprebiotic), каждая из которых самоуничтожается через 24 часа после извлечения. Ваша задача – составить руководство по «строительству жизни». Чтобы успеть собрать информацию до того, как она исчезнет, вам нужно будет сканировать примерно 100 книг в секунду».
Далее автор оценивает общее информационное содержание протоклетки: Icell=109 бит. Если создавать эту сложность целенаправленно в течение 500 млн лет, то скорость накопления информации составит всего Rmin=6.34×10−8 бит/с или около 2 битов в год. Кажется, создать клетку очень просто, однако если подключить сюда фактор случайного блуждания, с колебаниями и разворотами, то картина меняется коренным образом. Если среднее время жизни, в течение которого молекулы, пригодные для формирования протоклетки, остаются устойчивыми в той среде, где они образовались с оставляет 1 секунду, то для формирования клетки понадобится 1024 лет. Но даже если оно равно 1 году, то всё равно потребуется 1017 лет, что примерно в десять миллионов раз превышает текущий возраст Вселенной. Другими словами, без невероятной настойчивости возникновение жизни становится космологически маловероятным.
Из всего этого Эндрес делает вполне закономерный вывод: «Если скорость передачи информации слишком мала для создания протоячейки с минимально необходимой сложностью за доступное время (500 млн лет), то абиотическое возникновение жизни становится маловероятным без привлечения направленной эволюции, внешнего воздействия (например, панспермии) или неизвестных принципов самоорганизации».
Даже если допустить миллиарды лет и триллионы химических реакций, шансы появления жизни остаются нулевыми. Не потому что законы физики запрещают жизнь, а потому что они не обязаны её производить.
В свете новых данных гипотеза панспермии, в глазах автора, выглядит логичной альтернативой. Эта гипотеза предполагает, что жизнь на Землю была намеренно занесена развитыми внеземными цивилизациями. «Хотя идея о том, что Землю терраформировали высокоразвитые инопланетяне, может противоречить принципу бритвы Оккама в рамках традиционной науки, направленная панспермия, изначально предложенная Фрэнсисом Криком и Лесли Оргелом, остаётся спекулятивной, но логически обоснованной альтернативой. В конечном счёте выявление физических принципов, лежащих в основе спонтанного возникновения жизни, остаётся грандиозной задачей для биологической физики», – заключает Эндрес.
Выводы. Итак, как показал очередной математический анализ, самозарождение жизни в результате случайных химических процессов на древней Земле оказывается принципиально невозможным. Такой результат был получен потому, что автор принимал во внимание не только возможные пути синтеза «кирпичиков жизни», но и их неизбежное разрушение. Это закономерно: спонтанные процессы включают не только образование молекул, но и их распад теми же физико-химическими механизмами, которые их формируют.
При этом нужно принять во внимание, что жизнь в этих расчётах представляется очень упрощённо. С точки зрения автора получается, что достаточно накопить 10⁹ бит нужной информации – и у нас уже есть живая клетка. Кроме того, в этой модели не рассматривается вопрос возникновения генетической информации. В принципе, это понятно: никакая информация не может быть образована естественным путём, поскольку, будучи по своей сути языковой конвенцией, подразумевает абстрактное мышление, а значит – интеллект. Но даже в чрезмерно упрощённом взгляде автора на жизнь и её возникновение введение случайных, ненаправленных процессов в расчёты приводит к выводам о фактической невозможности самопроизвольного возникновения жизни за какое-либо разумное время.
Всё это в очередной раз подтверждает, что классическая модель абиогенеза не способна объяснить происхождение минимально жизнеспособной системы; поэтому неизбежно возникает необходимость учитывать альтернативные механизмы, включая внешние (разумный замысел) или направленные факторы. Это вполне оправданно: несмотря на интеллектуальные ресурсы и технологические возможности, человечество не сумело искусственно воссоздать живую систему, что само по себе ставит под сомнение возможность её возникновения в результате спонтанных химических процессов.
Радует то, что научное сообщество всё отчётливее это осознаёт и постепенно освобождается от оков научного догматизма.
Endres R. G. The Unreasonable Likelihood of Being: Origin of Life, Terraforming, and AI // Онлайн-репозиторий препринтов научных статей «arXiv», 2025. URL: https://arxiv.org/html/2507.18545v1