Биолог Михаил Никитин: как доказать, что жизнь на Земле возникла сама по себе

Запишите аргументы, которые вы бы использовали в споре с ловцом инопланетян.

Михаил Никитин вскоре выступит на конференции «Ученые против мифов», организованной «АНТРОПОГЕНЕС.РУ». Там биологи расскажут о «кремниевых пришельцах», повлиявших на формирование нашей планеты и появление живых организмов на Земле.

Мы попросили его вкратце рассказать нашим читателям, каких взглядов придерживаются учёные на вопрос о происхождении жизни и почему другие взгляды менее последовательны.

Что о возникновении жизни на Земле думают учёные

Во-первых, нам нужно прояснить, что такое жизнь. Конечно, никакого строгого и однозначного определения, как, например, в математике, дать невозможно. Но комитет экспертов НАСА, занимающихся поиском жизни во Вселенной, остановился на следующем определении:

Жизнь — это химическая система, способная к дарвиновской эволюции.

«Химия» означает «состоящую из атомов и молекул и включающую реакции между ними». Способность теории эволюции Дарвина характеризуется наличием четырех необходимых и достаточных условий:

1. воспроизводство.
2. Генетика (потомство похоже на родителей).
3. Мутация (потомство немного отличается от родителей).
4. Отбор (вероятность дальнейшего размножения зависит от мутаций).

Клетка

Сегодня клетки считаются наименьшей базовой единицей жизни. Конечно, существуют более простые и мелкие вирусы, которые также способны к дарвиновской эволюции. Но они оба паразитируют в клетках, и разделить их в дикой природе невозможно.

В этом случае разумно предположить, что жизнь возникла с появлением клеток. Однако у биологов есть серьезные сомнения.

РНК

Сейчас общепризнано, что когда-то существовали организмы, более простые, чем клетки.

Согласно этой гипотезе, наиболее примитивные формы жизни использовали только один существующий тип биополимеров — молекулы РНК. Для сравнения: современным клеткам для функционирования уже необходимы три типа: РНК, ДНК и белок.

Но в доклеточную эпоху все функции могла выполнять только РНК. Он заменяет белок для ускорения химических реакций и заменяет ДНК в качестве хранилища генетической информации.

Так продолжалось до тех пор, пока некоторые формы жизни не освоили новые технологии — синтез белков и ДНК. Сделав это, они превратились в клетки, из которых сейчас состоит все живое (кроме вирусов). Другие формы не могут с ними конкурировать и вымирают.

Химические соединения

До появления мира РНК Земля была не такой, как сегодня. Некоторым ученым удалось смоделировать существовавшие в то время условия и проследить самопроизвольное зарождение жизни.

Одним из первых подобных экспериментов был эксперимент Миллера-Юри, проведенный в 1950-х годах. Ученые поместили смесь газов, таких как метан, аммиак и водород, в хитроумное стеклянное устройство. У него есть колба с горячей водой с одной стороны и отверстие с другой стороны для выхода пара. Туда ввариваются электроды, имитирующие разряд молнии. Затем пар поступает в холодильник, где конденсируется.

Через несколько недель после начала эксперимента ученые заметили, что аминокислоты (строительные блоки белков) и некоторые другие молекулы, из которых состоят живые организмы, образуются в воде в этих условиях.

Это становится очень важным наблюдением. Однако сейчас его значение переосмыслено. Считается, что условия, воссозданные Миллером и Юри, похожи не на условия на Земле, а на условия в протопланетных облаках, образующих Солнечную систему. Потому что, как мы позже узнали, на Земле никогда не было атмосферы из метана и аммиака.

Между прочим, аминокислоты, образовавшиеся в устройстве Миллера, очень похожи на аминокислоты, действительно обнаруженные в некоторых метеоритах.

После этого эксперимента другие учёные также попытались смоделировать образование органического вещества из углекислого газа, который доминировал в атмосфере древней Земли и сейчас в изобилии присутствует в атмосферах Марса и Венеры.

Они проводили эксперименты с кристаллами сульфида цинка, которые под воздействием солнечного света в воде восстанавливают углекислый газ и превращают его в муравьиную кислоту, уксусную кислоту, яблочную кислоту, а при добавлении азота — в аминокислоты.

