Жизнь

[Ղազա&#13]

«Русский репортер» №20 (198) /26 май 2011, 00:00

Вселенная, нашпигованная жизнью

Ольга Андреева

Вселенная пронизана жизнью, а мы существуем только потому, что не уникальны, — так считают астробиологи. Идея, что первые организмы появились не на Земле, а в космосе, становится все более популярной среди ученых. Корреспонденты «РР» отправились в Великобританию к отцу-основателю астробиологии профессору Чандре Викрамасингху, чтобы найти наши космические корни

Если вы в течение 40 лет разрабатываете теорию, которая не находит опровержений, то или вы невежда и дурак, или вы на правильном пути, объясняет нам профессор Чандра Викрамасингх.

Мы сидим на веранде маленького отеля в окрестностях столицы Уэльса, Кардиффа, и разговариваем со смуглым пожилым индусом. Перед нами небольшой фонтанчик со скромным амуром в серединке. За амуром следует классический валлийский пейзаж — ослепительно зеленые холмы и овечки. Где-то там, в туманной дымке за овечками, Кардиффский университет, в котором расположен Центр астробиологических исследований.

Профессор ни на невежду, ни на дурака не похож. Совсем наоборот. Его имя знакомо каждому серьезному биологу и астрофизику мира. Вообще-то, полное имя у него длинное: Видья Джотхи Налин Чандра Викрамасингх. Первые два обозначают социальный статус: Чандра принадлежит к знатней­шему роду Шри-Ланки. Он — единственный ученый-ланкиец с мировым именем. У себя на родине он занимает пост советника президента по науке.

— Я хочу рассказать вам кое-что личное, — говорит Чандра. — Я происхожу из семьи известных академических ученых. Мой отец был учеником астрофизика Артура Эддингтона. После учебы отец вернулся на Цейлон. Это было еще в 30-е годы, тогда никакой науки там не было, и он вынужден был работать на британское правительство (Цейлон был тогда английской колонией. — «РР»). Но своего серьезнейшего увлечения наукой он никогда не оставлял, и для меня это было главным источником вдохновения.

Чандре было лет пятнадцать-шестнадцать, когда ему в руки попались научно-популяр­ные книги молодого, но уже знаменитого астрофизика Фреда Хойла. Можно сказать, это была любовь с первого взгляда. После колледжа Чандра написал робкое письмо своему кумиру и вскоре получил ответ: Хойл приглашал Викрамасингха в Кембридж в качестве студента-дипломника. Это было в 1959 году. Чандре было 20 лет.

Тогда еще ни о какой астробиологии речи не шло. Первая совместная работа Чандры и Хойла касалась состава звездной пыли. Астрофизики работали с единственным доступным им материалом — фотографиями, полученными с оптических телескопов. Сначала смотрели на звезду, не заслоненную пылью, потом — на звезду с пылью. Из первого вычитали второе и делали выводы.

Вскоре Чандра обнаружил, что, во-первых, звездная пыль равномерно заполняет всю Вселенную, а во-вторых, она состоит из некоих частиц, природа которых совершенно непонятна. Результаты, полученные Чандрой, заинтересовали Хойла. Поиски продолжались, пока не привели к сногсшибательному заключению: рассеяние света в облаках космических частиц идеально совпадало с рассеянием в любых биологических средах!

— Мы следили не за биологическими, а за физическими свойствами бактерий — за тем, как они отражают и рассеивают свет, — рассказывает профессор Чандра. — Все это легко было проверить в лаборатории. Мы обна­ружили, что свойства бактерий в точности соответствовали тому, что наблюдалось в межзвездных облаках.

Жизнь как суп

Вот тут-то Хойл и Чандра впервые задумались над тем, что же они все-таки наблюдают — мертвый космос или живой. В те времена большинство исследователей считали, что жизнь зародилась на Земле и больше нигде ее нет. Русский ученый Опарин и англичанин Хольдейн разработали модель возникновения живых организмов из некоего первичного бульона в древних земных океанах. Получалось, что некая таинственная химия так соединила неорганические молекулы, что из химии выросла биология.

— Вероятность того, что неорганические молекулы сами по себе образуют органические, близка к нулю, — разводит руками Чандра. — Это примерно 10 в степени минус 10 сотой степени. Но если даже допустить, что каким-то чудом столь мизерная вероятность реализовалась на Земле, то совсем невероятно, что это могло произойти где-то еще. А тогда мы неизбежно приходим к концепции — мы есть центр Вселенной.

