Глава 13. Противопоставление двух теорий

Глава 13. Противопоставление двух теорий

Все ранее приведенные аргументы подкрепляют тезис о том, что направленная панспермия вполне вероятна. Это означает, что мы имеем два типа теорий о происхождении жизни на Земле и что они коренным образом отличаются друг от друга. Первая, общепринятая теория, утверждает, что жизнь, какой мы ее знаем, зародилась здесь совершенно самостоятельно, лишь с небольшой помощью (или вообще при ее отсутствии) со стороны чего-нибудь, находящегося за пределами нашей Солнечной системы. Вторая направленная панспермия постулирует, что корни нашей формы жизни тянутся в другое место Вселенной, почти непременно на другую планету, что она достигла высшей формы там, прежде чем что-либо значительное зародилось здесь; и что источником жизни здесь послужили микроорганизмы, посланные на каком-то виде космического корабля высшей цивилизацией.

Обе теории вряд ли могут различаться сильнее, но важно задать вопрос: имеет ли эта разница значение? Поскольку по времени началом Вселенной в ее настоящем виде послужил Большой взрыв и поскольку любая форма жизни в те далекие времена была невозможна, жизнь, должно быть, зародилась где-нибудь в другом месте некоторое время спустя после Большого взрыва. Можно утверждать, что направленная панспермия просто переносит проблему куда-нибудь в другое место. Частично, это действительно так, но в силу всего, что мы знаем, определение места было очень важно. В конечном итоге, может выясниться, что по той или иной причине зарождение жизни на Земле, должно быть, было почти невозможно, тогда как на другой планете с более благоприятными условиями она могла зародиться легче и, возможно, развиваться быстрее. Быть может, наша необыкновенная Луна окажется скорее помехой, чем преимуществом. Таким образом, хотя мы до сих пор еще не можем привести какие-либо убедительные доводы, почему зарождение жизни где-нибудь в другом месте намного вероятнее, опрометчиво предполагать, что условия здесь были так же хороши, как и где-нибудь в другом месте. Зародилась ли жизнь здесь или же где-нибудь в другом месте, — по сути, исторический вопрос, и мы не вправе на данном этапе отмахиваться от него как от несущественного.

В таком случае, обе теории различаются коренным образом. Можем ли мы решить, какая из них, вероятнее всего, окажется верной? В частности, можем ли мы выстроить какие-либо убедительные доказательства, которые могли бы подтвердить или опровергнуть направленную панспермию? Одна возможная последовательность доводов содержится внутри тех организмов, что существуют сегодня. Несмотря на большое разнообразие молекул и химических реакций, созданных эволюцией, есть определенные особенности, которые, по-видимому, являются общими у всех живых существ. По мере того, как мы тщательно собираем все больше и больше данных из живущих сегодня организмов, мы начинаем соединять в одно целое родословные деревья некоторых молекул, например, молекул транспортной РНК, в надежде, что сумеем установить характер древнейших предков этих молекул. Такая работа все еще ведется, но есть одна особенность, которая настолько инвариантна, что сразу же привлекает внимание. Это генетический код, описанный в приложении. За исключением митохондрий, код идентичен у всех живых существ до сих пор изученных, и даже в случае митохондрий отличия довольно незначительны. Это не вызывало бы удивления, если бы существовало очевидное структурное основание для элементов кода, если определенные аминокислоты должны были обязательно сопровождать определенные кодоны, например, потому, что их формы изящно соответствовали друг другу. Предпринимались смелые попытки предложить объяснения, как это могло произойти, но все они представляются неубедительными. По крайней мере, вполне правдоподобно, что все элементы кода, в основном, случайны. Даже если некоторые первые кодоны были продиктованы не случайностью, а несли в себе какую-то химическую логику, и даже если некоторые общие особенности кода можно некоторым образом объяснить, то наиболее невероятным представляется, по крайней мере, сегодня, что все элементы кода были определены чисто химическими причинами. Код предполагает как раз то, что жизнь на некоем этапе прошла, по крайней мере, через одно узкое место, небольшую инбридинговую популяцию, из которой развилась вся последующая жизнь.

