Когда-то я проводил расчёт, какие именно инопланетяне нам, скорее всего, могут повстречаться. В конечном счёте согласился с мыслью, что довольно-таки похожие на нас самих. Что, конечно, полностью соответствует принципу Коперника ("мы - обычные в своём роде"), но подробности получаются интересные.
Так вот тут в рамках той же идеи пришла в голову мысль о преадаптациях к космической экспансии.
В биологии преадаптация - это возникновение у вида признака, который изначально сформировался для одной цели, но позже оказался подходящим для другой. Классический пример — перья: возникли у динозавров для теплоизоляции (как аналог шерсти), а позже стали прекрасным инструментом для полета у птиц, оказавшись куда эффективнее кожистых перепонок птерозавров и рукокрылых млекопитающих. То есть, по большому счёту, это такое случайное "везение".
Что такое космос?
Если рассматривать его как совокупность неких условий?
Безвоздушное пространство. Невесомость. Холод и жар, причём жар опаснее (большое значение имеет проблема сброса избыточного тепла). Радиация. Иная гравитация на других небесных телах. Способность ориентироваться в новой среде.
Это всё совершенно неземные условия. Как говорит С.Б. Переслегин, ключевая особенность космоса в том, что он предельно негеоморфен (то есть, с точки зрения обитателя любого земного ландшафта, представляет собой абсолютно чуждое пространство). И - не антропоморфен (а вот это мы сейчас и проверим).
Если мы говорим об экспансии в космос, то очевидно, что преимущество получит тот вид живых/разумных существ, у которого есть «багаж» преадаптаций к жизни в космических условиях. Если таковых нет, технологический порог для выхода в космос становится гораздо выше. Это может затормозить развитие цивилизации на десятилетия... которые при определённых условиях могут перетечь в века и тысячелетия.
Преадаптации Homo sapiens к условиям космоса
1. Вакуум
Организмы, способные существовать в вакууме, Земля не породила (и маловероятно, что породит любая землеподобная планета). Прежде всего, вакуум - пространство идеально "сухое" (а жизнь возникает в жидкой среде).
Плюс возникают проблемы с питанием. Для животного: дышать нечем, кислорода для окисления органики нет. Для растения: нет доступной воды для её каталитического фотолиза (чем, с химической точки зрения, и является фотосинтез). Так что создавать искусственный объём изолированного пространства с подходящей средой придётся в любом случае.
Но тут сразу можно отметить: мы - не водные существа. И тащить на орбиту тонны и тонны воды при пилотируемом запуске нам НЕ НУЖНО! Можно обойтись только воздухом (и небольшим количеством продовольствия).
Уже понятно, насколько хуже всё могло бы быть, да?
2. Ориентация в пространстве
У нас ключевой орган чувств - зрение. Не обоняние, не слух. Не с помощью ультразвукового сонара мы в пространстве ориентируемся. Ну да: глаза есть у большинства видов земных животных. Но у большинства они гораздо слабее. И, даже если они есть, но обычно существо живёт в мире прежде всего запахов (как собака) или звуков (как кошка), то ориентация именно с помощью зрения поначалу будет по меньшей мере некомфортной.
Но не только в остроте зрения дело. Важный фактор - его бинокулярность. У травоядных зрение обычно панорамное (близкое к 360°), чтобы вовремя заметить угрозу. Хищнику же нужно точно прицелиться для броска, и потому поля зрения обоих глаз в значительно степени перекрываются. Но люди — даже не хищники, а приматы, их предки скакали по ветвям. Зрение ещё острее и ещё в большей степени бинокулярное, чем у хищников. Более того: в отличие от охотников, чьё зрение замечает прежде всего движущиеся объекты, человеческое (вообще зрение приматов) прекрасно видит и стационарные (как иначе по ветвям скакать?). И в 3D-среде космической станции способность точно оценивать расстояние до объектов — важная способность (других методов ориентации, вроде чувства равновесия, там нет, а постоянный шум аппаратуры существенно ограничивает слух).
Ну да: птицы имеют зрение ещё лучше. Но из млекопитающих приматы - чемпионы.