Это очень похоже на то, что принято называть сильным антропным принципом: Вселенная должна иметь такие свойства, чтобы жизнь на Земле была возможна.

— Но мы с Хойлом стали рассуждать по-дру­гому, — входит в азарт профессор. — Если жизнь существует на Земле, то антропный принцип можно трактовать так: Вселенная должна была развиваться таким образом, чтобы жизнь в ней могла возникнуть.

— Вы хотите сказать, что антропный принцип вообще не про жизнь?

— Конечно! Он про Вселенную, — кивает профессор. — Наличие жизни на Земле говорит нам в первую очередь о том, как эволюционировала Вселенная. Жизнь каким-то образом вписана в ее программу. Мы многого не знаем, но может быть, жизнь вообще вписана в волновую функцию атома. Есть какая-то тенденция к возникновению жизни, которая действовала с самого начала. Например, если мы состоим из углерода, то он должен был откуда-то взяться.

Мысль о Вселенной, «запрограммированной» на жизнь, уж больно хорошо рифмовалась с тем, чем до сих пор занимался астрофизический мэтр Хойл. Откуда во Вселенной берутся химические элементы? В 40-х годах Хойл доказал, что фабрикой по производству мировой химии являются звезды, именно там синтезируется вся таблица Менделеева.

Однако в общей схеме есть свои тонкости. Например, часть углерода создается в звездах совершенно особым образом. Почему? Не затем ли, что он — основа жизни? В тех же 40-х годах Хойл сделал еще одно предсказание: если жизнь во Вселенной возможна, то звездный углерод должен находиться в особом возбужденном состоянии. Его последний электрон должен крутиться на более высокой орбите, чем у обычного земного углерода. Только тогда звездный углерод окажется способен образовывать органические цепочки. Предсказание Хойла было подтверждено в 60-х годах Уильямом Фаулером, за что тот и получил Нобелевку. Такого углерода во Вселенной примерно 4%, то есть огромное количество. Присутствует он везде. Тогда почему же родиной жизни может быть только Земля?

— Это и есть сильное выражение антропного принципа, — восклицает Чандра. — Мы здесь, на Земле, существуем только потому, что мы НЕ уникальны! Земля как единственная колыбель жизни просто невероятна.

— Подождите! — мы изо всех сил цепляемся за азы школьной биологии. — Но, может быть, эта ничтожная вероятность возникновения жизни на Земле вытекает из того, что мы плохо знаем, что такое жизнь?

— Именно это чаще всего говорят защитники традиционных представлений, — качает головой Чандра. — Но я считаю, что это слабый довод. Давайте будем честными — ни одна попытка экспериментально воспроизвести зарождение жизни до сих пор не удалась.

Тут нам возразить нечего. Из множества экспериментов по зарождению жизни из неорганики ни один безусловного результата не дал. Да, появлялись углеродные цепочки, но от полноценной жизни это было крайне далеко.

Жизнь как росчерк

Пока биологи пытались получить жизнь в пробирке, астрономы продолжали смотреть на звезды. Уже к середине 60-х годов накопилось огромное количество данных о присутствии в космосе органических соединений. Были обнаружены формальдегид, метан, ароматические молекулы и множество углеродных цепочек разной длины. Однако никому из астрофизиков не приходило в голову делать из этого выводы, имеющие отношение к земной биологии.

В 1972 году Хойл и Викрамасингх опубликовали в Nature статью, в которой утверждали, что циклические ароматические и углеводородные молекулы — это не что иное, как «росчерк жизни», оставленный ею на меж­звездных облаках. Если над авторами не смеялись, то только потому, что сочли это лишь красивой метафорой.

— Мы были уверены, что количество обнаруживаемых органических молекул ограничено только возможностями радиоастрономии, — говорит профессор. — Если наша идея была верна, то присутствие бактерий в космосе можно было бы увидеть и в инфракрасном диапазоне. Но все профессиональные астрономы к нашим предсказаниям относились очень скептически…

И тут Чандра подумал про своего младшего брата Дайла — астронома из Австралийского национального университета в Канберре. У того был доступ к инфракрасному телескопу, он исследовал двойные звезды. Однажды Дайл навестил Чандру и Хойла в Кардиффе и прямо спросил, что им нужно посмотреть в космосе. Чандра попросил брата направить телескоп в центр галактики и посмотреть, как там рассеивается свет. Законопослушный Дайл немедленно послал запрос руководству и тут же получил ответ: мол, это совершенно не тот эксперимент, на который астроном имеет право тратить рабочее время. У Чандры опустились руки. Однако он плохо знал своего брата. Дайл вернулся в Австралию и, рискуя потерять место, нелегально направил телескоп к центру галактики.

