Калеб Шарф - Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной

183

Хорошая, пусть и несколько устаревшая обзорная статья – D. Penny and A. Poole. The Nature of the Last Universal Common Ancestor // Current Opinion in Genetics and Development 9 (1999): 672–77. Байесовский анализ в поддержку LUCA – D. L. Theobald. A Formal Test of the Theory of Universal Common Ancestry // Nature 465 (2010): 219–22. Кроме того, по поводу этой статьи есть прекрасная дискуссия – M. Steel and D. Penny. Origins of Life: Common Ancestry Put to the Test // Nature 465 (2010): 168–69.

Об этой гипотезе, восходящей под разными обличьями к шестидесятым годам ХХ века, написано очень много. Термин «мир РНК» был впервые использован в статье Walter Gilbert. Origin of Life: The RNA World // Nature 319 (1986): 618.

См. сноску о структурах пород, сформированных колониями бактерий на с. 263. Недавно палеонтологи заявили, что обнаружили ископаемые остатки клеток бактерий, перерабатывавших серу, возрастом 3,4 миллиарда лет, а также (независимо) сетевидные узоры в скальных породах – следы жизнедеятельности микробов – возрастом 3,49 миллиарда лет. И то и другое найдено при раскопках в регионе Пилбара в Западной Австралии.

Эти зверюшки и в самом деле опровергли множество предрассудков. Прекрасная обзорная статья – James L. Van Etten. Giant Viruses // American Scientist 99 (2011): 304.

О его открытии читайте в статье D. Arslan et al. Distant Mimivirus Relative with a Larger Genome Highlights the Fundamental Features of Megaviridae // PNAS 108 (2011): 17486–91.

Это отнюдь не голословное заявление, а если оно подтвердится, то станет настоящей сенсацией. Об этом см. статью A. Nasir, K. M. Kim, and G. Caetano-Anolles. Giant Viruses Coexisted with the Cellular Ancestors and Represent a Distinct Supergroup along with Superkingdoms Archaea, Bacteria and Eukarya // BMC Evolutionary Biology 12 (2012): 156.

Очень славная статья Дэвиса с соавторами об идее теневой жизни: Р. Davies et al. Signatures of a Shadow Biosphere // Astrobiology 9 (2009): 241–49. Хотя подобные идеи наталкиваются на суровую критику, да и сам я считаю, что в них полно фундаментальных пробелов, это отличная пища для ума.

Строго говоря, арсенат – это молекулярная группа, которая присоединяется к чему-то еще. Его формула – AsO43–, то есть это ион. Есть организмы, которые и в самом деле инкорпорируют мышьяк в органические молекулы, например, некоторые морские водоросли и бактерии. Однако, судя по всему, диапазон подобного поведения ограничен.

Молекула аденозинтрифосфат (АТФ, химическая формула C10H16N5O13P3) иногда называется молекулярной валютой при межклеточной передаче энергии. АТФ создается в результате процессов вроде фотосинтеза или ферментации, а затем используется во множестве других мест в клетке, которая превращает его обратно в молекулу-предшественницу, а энергию забирает. Иначе говоря, АТФ играет главную роль в обмене веществ.

В печати этот вид получил обозначение GFAJ-1, которое в шутку расшифровали как «Give Felisa A Job» – «Дайте Фелисе работу»: главным автором статьи с описанием этого открытия была Фелиса Волф-Саймон, проходившая стажировку после защиты диссертации. Wolfe-Simon et al. A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus // Science 332 (2010): 1163–66. Однако читать эту статью отдельно, без учета реакции научного сообщества, нельзя, а она, само собой, столкнулась с серьезной критикой: хорошую проверку гипотезы из соображений здравого смысла предлагают авторы статьи B. P. Rosen, A. A. Ajees, and T.R. McDermott. Life and Death with Arsenic // BioEssays 33 (2011): 350–57.

Из интервью, которое взял у меня Деннис Овербай для статьи в «The New York Times», которая была опубликована 2 декабря 2010 года. Эти слова потом часто цитировали.

См. M. Elias et al. The Molecular Basis of Phosphate Discrimination in Arsenate-Rich Environments // Nature 491 (2012): 134–37. Более ранняя статья приводит доказательства внедрения мышьяка в жизнеспособные ДНК бактерии: M. L. Reaves et al. Absence of Detectable Arsenate in DNA from Arsenate – Grown GFAJ – 1 Cells // Science 337 (2012): 470–73.