3. Проблема «глотка воды»
Часто серьёзному прорыву в чём-либо мешает какая-то бытовая мелочь. Могла бы развиться цивилизация на базе птиц? Теоретически — да. У них быстрый обмен веществ и очень эффективный для своего размера мозг. Но у птиц (кроме голубиных) есть фатальный для невесомости недостаток: они не умеют всасывать жидкость. Птица в процессе питья набирает воду в клюв и запрокидывает голову, чтобы она стекала в пищевод за счет гравитации. В невесомости этот механизм не работает, а при более низкой, чем земная, гравитации работает плохо.
Разумным птицам пришлось бы создавать сложные системы для питья или искусственную гравитацию на самых ранних этапах космической экспансии, что увеличило бы вес и стоимость аппаратов. А вот у человека (и приматов) есть круговая мышца рта. Мы умеем создавать отрицательное давление в ротовой полости. Этот механизм развился у млекопитающих для питания молоком.
Что характерно, у зверей - млекопитающих - ситуация зачастую лишь немногим лучше, чем у птиц! У большинства их видов во взрослом состоянии круговая мышца исчезает или перестаёт быть единым целым. Пасть хищника - слишком широка для этого. У грызунов или зайцеобразных расщеплена верхняя губа. Пить всасыванием могут крупные травоядные (чтобы не быть заметной мишенью для хищников на водопое, пить им нужно быстро, а всасывание быстрее лакания), ну и приматы. А вот в космосе способность пить через соломинку является огромным плюсом.
4. Метод передвижения
В невесомости мы двигаемся не так, как на Земле, но нам изменения в этой области даются легче, чем почти любому четвероногому. У четвероногих передвижение завязано на гравитацию: толчок — падение. У человека вроде как тоже... но есть нюансы. Ну да: у нас есть ещё и руки.
Человек, как и другие приматы, это верхолаз - или хотя бы бывший верхолаз. У нас, помимо способности к ходьбе/бегу на двух наших ногах, сохранились и остаточные способности к брахиации. Брахиация - это свойственное для обезьян, особенно длинноруких, вроде гиббонов, передвижение путём перехвата веток руками (когда тело находится ниже ветвей). Человеку для этого нужна высокая тренированность, да и получается так не очень долго, но всё же это возможно.
То есть мы сочетаем прямохождение с феноменальной подвижностью и "хваткостью" плечевого пояса. Нам перемещаться в невесомости по коридорам станции легко: оттолкнулись ногами, скорректировали направление движения или затормозили с помощью рук. Обычно даже не возникает мысли, что вообще-то, если бы не наши физиологические особенности, не так-то просто было бы проделать нечто в этом духе!
Представьте себе на космической станции, к примеру, копытное. Толчок ногами - и удар спиной и/или головой о противоположную стенку. Чтобы оттолкнуться от неё, потребуется или развернуться ногами к ней, или совершить неочевидное движение спиной, которое трудно рассчитать. Более гибкому существу - хищнику или грызуну - несколько проще, но всё же далеко не в той же степени, в каковой примату.
Даже если у нас обитатель станции - "элефантоид", то есть у него есть конечность-манипулятор на базе носо-ротового аппарата (как хобот у слонов), ситуация меняется непринципиально. "Хобот" будет, во-первых, на голове, которая "с краю" тела: такой конечностью сложно будет хоть затормозить, хоть ускориться, её основание слишком далеко от центра тяжести тела. Во-вторых, скорее всего, она будет слишком слаба.
То есть передвижение в пространстве нам даётся куда легче, чем зверям.
Ну да: птицы, очевидно, не хуже. Правда, в относительной тесноте коридоров станции, которые нет смысла делать значительно более широкими, чем тело её обитателя (ну, в 5 раз, но не в 50), "летать" получалось бы плохо (великовата инерция). Но крыльями можно хотя бы отталкиваться, да и просто развернуться в движении лапами к стенке - уже большое дело.
Но вообще-то лучше всего, кроме приматов, подошли бы условные ящерицы - по крокодилов включительно: конечности не под телом, а по бокам, можно было бы отталкиваться, условно, сначала обеими правыми, а потом обеими левыми... Но это, скорее всего, подразумевает либо низкую энергетику тела - иначе ему не было бы нужды на планете ползать на брюхе (то есть существо не сможет быть разумным - "не потянет" энергоснабжение мозга), либо как минимум наполовину водным (как те же крокодилы) - что подразумевает необходимость тащить в космос колоссальную массу воды.