— Данные Дайла абсолютно совпали с картиной рассеяния света бактерий, которая получалась в лаборатории! Это было в конце 70-х годов. К этому моменту у нас уже лет шесть как была детально разработана теория внеземного происхождения жизни, — рассказывает Чандра. — Согласитесь, если у вас есть теория, предсказания которой так блестяще подтверждаются, — значит, это хорошая теория.

Жизнь как борьба

Фокус с космической органикой астрономам очень понравился. Скоро со всех телескопов мира наблюдали за галактическим центром и получали картину присутствия в нем органических соединений. Это не только стало легальным, но и превратилось в своего рода астрономический шик. Однако… как только дело доходило до объяснений, начиналась невнятица.

— Наша теория была чем-то вроде персоны нон грата, — разводит руками профессор Чандра. — Предпочитали говорить о таинственных частичках пыли, которые якобы выглядят как бактерии, но на самом деле бактериями не являются.

— Почему? Ваше предположение выглядело недостаточно убедительным?

— Я считаю недостаточно убедительной гипотезу о том, что жизнь самозародилась на Земле, — смеется Чандра. — Именно она требует подтверждений, и именно она их не имеет. Наша теория возникновения жизни самая вероятная. Почему такое количество специалистов ее отвергают? Я думаю, потому что она лишает нас нашей важности, как бы принижает нашу роль во Вселенной.

Вопрос о происхождении жизни вне Земли — вопрос не столько научный, сколько идеологический. Он затрагивает одну из самых священных коров человеческого сознания — антропоцентризм. Нам хочется быть лучшими, уникальными, единственными. В Средние века птолемеевскую модель Вселенной с Землей в серединке взяла под защиту церковь, и у покушавшихся на ее основы были большие неприятности. Хойл и Викрамасингх покусились на очередной научный «центризм» — антропологический. Их, конечно, не сожгли, но статус сумасшедших они таки заработали.

Ученые как будто сели между многих стульев сразу. Астрофизику нельзя поженить с биологией — таков был общий приговор. А ведь их концепция ничего не отвергала. Они только пересматривали факты, меняя местами причины и следствия. В сущности, Викрамасингх и Хойл утверждали простую вещь: жизнь есть неотъемлемое свойство космического бытия, а физика устроена так, что предполагает биологию. Ничего революционного. Только мы — не венец творения…

Между тем накопление данных о наличии органики в космосе продолжалось. Знаменитый химик и нобелевский лауреат Гарольд Юри даже опубликовал в Nature статью, в которой утверждал, что обнаружил следы микробоподобных организмов в метеорите. Из этого открытия следовал вывод: жизнь есть космическая инфекция. Юри уже было заикнулся об этом, но тут же нарвался на неприятности.

Только в 90-е годы исследования метеоритной флоры стали общим местом в биологии. Периодически появляются сообщения: в очередном метеорите найдены очередные отпечатки космических бактерий. У многих ученых это вызывает сомнение. Но Викрамасингх уверен в своей правоте:

— Это следы жизни. Все признаки биологических структур, все признаки биохимии здесь есть. То, что мы видим, — это своего рода биологические останки, как останки динозавров, по которым можно что-то реконструировать.

Научное сообщество до сих пор опасается сделать окончательный вывод. Ведь метеоритные бактерии похожи на земные. Может быть, космос здесь ни при чем, просто образцы загрязнены. Чандра же рассуждает по-другому.

— Это земные бактерии неземного происхож­дения, — утверждает он. — Я убежден, что формы реализации жизни где угодно во Вселенной в основных чертах должны быть такие же, как на Земле. Могли наблюдаться какие-то попытки жизни, построенной на кремнии, но до сколько-нибудь серьезного разнообразия это дойти не могло. Говорить можно только об углеродной жизни.

Жизнь как комета

Если принять точку зрения Викрамасингха, возникает куча вопросов. Собственно говоря, откуда эта самая жизнь в космосе взялась?

