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

Один из простейших компьютерных вирусов, Tinba, имеет только 20 Кб — всего ничего по сравнению с основной массой компьютерных программ. Несмотря на то что для компьютерного кода 20 Кб — это совсем мало, их хватает, чтобы продуцировать относительно длинные строки цифровой информации, поскольку при 8 битах в каждом байте получается 160 000 бит информации. Чтобы имелся хотя бы один шанс на генерирование Tinba из случайного комплекса бит, их потребовалось бы по меньшей мере 10³²⁰⁰⁰ (число, записываемое единицей с 32 тысячами нулей). Это непостижимо большое число — несоизмеримо больше, чем частиц во Вселенной. Вывод однозначный: Tinba не мог бы возникнуть по чистой случайности.

Наверное, возможно множество реплицирующихся кодов еще проще Tinba, что повышает шансы на их самозарождение. Но если бы оно действительно имело место, то на данный момент компьютерный вирус уже возник бы спонтанно из огромного потока гигабайт, пронизывающих интернет каждую секунду. Все эти коды функциональны, т.е. могут передать процессору нашего компьютера команду выполнить базовую операцию, скажем копирование или удаление, — и теоретически все они могут быть версиями Tinba, — однако каждый компьютерный вирус, когда-либо заражавший чей-то компьютер, по однозначным признакам определяется как творение рук человеческих. Насколько нам известно, в огромном потоке цифровой информации, наводняющей мир, спонтанно не зародилось ни единого компьютерного вируса.

Первичный квантовый бульон

Имеется одна смелая идея, которая может объяснить стремительное возникновение первого репликатора. Эта идея опирается на одну из самых контринтуитивных и в то же время эффективных научных теорий — квантовую механику. Поэтому, прежде чем переходить, собственно, к возможной разгадке, нужно познакомиться (вкратце, я обещаю!) с некоторыми положениями этой теории, которая обычно применяется только для описания поведения «обитателей» атомного и субатомного мира. К услугам интересующихся читателей — множество прекрасных научно-популярных книг, где эта тема освещается более глубоко и подробно (в том числе недавние работы о роли квантовой механики в биологии Джима Аль-Ха лили и мои). Квантовая механика знаменита своей парадоксальностью. Частица может пребывать одновременно в двух или более состояниях (так называемая суперпозиция), необъяснимым образом иметь связь с другими, удаленными частицами (квантовая запутанность), без проблем проходить через непроницаемые барьеры (квантовое туннелирование). В настоящее время делается очень многое, чтобы научиться пользоваться этими уникальными возможностями и создать на их основе новые технологии, например квантовый компьютер.

Смысл квантового компьютера в том, что он позволяет решать очень сложные задачи при помощи малого числа частиц. Эквивалентом обычного бита в нем является квантовый бит, или кубит, использующий упомянутую суперпозицию — способность частицы в один момент времени находиться в двух состояниях, иметь две разные энергии или даже два разных спина. Составление строки кубитов в квантовом компьютере дает нам абсолютный параллельный процессор, способный быть одновременно во всех комбинациях состояний 0 и 1.

Какое отношение это имеет к биологии и первому репликатору? В настоящее время наибольшей поддержкой ученых в качестве решения проблемы зарождения жизни является гипотеза РНК-мира. Согласно этому сценарию, живые клетки происходят от более ранней и простой фазы химической эволюции. Первый репликатор не являлся клеткой — это была самовоспроизводящаяся химическая молекула. Она могла напоминать базовую версию биомолекулы, которая, как мы теперь знаем, играет исключительно важную роль в живой клетке, — РНК. Хотя синтезировать такую реплицирующуюся молекулу до сих пор никому не удалось, в большинстве своем это относительно простые структуры, представляющие собой последовательность примерно из сотни химических блоков, так называемых оснований.

Итак, представим себе уникальную молекулу из 100 оснований, обладающую фантастическим свойством — способностью к самокопированию в подходящем по составу первичном бульоне, причем «подходящий» означает «содержащий все необходимые химические ингредиенты». Теперь будущей жизни предстоит решить гораздо менее сложную проблему, чем построение самокопирующейся клетки. Достаточно сконструировать реплицирующуюся протомолекулу, а дальше естественный отбор разгонит на ее основе эволюцию более сложных форм жизни.