Жизнь как она есть: её зарождение и сущность - Крик Фрэнсис - Страница 21

Имея в виду все эти сложности, вернемся назад и попытаемся вывести очень приблизительную оценку количества планет в галактике, которые имеют на своей поверхности водный раствор органических соединений, жидкий бульон, в котором предположительно могла появиться жизнь. Подсчитано, что общее количество звезд всех типов в нашей галактике составляет приблизительно 10й (сто миллиардов). Только часть из них окажется нужного размера, и из этого числа только небольшая часть не окажется двойными звездами. Возможно, одна звезда на сто может удовлетворить обоим этим условиям. У нас осталось 10⁹ возможных звезд. Даже если лишь одна десятая из них имеет планетарные системы как раз нужного характера, у нас все еще останется 10⁸ звезд. Более сложно подсчитать, какая именно их часть имеет планету подходящей величины как раз на нужном расстоянии от своей звезды, но, возможно, осторожной оценкой могла бы быть одна на сотню. Это все еще оставляет нам миллион планет в нашей галактике, на которых мы можем надеяться найти океаны жидкого бульона в ожидании, когда в них зародится жизнь.

Как можно тотчас же понять по приближенному методу выполнения этих расчетов, остается еще значительный простор для споров относительно наиболее вероятных значений каждой из этих цифр. Наша оценка в миллион может быть отчасти слишком заниженной. Важный момент состоит в том, что трудно посчитать ее слишком завышенной на такой большой коэффициент, что где-нибудь в галактике больше нет другой планеты, похожей на Землю. Ибо если это окажется правдой, то наши оценки оказались бы завышены, по крайней мере, в миллион раз. Конечно, мы можем полностью ошибаться насчет планетарных систем. Предположительно, они могут встречаться крайне редко; это будет означать, что медленное вращение звезд, похожих на Солнце, имеет какое-то другое объяснение. Там могут быть какие-то трудноуловимые условия, которые мы не заметили, поэтому, несмотря на то, что планетарные системы широко распространены, Земля действительно необычна, и планеты, похожие на нее, встречаются крайне редко, если они вообще есть. Испытывая недостаток прямых экспериментальных данных, мы никогда не можем быть уверены, что наши приблизительные оценки не содержат в себе некоторых крупных упущений. Небольшая ошибка не имеет значения. Даже если наша оценка завышена в сто раз, она все же допускает существование десяти тысяч подходящих планет в галактике. В настоящее время есть только один разумный вывод, каким бы хрупким он не был. Планеты с подходящим бульоном, вероятно, достаточно широко распространены в нашей галактике.

Это не означает, что они будут находиться достаточно близко друг от друга. Даже если их миллион, то среднее расстояние между ними составит несколько сотен световых лет. Если же их только десять тысяч, то расстояние между ними окажется примерно в десять раз больше этого. Конечно, наши довольно умеренные оценки могут оказаться слишком заниженными, в этом случае они могут находиться друг от друга всего лишь на расстоянии десяти световых лет, но такое маленькое расстояние представляется весьма маловероятным. Даже если это так, то ракете, чтобы преодолеть такое расстояние, понадобится лететь со скоростью одной сотой скорости света в течение тысячи лет.

Мы только что видели, что, по-видимому, в галактике, может, существует много других планет, имеющих на своей поверхности большое количество довольно водянистого раствора таких органических молекул, которые необходимы для того, чтобы служить в качестве исходных кирпичиков для построения живой системы. Мы также видели, в главе 6, что в настоящее время мы не можем составить ясного представления, мог ли такой бульон привести к появлению примитивной живой системы в течение приемлемого периода времени, скажем, в миллиард лет, или же большая часть этих бульонов обречена остаться безжизненной на почти неограниченный срок, потому что возникновение жизни является чрезвычайно редким событием. В этой главе мы рассмотрим другую проблему.

Допустим, что некой простой системе репликации удалось начать функционировать; какова вероятность того, что она разовьется до этапа в эволюции, похожего на наш?

Когда мы учитываем все, что знаем об этапах эволюции на Земле, то обнаруживаем довольно любопытную вещь. По-видимому, простейшим организмам понадобилось больше времени для развития. Самые древние следы жизни, которые мы можем обнаружить в настоящее время, найдены в составе пород, которым примерно 3,6 миллиарда лет. Многоклеточные организмы, вероятно, появились около 1,4 миллиарда лет назад, но ископаемые остатки, образованные простыми животными, у которых сохранились твердые ткани, имеют возраст всего лишь 0,6 миллиарда лет. Эти события отмечены на схеме времени, приведенной в начале этой книги.

Дальнейшие исследования могут доказать, что одноклеточные организмы появились более 3,6 миллиарда лет назад. Таким образом, период времени, доступный для доклеточной эволюции, которую мы считаем трудным этапом, едва ли мог продолжаться миллиард лет, а мог быть значительно меньше. В противоположность этому, одноклеточным организмам для того, чтобы сделать следующий решительный шаг, по- видимому, понадобилось около двух миллиардов лет, или, возможно, немного больше. После этого эволюция, по-видимому, ускорилась. Самым древним млекопитающим лишь 200 миллионов лет, и они действительно распространились и развились в виды, похожие на большинство видов, которые мы видим сегодня, всего лишь шестьдесят миллионов лет назад.