Итак, веской причины, почему бы такого узкого места не могло быть на первых этапах эволюции на Земле, не существует. Один вариант кода, возможно, оказавшись намного лучше любого другого, мог дать своим обладателям избирательное преимущество над всеми их конкурентами, поэтому выжил он один, а все остальные стали вымирать. Тем не менее, слегка удивляешься, что не появилось несколько вариантов кода, и тот факт, что коды метахондрий слегка отличаются от остальных, подтверждает это. Однако из многих различных типов организмов на Земле, пожалуй, лишь немногих преднамеренно проверяли для того, чтобы определить их точный генетический код. Поскольку предполагается, что код всегда останется одинаковым, немногие исследователи страстно желают тратить время на эту проблему. Возможно, при дальнейших исследованиях будет обнаружено большее разнообразие. До тех пор то обстоятельство, что код настолько единообразен, в небольшой степени подкрепляет гипотезу о направленной панспермии.

Существуют ли другие особенности, общие для всех живых существ, которые кажутся необычными? В нашей первой статье мы с Оргелом предположили, что относительное содержание элемента молибдена у живых существ, по-видимому, больше, чем этого можно было бы ожидать на основании его распространенности в породах. Некоторые исследователи обратили внимание, что, несмотря на то, что молибден довольно редко встречается в горных породах, в морской воде он распространен намного больше. На это Оргел ответил, что, хотя это верно для современных океанов, представляется маловероятным, что молибден присутствовал в таких количествах в пребиотическом океане, поскольку большие восстановительные условия в то время могли сделать его соли довольно растворимыми. Даже если согласиться с доводом Оргела, следует признать, что он представляет собой довольно слабое подтверждение теории направленной панспермии. Даже если в пребиотическом океане было довольно мало молибдена, то древние организмы могли научиться каким-то образом концентрировать его в себе.

Возможно, к этому лучше подойти, задав вопрос: какие особые свойства мы могли бы надеяться обнаружить в ископаемых останках, если направленная панспермия действительно имела место. Основная разница заключалась бы в том, что микроорганизмы непременно появились бы здесь внезапно, при этом отсутствовали бы какие-либо данные о пре- биотических системах или очень примитивных организмах. Мы могли бы также надеяться, что появился не один, а несколько видов микроорганизмов, которые хотя и состояли в дальнем родстве, но несколько отличались бы друг от друга. В частности, возможно, было бы трудно установить промежуточные наследственные виды, поскольку они существовали бы только на родительской планете, но не на Земле. Мы бы не удивились, если бы среди этих различных видов обнаружили такой, который напоминал бы сине-зеленые водоросли, поскольку это объективно предложило бы хорошего кандидата на роль реального простейшего организма.

И может быть примечательно, что все эти особенности древних ископаемых останков или древних эволюционных деревьев выведены на основании изучения существующих сегодня молекул. Древние ископаемые пока действительно напоминают сине-зеленые водоросли. Они относятся к сравнительно раннему периоду в истории Земли, настолько раннему, что удивляешься, когда обнаруживаешь, что они полностью сформировались на том этапе. Попытки восстановить молекулярные родословные деревья в настоящее время, по-видимому, ведут к нескольким различным семействам, которые представляются довольно далекими друг от друга. Таким образом, можно, по меньшей мере, сказать, что эти данные не противоречат теории о направленной панспермии, а в некоторой степени ее подтверждают.