Кроме того, проводились эксперименты по получению строительных блоков ДНК — нуклеотидов и азотистых оснований. Карл Саган, например, смог получить последний в 1960-х годах из синильной кислоты — вещества, образовавшегося в бескислородной атмосфере древней Земли. В наши дни синильная кислота широко встречается и в космосе — например, на кометах или на Титане, современном спутнике Сатурна.

Химические элементы

Химические элементы, используемые жизнью на Земле, являются одними из наиболее распространенных элементов во Вселенной. Это углерод, азот, кислород, водород, магний, сера и железо.

Помимо них, универсальными считаются еще три элемента, не участвующие в самопроизвольном возникновении жизни на Земле. Это гелий и неон, которые не могут вступать в химическую реакцию, и кремний, который становится активным только при очень высоких температурах.

Эти химические элементы существовали до существования Земли и Солнечной системы. Их состав сформировался в результате термоядерных реакций в первом поколении звезд. Следовательно, вскоре после Большого взрыва Вселенная состояла только из водорода, гелия и лития, а позже появились более тяжелые элементы.

Они взаимодействуют в случайном порядке, образуя соединения, в состав которых входят упомянутые выше аминокислоты и азотистые основания.

Самозарождение жизни

Случайность и закономерность, вероятно, сочетались в возникновении живого из неживого. Биологическая эволюция работает только в том случае, если мутация и естественный отбор сосуществуют. Вероятно, жизнь также возникла спонтанно на основе этого принципа.

Скорее всего, произошел какой-то естественный отбор, предшествовавший размножению. Например, азотистые основания в РНК и ДНК, такие как аденин, цитозин, гуанин и урацил, выделяются среди других родственных молекул благодаря высокой устойчивости к УФ-излучению.

Затем они случайным образом объединяются в цепи РНК. Факторами, повышающими вероятность самовоспроизведения, являются воспроизводство, естественный отбор и дарвиновская эволюция. Затем начинают возникать естественные осложнения ориентации клеток.

Почему жизнь не могли создать инопланетяне или Бог

Если бы жизнь не зародилась сама по себе, то помочь в этом плане могла бы инопланетная цивилизация или какое-то сверхъестественное существо, прилетевшее на Землю. Например, Бог. Давайте рассмотрим эти теории более подробно.

Инопланетяне

Доказано, что Большой взрыв произошел примерно 13,5 миллиардов лет назад. Возраст жизни на Земле довольно велик по сравнению с возрастом Вселенной. Эволюция от микроорганизмов до разумных организмов (Homo sapiens) занимает около 4 миллиардов лет.

Инопланетянам, вероятно, потребуется примерно столько же времени. Им практически невозможно опередить нас. Ведь накопление элементов тяжелее гелия — углерода, водорода, железа — произошло не сразу после Большого взрыва. Звездам потребовались миллиарды лет, чтобы их синтезировать. Другими словами, в пределах Млечного Пути условия для возникновения планетных систем, где была возможна жизнь, сложились не сразу, и инопланетяне почти не успели стать космическими цивилизациями раньше нас.

Но даже если им это удастся, возникает закономерный вопрос: как сложилась их жизнь? Если да, то почему бы нам не рассмотреть эту возможность применительно к жизни на Земле?

Бог

Поскольку у нас нет прямых доказательств того, что Бог может и не может сделать, то, конечно, аргументировать здесь труднее. Креационисты всегда могут придумать вариант, который им не подойдет, потому что «пути Господни неисповедимы».

Но лично я, например, большой сторонник эстетических соображений. Бог описывается как сверхразумное существо. Однако в строении живых организмов есть много деталей, которые не может спроектировать ни один рациональный дизайнер.

Например, только дурак признает, что возвратный гортанный нерв существует у млекопитающих.

Он проходит от мозга к мышцам горла, образуя петлю сначала вниз к сердцу, вокруг дуги аорты и обратно. Следовательно, для правильного функционирования жирафам необходимы дополнительные 5 метров нервных волокон. В то же время на это также будет влиять задержка времени прохождения сигнала.