Несомненно, одним из решающих этапов было появление эукариот, организмов с настоящим ядром, циклом деления и митохондриями в цитоплазме, которые регулируют запас энергии. Для проведения фотосинтеза растения обзавелись хлоропластом. Возникает ощущение, что такое развитие могло быть весьма важным в эволюции высших животных и растений. Конечно, те из них, которые не прошли через него, бактерии и сине-зеленые водоросли, остались относительно простыми, хотя и хорошо приспособленными к окружающей среде.

Неясно, насколько именно мала вероятность этого этапа. Существует сильное подозрение, что митохондрии в наших клетках являются потомками некоего древнего, не паразитирующего организма, который поразил несколько отличную от себя клетку и затем научился жить с ней в симбиозе. Возможно, что приобретение клеткой подвижности, а вместе с ней способности к фагоцитозу — поглощению частичек пищи и даже целых организмов — имело важнейшее значение. Что бы ни произошло, по-видимому, этот этап занял очень длительный период времени. Обычно это говорит о том, что это было очень маловероятное событие. Если бы вероятность его осуществления по какой-либо причине составляла лишь половину своего фактического значения, то оно могло бы никогда не произойти, даже в этот поздний период времени истории Земли. Земля сегодня могла бы быть заселена бактериями и водорослями и кое-чем еще.

Подобную аргументацию нельзя использовать для всех этапов, выделяемых нами в эволюции. Некогда добились успеха примитивные животные с мышцами и нервами, и мы можем быть уверены, что при наличии хорошего молекулярного механизма для быстрой эволюции разовьется система зрения. Способность видеть дает животному значительное преимущество при отборе, и, что еще важнее, такое развитие происходило, по крайней мере, три раза в процессе эволюции: у насекомых, моллюсков (таких как головоногие и осьминоги) и позвоночных (рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих). Все то, что происходит в процессе эволюции несколько раз независимо друг от друга, вряд ли может быть очень редким событием. Именно те этапы, которые случились лишь однажды, и особенно те, которые, по-видимому, заняли длительный период времени, мы могли бы считать произошедшими, благодаря счастливой случайности, и поэтому на них нельзя рассчитывать в каком- либо подобном процессе где-нибудь в другом месте.

Сколько именно могло быть таких этапов, трудно сказать. Еще один возможный пример касается вымирания динозавров. Примерно шестьдесят миллионов лет назад динозавры, которые в то время преобладали среди позвоночных, особенно на суше, вдруг начали вымирать, наряду с большим количеством других видов и растений, и животных. Два физика Альваресы (отец и сын) и их коллеги, обратив внимание на отложившийся примерно в то время тонкий слой глины, проанализировали его и обнаружили, что он имеет своеобразный изотопный состав, содержащий необычное количество ванадия. Были исследованы три далеко отстоящих друг от друга участка, и во всех трех присутствовал этот слой глины, что говорит о его образовании после некоего события мирового масштаба. Этот изотопный состав был совместим с внеземным происхождением некоторых веществ. Они предположили, что некий астероид, около шести миль в диаметре, упал на Землю, образовав огромную впадину и рассеяв большое количество веществ в атмосфере, которые ветры разнесли по всему миру и которые на несколько лет закрыли солнечный свет до тех пор, пока, наконец, не улеглись даже мельчайшие частицы пыли. (Все еще помнится, как после извержения Кракатау на всей Земле в течение нескольких лет были необычные закаты, потому что в атмосфере повисла пыль.) В результате фактического угасания дневного света, вымерли многие растения, особенно фитопланктон в океане. Стали вымирать многие виды, хотя растения с длительным сроком сохранения семян могли снова появиться, когда в конце концов вернулся свет. В результате этой массовой потери растительного материала, оказалась полностью нарушенной цепь питания. Особенно губительным это было для крупных животных, находящихся на вершине пищевой цепочки. Поэтому все динозавры начали вымирать, за исключением, может быть, немногих мелких динозавров, предков птиц. Самые древние млекопитающие появились примерно 200 миллионов лет назад, но ко времени катастрофы их развитие не увенчалось большим успехом, вероятно, потому, что его сдерживало господство динозавров. Эти древние млекопитающие, в основном, были небольшого размера, ночные насекомоядные, и поэтому смогли выжить в годы темноты. Когда наконец вернулся свет, млекопитающие быстро развились и заняли все различные экологические ниши, освобожденные вымершими к тому времени динозаврами (как вьюрки Дарвина, распространившиеся на Галапагоских островах), образовав вскоре многие виды, потомков которых мы видим вокруг себя. У одной ветви приматов развилось хорошее цветовое зрение и увеличенная кора головного мозга; в конце концов, появился человек.