Подозреваю, кстати, что змея навостриться перемещаться в невесомости в принципе могла бы: тело гибкое, отталкиваться им в разных направлениях скорее всего возможно.
5. Терморегуляция
Сброс избыточного тепла — огромная проблема в космосе. На планете нагревшийся от поверхности тела воздух становится легче и уходит вверх, а на его место поступает более холодный. Но в космосе хоть холодный, хоть тёплый воздух одинаково не весят ничего. Однако у людей есть эффективная система охлаждения с помощью пота.
Люди обладают уникальной системой потоотделения: пот выделяется по всей поверхности тела. Несмотря на то, что именно терморегуляция стала основным эволюционным преимуществом млекопитающих в сравнении с продвинутыми зауропсидами (птицами в первую очередь), у тех из них, кто покрыт густой шерстью, на "утеплённых" участках потовых желёз нет вовсе или мало. У собак, к примеру, потеют уши, подошвы лап. Сброс тепла производится с помощью "тепловой одышки" - ну, когда собака высовывает язык и активно дышит. Это не такой плохой метод сброса температуры, особенно области головы на бегу, но он не идёт ни в какое сравнение с человеческим.
В общем, в замкнутом объёме станции это работало бы не особенно хорошо. Из крупных животных сравниться с нами в эффективности охлаждения может разве что лошадь: второй, помимо человека, чемпион по эффективности потоотделения.
Конечно, невесомость мешает и нам: пот не стекает вниз (за отсутствием низа), но всё же испаряется, особенно когда есть хоть какая-то вентиляция. Кроме того, довольно эффективно впитывается в одежду.
Слабые места Homo sapiens как космического существа
Конечно, мы не идеальны. Наша биология тоже проблемна в некоторых аспектах (не считая неприспособленности к вакууму: это у всех).
1. Сердечно-сосудистая система
Из-за вертикального положения тела наше сердце очень мощное — оно привыкло качать кровь вверх, к мозгу, преодолевая гравитацию. В невесомости оно «перекачивает» кровь в голову с существенно большим напором, чем это необходимо. Чтобы имитировать "космическое" давление в сосудах мозга, космонавтам при тренировке нужно длительное время находиться лёжа, причём голова должна быть ниже ног примерно на 7 градусов, что дискомфортно. Четвероногим в этом плане было бы проще.
Результат - комплексный. В невесомости сердечная мышца слабеет. Верхняя часть тела слегка "отекает", организм воспринимает это как гипергидратацию - и старается вывести "избыток" воды, вследствие чего кровь становится более "густой". В совокупности со снижением скорости кровообращения это несколько повышает риск тромбозов.
2. Вестибулярный аппарат
Вестибюлярный аппарат у нас "откалиброван" для условий плоской поверхности. Птицы, привыкшие к трёхмерному маневрированию, адаптировались бы к трёхмерной среде быстрее. Вероятно - и древолазающие обезьяны (тут мы от них уже заметно отличаемся). От зрения и от вестибулярного аппарата идут разные сигналы - и это дезориентирует (впрочем, большинство людей приспособиться может).
3. Вымывание кальция из костей
Наш скелет довольно чутко реагирует на отсутствие нагрузки. Кости не могут "понимать", что из-за отсутствия тяжести им вот именно сейчас такая прочность не нужна: тут сложный нейрогуморальный механизм саморегуляции, это мозг «видит», что кости не нагружены, и запускает процесс. Конечно, тренировка с нагрузкой - или, вероятно, специфические лекарства - могут предотвратить этот процесс. Но без них проблемы возникают.
Возможно, для тех, кто не собирается возвращаться в гравитационным условиям (намеревается остаться "в свободном падении" навсегда), это особой проблемой и не стало бы. Но мы этого не знаем: подобных прецедентов ещё не было.
