Разговоры с таксистами о жизни и устройстве Вселенной
Шрифт:
Может быть, где-то в далекой галактике есть инопланетные ученые, которые пишут книги о том, что узнали от своих инопланетных таксистов. Сколько таких книг было написано в нашей Вселенной? Это первая или пятидесятая? Я не знаю. Спросите у водителя такси.
На планете Земля таксист – вездесущая черта цивилизации, как на этой фотографии из Лондона. Но являются ли водители такси универсальным результатом биологической эволюции? (Miguel Discart / Wikimedia Commons / CC BY-SA 2.0)
1. А бывают инопланетные таксисты?
Поездка с Кингс-Кросс
Это был жаркий, душный день, и поездка на метро меня совершенно не привлекала. Мне нужно было добраться до Даунинг-стрит, 10 вовремя, и, когда я вышел со станции и увидел, что начался час пик в общественном транспорте, я вызвал такси.
Водитель, в очках и возрастом немного за сорок, радостно спросил, куда я еду. Я сказал ему адрес, и, так как это была резиденция премьер-министра, он, естественно, заинтересовался. Зачем же я туда еду, спросил он. Я рассказал ему, что астронавт Тим Пик вернулся из космоса и премьер-министр устраивает приветственную вечеринку в его честь. А мне повезло быть приглашенным. Это неизбежно привело к разговору о моей работе, о моем интересе к исследованию космоса и возможности существования внеземной жизни. Но разглагольствовать о себе на заднем сиденье такси довольно скучно и эгоистично. Так что я спросил, что он думает о вероятности наличия жизни на других планетах, например на Марсе.
– Как думаете, там кто-нибудь есть? – спросил я.
– Да, приятель, жизнь на Марсе – это интересно, а как насчет других инопланетян во Вселенной? – загадочно спросил он. Может, он хотел узнать о каких-то более продвинутых инопланетянах.
– Вы считаете, там есть кто-то разумный? – поинтересовался я.
– Думаю, должны быть, – ответил он. – Так много звезд и галактик, как иначе. Не могут же там быть только бактерии, наверняка есть кто-то, похожий на нас.
Казалось, его интересует эта тема. Он так складно упомянул бактерии и галактики в одном предложении, что, судя по всему, размышлял о таких вещах раньше.
– И как, думаете, они выглядят? Похожи на нас? – начал я свой допрос.
– Думаю, да. Мне вот интересно… – Он сделал небольшую паузу. Но потом энергично и целеустремленно продолжил: – А бывают инопланетные таксисты? – Он снова сделал паузу. – Есть ли такие же таксисты, как я, разъезжающие на других планетах, разговаривающие с другими инопланетянами, как мы с вами? – Еще пауза. – Да, вот что я хочу вас спросить. А бывают инопланетные таксисты? Такие, как я сам, в остальной Вселенной?
На тот момент я был ученым где-то лет тридцать, по крайней мере с профессиональной точки зрения, и побывал на бесчисленном количестве встреч, конференций и других мероприятий. За это время я послушал бесконечное количество коллег, обсуждающих инопланетную жизнь. Но в ту короткую поездку от Кингс-Кросс до Даунинг-стрит, 10 мне задали один из самых сильных вопросов, какие я когда-либо слышал: существуют ли таксисты на других планетах? Я не мог подвести своего водителя. Он задал хороший вопрос. Так что я расскажу вам, что ответил ему, только чуть подробнее.
Таксисты – изумительное явление. В следующий раз, когда будете сидеть с одним из них в машине, подумайте, как они вообще появились. Чтобы это случилось, бурлящая, вихрящаяся материя Вселенной должна была пройти несколько последовательных шагов. Поразмыслить над этими шагами – означает понять, почему таксисты уникальны, и погрузиться в вопрос, универсальны ли они.
Для начала, конечно, встает вопрос, как вообще появилась Вселенная и почему она подходящее для существования таксистов место. Есть ли другие Вселенные, параллельные, где таксисты запрещены законами физики или где небольшие изменения в фундаментальных константах, на которых основывается существование материи, привели к невозможности возникновения такси? Это вопрос для космологов, который я пропущу и лучше сфокусируюсь на нашей Вселенной, где физические законы разрешают таксистов. (Тот факт, что я избегаю этой дискуссии, в принципе вещь удивительная и напрямую говорит о том, как сложно объяснить сам факт бытия вообще, не то что бытия таксистов.)