— Все зависит от вашей модели Вселенной, — уверенно говорит Чандра. — Я считаю, что первый органический материал относится к очень ранней стадии ее развития. Именно там легче всего «зашить» разрыв между теоретической возможностью и вероятностью жизни.

Итак, открутим стрелу времени на трина­дцать с лишним миллиардов лет назад. Большой взрыв только что прогремел. Что дальше?

— Спустя где-то 300 тысяч лет плазма начала постепенно остывать и переходить в газо­образное состояние. Ну, это общеизвестный факт, — рассказывает профессор. — Но что было потом? Еще в середине 90-х годов американские астрофизики Рудольф Шильд и Карл Гибсон этот вопрос исследовали. Независимо от нас с Хойлом. Они пришли к сумасшедшим выводам.

Дело в том, что согласно традиционной космологии первое структурное образование во Вселенной — это галактики. Однако до них во Вселенной тоже было некое вещество. Известно, что первые гравитационные механизмы заработали уже в тот момент, когда появились первые частицы, обладающие массой. Шильд и Гибсон задались простым вопросом: как складывалась судьба вот тех первых протонов Вселенной? По их расчетам, около 300 тысяч лет от Большого взрыва из этих протонов стали образовываться небольшие газовые комочки, сравнимые с массой Земли.

— То есть это уже фактически планеты, но образовавшиеся до звезд! — восклицает Чандра. — По оценкам Шильда и Гибсона, их было огромное количество — 10 в 80-й степени таких протопланет!

Дальше Вселенная продолжала остывать. Начали образовываться первые галактики. Но протопланеты никуда не исчезли. В звездах уже шел синтез новых элементов, и когда некоторые из них взрывались как сверхновые, на протопланеты оседали кислород, углерод, азот, фосфор и прочее добро, необходимое для формирования жизни. И там уже была жидкая вода.

— Когда вы начинаете искать первичный суп, из которого что-то могло возникнуть, вы обнаруживаете 10 в 80-й степени объектов, которые его уже содержат! Если этот сценарий верен, не надо искать никакого другого супа! Это лучшая стартовая точка для запуска жизни, — разводит руками профессор.

Дальше история с протопланетами, похоже, развивалась так: температура падала, система замерзала, и этот органический суп консервировался. Собственно говоря, все это богатство никуда не делось. Оно по-прежнему летает вокруг нас в космосе.

— Вот вам и способ связи между Большим взрывом и происхождением жизни, — говорит Викрамасингх. — Эти протопланеты находятся среди нас вот уже более 13 миллиардов лет. Вероятность какой-то начальной жизни, первичного органического супа везде в галактике очень велика. Нет никакой необходимости каждый раз начинать заново. Потому что невозможно избежать инфицирования со стороны галактики.

— Так что же является разносчиком органической инфекции? — допытываемся мы.

— Например, кометы, — утверждает профессор.

По его версии, кометы, начиненные этим жидким первичным супом, есть что-то вроде консервных банок, в которых хранится будущая жизнь. Миллионы лет они могут безмятежно летать в космосе. Но стоит им попасть в более или менее приличные условия, как бомба взрывается и законсервированная на миллионы лет жизнь выходит наружу. Кстати, первые признаки жизни на Земле появились 3,8 млрд лет назад. Именно в то время наша планета подвергалась непрерывной кометной бомбардировке.

— Ну, хорошо, кометы принесли жизнь на некую планету. А дальше что? Эволюция происходит так же, как в классической биологии?

— Совершенно верно, — соглашается Викрамасингх. — С тем только уточнением, что мы всегда должны иметь в виду всю галактику и вообще всю Вселенную. Эволюция — это не сугубо земной процесс. Мы неразрывно связаны с космосом.

Например, приблизительно раз в 40 млн лет Солнце проходит в непосредственной близости от некоего галактического облака, которое насыщено различными сложными молекулами органического происхождения. За счет гравитации кометы из этого облака начинают отклоняться от привычных орбит и попадают в Солнечную систему. Вместе с ними в нашу систему залетает и новый генетический материал.

— Эти кометные коллизии очень хорошо согласовываются с геологическими данными, — рассказывает Чандра. — Последняя такая бомбардировка происходила примерно 65 миллионов лет назад (то есть именно тогда, когда мы лишились динозавров. — «РР»). Естест­венно, что замороженные капли, попадавшие с кометами на Землю, несли в себе продукты жизненной эволюции. Эта бомбардировка неизбежно должна была очень сильно изменить тогда уже существовавшую и довольно сильно развившуюся жизнь.

