Одиноки ли мы во Вселенной? Ведущие учёные мира о поисках инопланетной жизни

Поровые каналы гидротермальных источников по своему строению аналогичны большинству древних бактерий и архей, которые, что интересно, до сих пор существуют в своей первозданной среде. Единственное различие состоит в том, что сегодня наличие кислорода мешает протеканию химических реакций, когда-то запустивших процесс жизнедеятельности. Возможно, однако, что 4 млрд лет назад, до начала выработки кислорода процессом фотосинтеза, толчком для жизни могла послужить природная протонодвижущая сила. После десятилетий упорных поисков источника жизни эта идея выглядит особенно привлекательной. Эти поиски основывались на прагматическом подходе — отрабатывалось то, что хорошо удается в химической лаборатории. Берем высокоэнергетические молекулы, например цианистую соль, облучаем ультрафиолетом, чтобы спровоцировать химическую реакцию, и получаем возможность синтезировать большую часть базовых строительных блоков жизни. Все прекрасно — не считая того, что все эти десятки лет ученые получали картину, совершенно не похожую на то, что мы видим в реальности. Ни одна известная форма жизни на Земле не использует цианистый калий в качестве источника углерода или азота и не черпает энергию ультрафиолетового излучения. Пути реакции, скрупулезно выявляемые специалистами по добиотической химии, не имеют ничего общего с путями биохимических реакций, протекающих в настоящих живых клетках. Дождаться же, чтобы в жиденьком бульоне этих молекул самозародились клеткообразные структуры, способные расти и делиться, совершенно нереально.

Противоположный подход — взять молекулы и биохимические пути, используемые живыми клетками, — в лаборатории также оказывается бесперспективным. Углекислый газ и водород упрямо остаются неактивными, несмотря на то что все живое использует их как основу для жизнедеятельности. Вплоть до недавнего времени не удавалось воссоздать в лабораторных условиях структуру клетки как таковой — электрический заряд на мембранах, протоно-движущую силу. Как все это работает? Безусловно, разгадка прячется в самой клетке. Руководствуясь революционной работой Билла Мартина из Дюссельдорфского университета по детальному изучению метаболизма древнейших клеток, сразу несколько групп по всему миру (в том числе моя группа в Университетском колледже Лондона) взялись за разработку реакторов для проверки гипотезы, что стимулом к зарождению жизни могла послужить природная протонодвижущая сила гидротермальных источников. Мы уже получили обнадеживающие результаты, первые многообещающие свидетельства того, что природный протонный градиент действительно мог запустить реакцию водорода и углекислого газа с получением простых органических молекул. Восхитительное начало! Но только начало.

Главное в этой идее — то, что она связывает живую планету с живыми клетками. Как я упоминал, гидротермальные источники этого типа возникли в результате химической реакции между горной породой и водой. Это химически активная среда и, возможно, одна из самых универсальных во Вселенной. Рассматриваемый минерал оливин является одним из самых распространенных в составе межзвездной пыли. Из него же по большей части состоит мантия Земли. Вода также есть везде. Соедините их на любой влажной каменистой планете, и начнется реакция в планетарном масштабе. В нашей Солнечной системе имеются признаки протекания этих реакций на Марсе (хотя он и потерял почти всю свою воду) и на ледяных спутниках — Энцеладе, Титане и Европе. Углекислый газ также в изобилии содержится в атмосфере большинства планет Солнечной системы. Горная порода, вода и углекислый газ — трудно представить еще более краткий и нетребовательный «пакет условий» возникновения жизни. Но важно, чтобы сочетание этих факторов создало гидротермальные источники нужного типа, с естественным протонным градиентом через неорганические барьеры, который стал бы источником энергии для химического взаимодействия водорода и углекислоты, дающего на выходе органическую материю в клеткообразных порах коры любой влажной каменистой планеты.

Земля не исключение. Из-под поверхности 40 млрд каменистых планет в нашей Галактике также выходит водород и вступает в реакцию с углекислым газом благодаря энергии непрерывного потока электронов и протонов, повсеместно распространенных во Вселенной элементарных частиц. Те же силы двигают жизнь на Земле. Так что мы обязательно узнаем жизнь, когда увидим ее, поскольку источником инопланетной жизни также будет электрическая разность потенциалов.

12

Квантовый скачок: может ли квантовая механика раскрыть секрет (инопланетной) жизни?

Джонджо Макфадден

Легка ли жизнь «на подъем»?