4. Устойчивость к радиации
У нас нет особой устойчивости к облучению. А у некоторых организмов - вроде сакраментальных тихоходок - есть. У Tardigrada ЛД-50 - больше чем пол-мегарентгена. ЛД-50 - это "летальная доза для 50% облучённых", то есть половина из них погибнет только от такой дозы - что раз в тысячу с лишним больше, чем у человека.
Конечно, у тихоходок такая радиоустойчивость - побочный эффект от эволюционно выработанной устойчивости к обезвоживанию (они могут спокойно потерять 90-99% воды - и только в анабиоз впадут), по неким сложным причинам это взаимосвязано. А другие высокоразвитые животные отличаются от людей по этому параметру непринципиально: сравнимых с тихоходками по устойчивости хоть к высыханию, хоть к радиации среди них нет.
5. Анабиоз
Ну и всякие мелочи, которые могли бы оказаться полезными. Например, способность впадать в спячку в неблагоприятных условиях: удобно было бы, если бы космонавты в путешествии, к примеру, на Марс спали бы, минимизируя затраты еды и воздуха. Но вот - не случилось...
Короче говоря, кроме первого пункта, все минусы сводится к "хотелось бы лучше, но, в общем, и так приемлемо". А первый пункт - сердечно-сосудистые сложности - в целом, преодолим относительно легко.
Резюме:
Человек среди всех высокоразвитых организмов Земли как бы ни НАИБОЛЕЕ преадаптирован к космическим условиям. И это - обратите внимание - вообще никак не связано с наличием разума. Тут у нас чисто биологическое превосходство!
Понятно, что возникает вопрос: а если бы было иначе? Неужели развивающаяся технологическая цивилизация не сможет решить биологическую проблему? Поднять в космос хоть воду, хоть технику для создания "искусственной гравитации" (вращения жилого модуля), хоть ещё что?
Наверное, смогла бы. Со временем. Когда уже существовала бы развитая космическая отрасль, основанная на автоматике. Тогда, когда уже достаточно грузоподъёмные ракеты появились бы, всё уже настолько могло бы быть пронизано роботехнологиями, что люди бы уже не стали бы и заморачиваться.
Ну, в самом деле. Нынешний всплеск ИИ произошёл спустя всего около 60 лет после начала космической эры. А аддитивные технологии, позволяющие резко упростить и минимизировать ремонт и т.п. на орбите, появились и того раньше. У меня где-то был расчёт, что в принципе нечто подобное могло возникнуть уже в 1990-х, а то и в 1980-х годах. Тогдашних компьютерных "мозгов" уже хватало для проектирования техпроцессов для решения конкретной задачи и т.п., не хватало микромеханики - "рук". То есть строить, ремонтировать и т.п. в беспилотном режиме на орбите или на Луне могли научиться уже тогда.
Выходит, что, не выйди именно люди в космос в 1960-х, освоение космоса могло пойти по другой линии - уже лет через 20, с 1980-х, этот вариант стал бы рассматриваться как магистральный.
И тогда, езё через несколько десятилетий - экспансии как таковой нет, мир людей остаётся замкнутым, но космические ресурсы по мере возможности эксплуатируются. Исследования ведутся и т.п.
Насколько бы затянулась такая ситуация?
Да кто её знает. Может, на один "такт развития" (поколение). А может, на сотни или тысячи лет. А может, Вселенная полна разумными "птицами", "крысами" и "дельфинами", которые так и сидят у себя дома, ожидая, пока их "откроет" кто-нибудь другой...
PS: Забавляет, насколько существенное значение имеет всего лишь способность всасывать жидкость: без неё нужно придумывать неочевидную технику для питья, притом с риском поперхнуться при её использовании. А казалось бы...
PPS: Любопытно, что лошади тоже неплохие кандидаты: они умеют пить «по-человечески», потеть, зрение не такое плохое. Понятно, что проблема со специализацией конечностей, но, раз их разумный аналог как-то проблему решил, то, значит, этот фактор не принципиален. Сложности только с передвижением внутри станции.
3PS: Ещё интересно: если у человека выделять адаптации к древесному образу жизни - и к наземному в саванне (исходно), то "древесность" человека для космических условий - "в плюс", а вот "саванность" - "в минус" (одно исключение есть - терморегуляция). Тоже забавно...
См. также:
Навигатор по каналу "Море Ясности"