К сожалению, более тщательное изучение данных выявляет, что это довольно слабое подтверждение. Нам не доступен целый ряд осадочных горных пород, относящихся к периоду 3,6-4,6 миллиарда лет (или около этого) до настоящей эры. Поэтому не удивительно, что нам не хватает данных, относящихся к более древним видам. Мы можем поражаться, насколько быстро в результате эволюции появились сине- зеленые водоросли, но им понадобилось бы для этого около миллиарда лет, и поскольку мы не располагаем способом расчета скорости пребиотической эволюции с помощью какого-либо независимого метода, наше «удивление» при их появлении в то время просто отражает наше незнание в сочетании с наши предыдущими ожиданиями (без основательных причин), что микроорганизмы появились позже. Молекулярные родословные деревья, хотя и наводят на размышления, в настоящий момент слишком фрагментарны, чтобы дать какое-либо убедительное подтверждение любой теории. И еще раз, мы можем только сказать, что эти данные не противоречат теории о направленной панспермии, хотя их можно считать наводящими на размышления.

В таком случае мы должны взглянуть на проблему с другой стороны. Есть ли достаточные основания, чтобы отвергнуть направленную панспермию? Конечно, существуют одна-две последовательности доводов, которые могли бы внести некоторый дискомфорт.

Одна из них касается возраста тех звезд, которые содержат приемлемое относительное содержание тяжелых элементов. Их возраст, должно быть, на несколько миллионов лет меньше, чем возраст Вселенной. Сегодня последний все еще является предметом споров. Если дальнейшие исследования подтвердят наименьшую из предполагаемых цифр, тогда возраст большинства подходящих звезд может оказаться равным всего лишь шести или семи миллиардам лет. Это оставило бы несколько короткий промежуток времени на возникновение и развитие предполагаемой высшей цивилизации, которая послала ракету: возможно, всего лишь два или три миллиарда лет. По размышлении, мы видим, что этот довод не имеет достаточной силы. Почему двух миллиардов лет должно быть недостаточно? Мы видели, что более долгой фазой эволюции на Земле была лишь та, которую занимали исключительно микроорганизмы, период в два миллиарда лет или более. Если на другой планете эта фаза уменьшилась, скажем, до полумиллиарда лет и если пребиотическая фаза была не слишком долгой, то, по-видимому, высшая форма жизни вполне могла развиться из ничего за два миллиарда лет. Выразим это иначе: если последние этапы эволюции на Земле, которые установлены с помощью обычных ископаемых останков, от древнейших существ с костными тканями вплоть до человека, заняли всего лишь 0,6 миллиарда лет, почему бы самым первым этапам, возможно, в более благоприятных обстоятельствах, не пройти также быстро? Так что по этой причине трудно опровергнуть направленную панспермию до тех пор, пока нельзя доказать, что Солнце, на самом деле, одна из старейших звезд нужного типа. При имеющихся в настоящее время данных это представляется маловероятным.

