Калории для внеземных гостей
В минувшие выходные в Бразилии хакеры взломали систему экстренного оповещения и разослали миллионам граждан сообщения об инопланетном вторжении. Пока идет расследование и утихают страсти, вновь стали актуальны вопросы: если бы пришельцы прилетели на Землю, захотели бы они завоевать нас, изучить или, возможно, съесть?
Буквально «внеземной» означает «не с Земли». В таком широком смысле единственные известные нам внеземные существа, чей рацион мы знаем, – это астронавты, проводящие в космосе недели и месяцы. Их опыт не подсказывает нам, чем питаются инопланетяне, но демонстрирует, как пребывание вне Земли меняет подход к питанию.
В условиях микрогравитации меняются аппетит, вкусовые ощущения, мышечная масса, здоровье костей, уровень гидратации и энергозатраты. Даже для людей питание за пределами планеты требует адаптации рациона, питательных веществ, текстуры еды, способов хранения и контроля метаболизма.
Биология позволяет задавать разумные вопросы даже о вымышленных организмах. Каков их вес? Насколько они подвижны? Поддерживают ли постоянную температуру тела? Дышат ли кислородом? Велик ли их мозг? Живут ли в условиях гравитации, схожей с земной?
Обладая такими данными, мы не можем точно знать состав «рациона пришельцев», но можем рассчитать минимальную энергетическую потребность гипотетического существа.
В массовой культуре инопланетяне бывают разными: от «маленьких зеленых человечков» до рептилий, высоких гуманоидов, светящихся существ и механических разумов. Но это фольклор, а не зоология.
Однако наука может оценить метаболизм живых существ. У наземных животных базальный уровень энергозатрат (минимальная энергия в состоянии покоя) растет с массой тела, но не пропорционально. Мышь потребляет много энергии на грамм веса, слон – гораздо меньше на грамм, хотя в целом расходует больше. Чем крупнее организм, тем больше энергии ему нужно, но каждый килограмм тела «дешевле» энергетически.
Применительно к гипотетическому существу это позволяет делать приблизительные расчеты. Если представить теплокровный активный организм, похожий на млекопитающих или птиц, то существу весом около 30 кг может требоваться около 900 килокалорий в день только для поддержания жизнедеятельности в покое. Для 70-килограммового существа – около 1700 ккал в день, как у взрослого человека с его базовым метаболизмом. Инопланетянину весом 150 кг может понадобиться более 3000 ккал в день, даже при малой подвижности.
Эти цифры отражают лишь минимум для основных функций: дыхания, поддержания температуры, восстановления тканей, циркуляции жидкостей и активности нервной системы. Они не учитывают энергию для движения, стресса, размножения, терморегуляции, пищеварения, мозговой деятельности и других действий межпланетного путешественника.
Таким образом, инопланетянину, который ходит, бегает, роет, летает или преодолевает полпланеты, чтобы похитить коров, потребуется гораздо больше энергии. Вопрос не только в весе, но и в активности, способе передвижения и необходимости выживать в нашей среде.
Маленький зеленый или серый человечек. Стройное тело, большая голова, небольшая мышечная масса – такой инопланетянин весил бы от 25 до 40 кг. Если бы он был теплокровным активным организмом с большим мозгом, его базовый метаболизм составлял бы от 800 до 1100 ккал в день. Большой мозг требует больших затрат: у человека в покое мозг потребляет около пятой части всей энергии. Если у серых или зеленых гуманоидов большой мозг, их рацион должен быть высококалорийным и постоянным, если только у них нет высокоэффективных биологических механизмов или технологических приспособлений.
«Рептилия». Если бы это существо было рептилией физиологически, то было бы холоднокровным и не тратило бы много энергии на поддержание постоянной внутренней температуры. Существу весом 100 кг могло бы требоваться меньше пищи в день, чем млекопитающему такого же размера, при условии теплого обитания. Однако если бы это был разумный, двуногий, мускулистый и активный хищник, его энергозатраты могли бы сравняться с человеческими или превысить их. Рептилии весом 150 кг может требоваться 3000 ккал в день в состоянии покоя и значительно больше при активном образе жизни.
Высокий гуманоид весом от 80 до 100 кг. При физиологии, схожей с человеческой, ему требовалось бы от 1900 до 2300 ккал в день в покое и от 2500 до 4000 ккал при физической активности. В условиях космической миссии нужно также учитывать скафандры, космический корабль, другую гравитацию, микробиоту, гидратацию и адаптацию к стрессу.
Постбиологическая сущность. Четвертый вариант – искусственный интеллект, гибридный организм или синтетическое тело. В этом случае «пищей» будут не белки, жиры или углеводы, а электричество, тепло, химическое топливо или ядерная энергия. Инопланетный робот не будет есть рис или пасту, ему просто нужно будет подзарядить аккумуляторы.
Земная пища не обязательно окажется для них съедобной. Земной белок может быть бесполезен, если их пищеварительная система использует другие аминокислоты. Наши сахара могут оказаться бесполезными, если их метаболизм не приспособлен к ним. Наши бактерии могут погубить инопланетную жизнь – а могут и не заразить ее.
Последнюю возможность исследовал Герберт Уэллс в романе «Война миров» 1898 года: вторгшиеся на Землю марсиане терпят поражение не от человеческого оружия, а от земных микроорганизмов, против которых у них нет эволюционной защиты.
В астробиологии считают, что для жизни необходимы три условия: источник энергии, жидкая среда и подходящие химические элементы. Но это не значит, что все живые существа во Вселенной питаются одинаково. На Земле коалы почти полностью зависят от эвкалипта, а коровам для переваривания целлюлозы из травы нужна особая микробиота. Питание – это не только энергия, но и биохимия, микробиом и эволюция.
Так что, если бы инопланетяне прилетели, они, возможно, искали бы не человеческую «пищу», а сырье: воду, азот, фосфор, железо, соли, липиды, микробную биомассу или простые органические молекулы. Классический образ инопланетян, похищающих скот, можно интерпретировать не как проявление космической злобы, а как сбор образцов питательных веществ.
Внеземное питание
Это гипотетическое исследование напоминает: питание – это не просто список продуктов, а наука об энергетическом обмене между организмом и окружающей средой. Питание – это решение физических задач: как получить энергию, нарастить ткани, вывести отходы и избежать отравления.
Если бы мы когда-нибудь вступили в контакт с внеземными биологическими существами, нам понадобились бы не только дипломаты, лингвисты или инженеры. Нужны были бы и специалисты, способные определить, какие молекулы переносят эти формы жизни, какая энергия им нужна, какие яды губительны, какие микроорганизмы они переносят и какие ресурсы могут использовать, не разрушая экосистемы планеты. Другими словами, возможно, нам понадобились бы инопланетные диетологи.