— Какой же должна быть планета, чтобы жизнь на ней прижилась?

— На ней должны быть условия, более или менее схожие с земными, — говорит Чандра. — В Солнечной системе есть несколько планет, где явно есть признаки жизни.

Жизнь как религия

Мы уже чувствуем, что настало время для решающего вопроса:

— Итак, есть ли жизнь на Марсе?

— Жизнь на Марсе — факт доказанный, — безо всякой иронии отвечает Викрамасингх. — Это произошло в 1976 году, когда мой друг Гил Левин был главой экспериментальной комиссии по исследованию Марса…

Напомним, что тогда на Марс сели два аппарата — «Викинг-1» и «Викинг-2». Они должны были провести серию экспериментов по обнаружению органики в местном грунте.

— Сначала они взяли пробу грунта, — рассказывает Викрамасингх, — превратили ее в нечто вроде рассады, удобрили радиоактивными элементами и получили цепочку углеродного типа. Это открывает дорогу жизни. Во втором эксперименте на выделяющиеся с поверхности газы посмотрели через масс-спектрометр и обнаружили характерные органические спектры. Были свидетельства даже некоторого метаболизма. Тогда НАСА решило не слишком анонсировать эти данные. Официально было объявлено, что поиски жизни результатов не дали.

Современная наука уже признала, что в космосе полно органических соединений. Большинство биологов-теоретиков не отрицают возможности зарождения жизни вне Земли. Но такой уверенностью в обилии космических организмов, как у Викрамасингха, обладают немногие. Интересуемся, насколько тяжело ученому жить в окружении такого числа противников.

— Иногда это не очень комфортно, — пожимает плечами Чандра. — Но моя персональная миссия состоит в том, чтобы попробовать понять, каким образом устроена Вселенная. Совершенно несущественно, считает тебя кто-нибудь сумасшедшим или нет. Должно быть существенно, насколько научно обоснованна твоя работа, насколько она встраивается в общую картину природы. Я уверен, что лет через десять-двадцать после того, как меня не станет, эти очевидные свидетельства в пользу нашей теории станут общепризнанными.

— Вы верите в бога?

— Я верю, что есть что-то высшее, чем чисто механистический операционализм. Я бы хотел думать, что я агностик. Я не знаю. Я ни в коем случае не атеист. Атеист — это тот, кто знает, что бог есть, но не верит в него. А я просто не знаю. Как любой физик, я не могу устоять перед мыслью, что есть какая-то сила, обуславливающая те совпадения, которые есть во Вселенной. Уж слишком точно все сконструировано. Элемент случайности без высшего присмотра просто исключается. Пределы разума кажутся неограниченными. Может быть, асимптотический предел разума и есть бог…

— Вы чувствуете какое-то влияние буддистской традиции, в которой были воспитаны?

— Я думаю, что избежать этого невозможно. Если вы воспитаны как христианин, то будете неизбежно испытывать влияние христианских воззрений. Возможно, это не совсем случайно, что теория Большого взрыва выглядит как теория творения.

— А что мог бы предложить буддизм?

— Мне кажется более естественной череда рождений и умираний, чем некое изначальное рождение, подобное творению. Логически и философски в такой Вселенной я чувствую себя более комфортно. Буддистская традиция утверждает, что человеческая сущность состоит из трех компонент — спермы, яйца и сознания. Это сознание, конечно же, берется из Вселенной. И каждой своей жизнью мы обогащаем, увеличиваем его содержимое и отдаем обратно. Вот наша обратная связь с Вселенной.

— Может быть, научные теории, как и религии, дополняют друг друга?

— Такой универсальный феномен, как жизнь, объединяет все взгляды на себя. Это космический феномен. И наше сознание находится внутри него. Я думаю, что добиться раскрытия секретов Вселенной можно так же, как это делали древние индийские философы, — отправляясь на долгую глубокую медитацию. Все-таки первые индийские веды сразу относят вас к фундаментальному знанию о Вселенной, о галактиках. Внутри каждого из нас должно присутствовать какое-то изначальное знание о всеобщем. Мы воспринимаем научное доказательство тогда, когда знаем, что оно верно.

При участии Михаила Казановича