Возможно, самый убедительный аргумент против направленной панспермии — это отсутствие какого-либо признака эукариот в древ них породах. Если бы мы сами посылали микроорганизмы на далекую планету, то мы бы, несомненно, попытались отправить одного-двух тщательно отобранных эукариот в компании с несколькими более очевидными прокариотами; тщательно отобранных, потому что все множество видов, которое есть на Земле, может метаболически усваивать пищу с помощью кислорода, что является намного более эффективным процессом, чем гликолиз — метод, при котором пища перерабатывается без кислорода. Однако только меньшая часть земных эукариот может существовать без кислорода; важнейшим примером этого являются дрожжи. Поэтому разумнее было бы развить особые виды эукариот, происходящие от тех, что имеются здесь, которые специально были бы предназначены для жизни в пребиотических условиях, поскольку даже если бы мы послали что-нибудь похожее на современные дрожжи, то, они, вероятно, вскоре потеряли бы способность пользоваться кислородом в окружающей среде, в которой его немного или нет совсем. К сожалению, та же самая тенденция — терять потенциально полезные качества — может относиться к другим особенностям эукариот. Например, уже доказано, что основной причиной успеха эукариот и их способности разделиться на множество различных видов, оказалась их способность к фагоцитозу — поеданию других, обычно более мелких существ. Это привело к возможности пищевой цепочки, а вместе с ней и к возможности возникновения значительно большего разнообразия. Для этого эукариоты развили несколько уникальных молекулярных структур, микротрубочки, актин, миозин и т. п., с помощью которых они могли передвигаться и поглощать другие существа. Но в пребиотических условиях, особенно после инфицирования с помощью направленной панспермии, океан вряд ли был насыщен микроорганизмами, поскольку в нем, вероятно, было недостаточно пищи, чтобы выдержать высокую плотность населения. Наоборот, можно было бы ожидать, что на тех ранних этапах развития клеток было немного и они находились на значительном расстоянии друг от друга. В таких условиях организм, который потенциально способен поедать других, мог случайно натолкнуться на их слишком малое количество и сделать их ничем иным, как довольно второстепенным источником питания. Естественный отбор вполне мог бы заставить организм отказаться от этих несколько избыточных молекулярных структур, которые стоили бы ему дополнительной энергии, и вынудил бы его сосредоточиться вместо этого на развитии тех, которые могли бы лучше перерабатывать бульон. Еще одним свойством, которое могло представлять значительную ценность, вероятно, был фотосинтез, и мы. несомненно, отправили бы некоторые организмы, которые могли бы выполнять эту сложную, но весьма полезную операцию, поскольку чем больше энергии от Солнца может получить клетка, тем меньше ее нужно получать из бульона. Но самые древние известные нам ископаемые клетки, видимо, как раз этого типа, а именно, сине-зеленые водоросли. И, по-видимому, опять довод против направленной панспермии как будто имеет довольно небольшую силу, а доказательства, если таковые вообще есть, по-видимому, подтверждают нашу идею, хотя и очень слабо.

Поэтому мы находимся в очень неудовлетворительном положении. У нас есть две различные теории, очень отличающиеся друг от друга, и все же мы, по-видимому, не можем оценить, которая из них с большей вероятностью окажется верной, не говоря уже о том, чтобы решительно остановиться на одной из них. Почему? Являются ли теории в некотором роде неполными, или же сам предмет представляет собой особую трудность?

Мне кажется, что направленную панспермию критикуют с двух различных точек зрения, диаметрально противоположных по характеру. Первая, которую неоднократно высказывала моя жена, заключается в том, что это не подлинная теория, а просто научная фантастика. Под этим подразумевается отнюдь не комплимент, хотя это можно воспринять и таким образом. Рассказывают, что однажды одно разведывательное управление собрало совещание довольно выдающихся ученых, прямо не сказав им, почему у него возникла необходимость в их совете. В начале собрания управление разъяснило следующее: оно решило, что ему нужно знать, какие научные достижения ожидаются в будущем, с тем чтобы оно могло подготовиться к возможному влиянию появляющейся в результате техники на различные задачи, стоящие перед управлением. И здесь поднялся известный физик и сказал, что они пригласили не тех людей. «Мы все слишком здравомыслящие люди, — сказал он, — а это делает нас консервативными. Люди, у которых вам следует проконсультироваться, это писатели-фантасты. Именно они способны увидеть намного отчетливее, чем мы, что готовит нам будущее».

В этом есть доля истины, хотя требуется немного отделить плевелы от пшеницы. Первые писатели-фантасты, такие как Г. Уэллс и Жюль Верн, оставили довольно солидные книги, описывающие людей на Луне, замечательные подводные лодки и т. д. Обратное также верно. Ведущие ученые сделали ряд глупых замечаний о том, что не будет иметь места. Но моя жена имела в виду совсем другое. Она подразумевала как раз то, что идея имеет слишком много внешних атрибутов обычной фантастики: высшая цивилизация где-нибудь в другом месте, ракета исключительной мощности (фаллический символ?), даже суетливые микроорганизмы, наводняющие девственную Землю. Неужели подобную чепуху можно обсуждать серьезно? Подобная идея отдает НЛО или колесницей богов или же другими распространенными образцами современной глупости.