Когда Вселенная впервые сформировалась, то основ, из которых она появилась, – водорода, гелия и огромного количества радиации – было недостаточно, чтобы появился таксист. И это правдиво для всей Вселенной, повсюду одинаковая «до-водительская» космология. Таксистам, как и всей жизни на Земле, требуется по меньшей мере шесть элементов в качестве основы биохимии: углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера, иногда называемые CHNOPS– элементами [2] . Все элементы этого семейства, исключая водород, образовались в ядрах массивных звезд, объектах, в которых температуры и химические реакции настолько экстремальны, что там смогли сформироваться элементы куда тяжелее водорода и гелия. А когда эти звезды взорвались, разбросав ингредиенты для будущих таксистов по всей Вселенной, эти необъятные взрывы спровоцировали появление еще более тяжелых элементов, таких как медь, цинк и другие, которые мы находим в биохимии водителей.
2
CHNOPS, мнемонический акроним, расшифровывающийся как Carbon (углерод), Hydrogen (водород), Nitrogen (азот), Oxygen (кислород), Phosphorus (фосфор) и Sulfur (сера), представляет шесть наиболее важных химических элементов, чьи комбинации составляют большую часть биологических молекул на Земле.
Теперь этот «шведский стол» элементов должен был собраться в молекулы, способные к репликации, – первый намек на живых существ. Иначе они бы так и остались коллекцией атомов, плавающих и смешивающихся во Вселенной, и ничем больше. Как набор атомов объединился в те первые молекулы, которые начали воспроизводиться, создавать множество копий самих себя, но крошечные вариации внутри которых дали возможность для улучшений, для эволюции? Несмотря на десятилетия работы, ответ остается загадкой. Мы до сих пор не знаем, как более трех с половиной миллиардов лет назад возникла эта первая самовоспроизводящаяся химия, которая в конце концов привела к появлению таксистов и всего остального, что нам знакомо.
Не то чтобы мы совершенно не могли объяснить процесс перехода от простой химии к биологии. Нам известны некоторые основы: необходима среда, которая способна обеспечить энергию, и благоприятные условия, чтобы сложились правильные химические реакции для появления клетки. На нашей молодой планете не было недостатка мест, где окружающая среда могла предоставить идеальные условия для появления жизни, – начиная от жерл на дне океана, извергающих высокотемпературные жидкости, заканчивая внутренностями древних кратеров, образованных астероидами или столкновениями с кометами. Существует огромное множество мест, в которых могли начаться жизнеполагающие реакции. Точные ингредиенты рецепта жизни до сих пор являются предметом споров, но мы знаем, что они появились на Земле и в газовых вихрях Солнечной системы. Мы обнаруживаем те же кирпичики жизни в лабораторных экспериментах, которые воссоздают условия, существовавшие на молодой Земле и в метеоритах, этих каменных свидетелях зари наших космических окрестностей.
Но что появилось первым из коктейля энергии и химических элементов – неясно. Мы не знаем, как эти простые элементы собрались в метаболические пути и цепи репликации клетки. Может, это была случайность, а может, это было неизбежно. Вот наша первая загвоздка. Если триллионы и триллионы химических реакций, происходящих на горячей влажной планете, неизбежно ведут к самовоспроизводящейся эволюционирующей биологии – к жизни, – то мы уже ближе к нашей цели: таксистам. Но если этот переход был одним-единственным шансом из невероятно большого числа, случайным явлением с такой крошечной вероятностью, что оно не могло повториться много раз даже в огромной Вселенной, тогда таксисты – невероятно редкая штука.
Когда на Земле появились молекулы, способные к репликации, то начался и их путь к усложнению. Одним из первых их достижений стало заключение в мембрану. Они стали клеточной структурой. В пределах своих стен молекулы смогли исследовать обмен веществ и другие химические реакции, которые в конце концов позволили им адаптироваться к различной окружающей среде на всей планете. Новые реакции привели к тому, что они смогли потреблять серу и железо как источник пищи. Позже – наверное, намного позже – сахар, вырабатываемый внутри клетки, помог некоторым микробам пережить усыхание на ранних массивах суши. На протяжении миллиарда лет или дольше эти микробы распространялись по планете, исследуя огромное разнообразие и комбинации эволюционных возможностей, пробираясь в укромные уголки и закоулки – от полярных ледяных шапок до жгучих недр вулканических бассейнов. Эти ранние химические вещества, по сути, избежали стремления мировых океанов разбавить, разбросать и рассеять их. Клетки завоевали мир.