Об открытии этой системы было объявлено в 2012 году. В данном случае обе планеты большие, одна, вероятно, газовый гигант, другая немного больше Нептуна. Более крупная планета обращается вокруг двойной звезды за каждые 50 земных дней, та, что поменьше, за каждые 303 земных дня. Одна звезда похожа на Солнца, вторая примерно в три раза меньше.

И в самом деле, некоторые астрономы утверждают, что самая распространенная конфигурация планетной системы в нашей Галактике состоит из нескольких планет, которые вращаются по довольно маленьким орбитам и облетают свою звезду за несколько дней или недель.

Пример такой планетной системы – система HD 10180 у звезды размером с Солнце, которая находится от нас на расстоянии около 127 световых лет. Анализ данных транзитного анализа (сейчас, когда я пишу эти строки, они ждут подтверждения в результате новых наблюдений) показывает, что планет может быть по крайней мере девять – семь из них вращаются в пределах половины расстояния от Солнца до Земли, а две – на расстоянии от 1,5 до 3,5 этой дистанции. См. Tuomi. Evidence for Nine Planets и сноску на с. 136.

В нашей собственной Солнечной системе есть планета Юпитер, у которой 67 спутников. Большинство из них совсем маленькие, однако галилеевы спутники – Ио, Европа, Ганимед и Каллисто – очень велики. Диаметр Ганимеда больше, чем у Меркурия. Астрономы почти уверены, что должны существовать не только экзопланеты, но и «экзолуны», и открыт сезон охоты на них. Уже давно обсуждается вероятность, что они могут оказаться «пригодными для обитания», и я даже писал об этом некоторое время назад, причем в моей статье есть ссылки на несколько более ранних работ: C. A. Scharf. The Potential for Tidally Heated Icy and Temperate Moons around Exoplanets // The Astrophysical Journal 648 (2006): 1196–1205.

Иногда это называют «приливный захват».

Томас Кун пишет это в своей книге о коперниковой революции, она упоминается в сноске к главе 1 на с. 25. Кроме того, стоит заглянуть в тоже уже упоминавшуюся (см. сноску на с. 31) книгу Owen Gingerich. The Book Nobody Read». Джинджерич рассказывает о своих титанических трудах по розыску экземпляров первого издания «De revolutionibus» и подробно излагает, как этой книгой пользовались – а иногда и составляли примечания к ней – Галилей, Кеплер и прочие. Эта книга очень популярна, и те, кому оказался по силам ее насыщенный терминами язык, высоко ее ценят.

См., например, J. Laskar et al. Long Term Evolution and Chaotic Diffusion of the Insolation Quantities of Mars // Icarus 170 (2004): 343–64.

Судя по всему, наша Солнечная система в данный момент проходит через область, весьма бедную веществом, которая довольно оригинально называется «Местное межзвездное облако». Размером оно около 30 световых лет в поперечнике и содержит приблизительно один атом на три кубических сантиметра пространства. Мы находимся в нем примерно 40 000–150 000 лет и, вероятно, вынырнем из него лишь через 20 000 лет. Более плотные межзвездные облака, например, молекулярные облака, из которых возникают звезды, в среднем в 100–1000 раз плотнее.

Один из самых известных обзоров на эту тему – книга Peter D. Ward and Donald Brownlee. Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe. New York: Copernicus/Springer-Verlag, 2000. В ней предложено множество линий доказательств того, что сложноклеточная и разумная жизнь во Вселенной – большая редкость, а главный довод – сложноклеточным организмам требуется целый ряд характеристик окружающей среды и биологических соединений. Более современный и астрофизический подход к подобным идеям изложен в книге John Gribbin. Alone in the Universe: Why Our Planet is Unique. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2011.

Я не стал подробно говорить об этом в основном тексте, однако, похоже, все гипотезы уникальной Земли имплицитно предполагают, что здесь, на Земле, созданы «идеальные» условия для сложноклеточной разумной жизни. Я не уверен, что так было всегда или достаточно долго. Возьмем, к примеру, существование ископаемого топлива – обширных залежей газа и угля, возникших в Каменноугольный период около 300 миллионов лет назад. Это топливо позволило человечеству встать на путь технического прогресса и дойти до нынешнего состояния цивилизации. Для создания этого энергетического запаса нужны были весьма специфические условия – неглубокие моря, особые породы деревьев с толстой корой и перемена климата (возможно, ей поспособствовал дрейф континентов и возникновение гор). Однако именно ископаемое топливо, возможно, приведет нас к катастрофе в ближайшие несколько столетий. Если мы всего лишь всплеск на кривой эволюции, едва ли Земля тонко настроена на наше существование, просто она оказалась подходящей для того, чтобы на ней на какое-то время завелись организмы вроде нас.