Очевидно, если бы животное было создано разумными существами, оно не совершало бы такой глупости. Эта структура больше похожа на то, как млекопитающие произошли от предков рыб. Шеи у них нет, сердце расположено близко к голове, кровь вытекает из сердца через несколько пар жаберных трубок. Таким образом, отслеживание окружающих нервов выглядит нормально и не представляет проблем. Затем рыбы вышли на сушу, потеряли жабры, а у некоторых из их потомков появились длинные тонкие шеи. Чем дальше они шли, тем навязчивее становился дизайн, но отказаться от него они не могли.

Некоторые креационисты предлагают альтернативную точку зрения: Бог просто начал Большой взрыв, а затем оставил Вселенную нетронутой. В 17-19 веках так думали многие учёные. Например, когда Наполеон спросил Лапласа: «Где в вашей теории находится Бог?», астроном ответил: «Мне не нужна эта гипотеза».

Но даже если бы Бог действительно ни во что не вмешался после Большого взрыва, то почему это противоречило бы идее эволюции? Чем эта версия креационизма принципиально отличается от научной картины мира?

Почему жизнь не образовывается на других планетах сейчас

Есть четыре планеты земной группы с твердой каменистой поверхностью, которых нет у газовых гигантов Юпитера и Сатурна: Земля, Венера, Меркурий и Марс.

И время от времени температура на Венере слишком высока: 450°C, условия, при которых свинец легко плавится. При таких высоких температурах даже самые экстремальные микроорганизмы не могут выжить, а белки, РНК и ДНК быстро разрушаются.

Днем Меркурий очень горячий — до 400 °С, а ночью очень холодный — до -170 °С. Там нет атмосферы и воды.

Современный Марс тоже не очень пригоден для жизни: он холодный, как Норильск, сухой, как пустыня Намиб, и радиационный. Однако следов на этой планете достаточно, чтобы указать на то, что в древние времена существовала жидкая вода, атмосфера была более плотной, а температура — более высокой, что очень подходило для жизни.

Дело в том, что все планеты земного типа образовались в результате столкновений более мелких объектов (планетных зародышей). В это время выделяется много тепла, поэтому их поверхности очень горячие на ощупь. Земля также прошла фазу океана магмы, а затем охлаждалась в течение длительного времени — возможно, целых 300 миллионов лет.

Поскольку Марс меньше, его столкновения с зародышами планет менее активны и он остывает быстрее.

Ключ в том, что она могла быть обитаемой на 100–200 миллионов лет раньше, чем наша планета. Но прямых доказательств этому нет.

Мы могли бы быть марсианами. Ведь жизнь могла изначально возникнуть там, а затем прилететь на Землю на метеорите.

Теперь, когда Марс сухой и холодный, жизни там либо нет вообще, либо она хорошо спрятана где-то глубоко внутри него, под поверхностью. Одним из свидетельств может быть периодическое появление в атмосфере примесей метана — газа, который быстро разлагается в атмосфере. Если его можно обнаружить, значит, на Земле должен быть какой-то активный источник — например, метаногенные микроорганизмы.

Как мы можем ускорить их эволюцию? Для этого на Марс необходимо сбросить несколько ледяных тел диаметром около 500 километров из пояса Койпера. В этом случае туда попало бы достаточно воды, чтобы сформировать океан, а энергия такого воздействия могла бы нагреть планету и стимулировать ее и без того застывшую геологическую активность. Но очевидно, что эта вероятность незначительна.

Если мы хотим сделать Марс пригодным для жизни, то нам нужно запачкать руки, доставить туда воду в виде более мелких ледяных шапок, а затем искусственно восстановить магнитное поле Земли — без чего защитить ее будет сложно. Космические лучи сохранят высокий уровень радиации на поверхности.

Это звучит так мечтательно.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ 🧐 Можно ли предотвратить шестое массовое вымирание и как это сделать — Биолог Иван Затевахин Астроном Владимир Сурдин рассказывает: 6 удивительных чудес Вселенной из Интернета 7 популярных мифов о нашей Вселенной

источник