На это я могу только заявить, что несмотря на то, что идея действительно несет в себе много родовых пятен научной фантастики, ее тело гораздо более прочно. На самом деле, у нее нет основной особенности большей части научной фантастики, которая заключается в громадном скачке воображения, превратно истолковывающем неправдоподобно невероятные научные принципы, на основании которых и совершается этот скачок. Каждый из элементов, который вносится в требуемый сценарий, основан на достаточно прочном принципе современной науки: возраст Вселенной, вероятность существования планет, состав пребиотического океана, выносливость бактерий в неблагоприятной обстановке и легкость, с которой они могут процветать там, где большинство других организмов, без сомнения, погибнет, конструкция ракеты и т. п. Действительно, идея в целом достаточно лишена воображения; ее можно было бы охарактеризовать как паутину правдоподобия.

И все это подводит нас к критике иного рода, то есть к тому, что идея действительно слишком прозаическая, чтобы оказаться правдой, что ей необходима только наша сегодняшняя техника, а также что-то вроде логического развития, которое потребует несколько десятков лет. Все же, сказал бы такой критик, эта предполагаемая высшая цивилизация, если она когда-либо достигала того уровня, который мы имеем сегодня, несомненно, пошла бы намного дальше, чтобы достигнуть тех уровней науки и техники, на которые мы не можем даже мельком взглянуть. Поэтому не глупо ли вести спор, беря за основу лишь то, что мы знаем сегодня? Не окажется ли в конечном итоге все это неверным?

Этот довод, в принципе, убедителен, но мы можем попытаться представить несколько возражений. Во-первых, я постоянно настаиваю, что мы с Оргелом попытались построить научную теорию, а размахивать руками и заявлять, что, в конечном счете, все возможно, — то не совсем научный подход. Более того, у нас действительно нет сегодня техники, чтобы отправить бактерии на другую планету за пределами Солнечной системы, хотя как мы доказали, для создания этой техники у нас есть хорошая основа. Идея о направленной панспермии необязательно ограничивается также довольно прямолинейной ее реализацией, которую мы описали в общих чертах. Новые технические достижения могли бы создать большие возможности и, по крайней мере, дать больше шансов на успех, чем все, на что мы можем надеяться, по крайней мере, в этом столетии. Наконец, если меня загонят в угол, я решительно подниму знамя "Бактерии могут путешествовать дальше» и буду утверждать (хотя не без некоторых приступов малодушия относительно того, что может принести будущее), что какую бы новую технику ни изобрели, этот лозунг все же окажется истинным. Всегда будет существовать расстояние, за пределы которого единственными реальными объектами для отправки являются бактерии. Тех, кто мог бы сказать, что в последующие века проекты такого рода окажутся слишком легкими, я спрошу: «Смогла бы ваша ракета долететь до Андромеды? И если да, то кого бы вы послали?»

Все эти споры представляются мне не слишком продуктивными, потому что они, по-видимому, не ведут к существу вопроса. Нам следует обратить внимание не столько на пикантность идеи, сколько на ее положение в качестве научной теории с хорошей репутацией. Когда мы это сделаем, то увидим, что здесь присутствуют другие недостатки.

Первое — это характер данных, используемых для построения теории. Многое в них представляет собой чуть более, чем роспись на заднем плане. Есть лишь одно основание, которое могло бы вызвать серьезное замешательство при размышлении, и им является явная универсальность генетического кода, хотя, как мы видели, она все еще далека от того, чтобы получить веское обоснование.

Загвоздка в том, что мы с Оргелом натолкнулись на идею о направленной панспермии, главным образом, вследствие размышлений над этим довольно странным фактом. Это означает, что в соответствии с правилами (по крайней мере, теми правилами, по которым играю я), при проверке теории этому следует придавать или небольшое значение, или вообще никакого. Отличительный признак успешной теории заключается в том, что она правильно предсказывает факты, которые не были известны, когда теория была представлена, или, еще лучше, о которых тогда имели неверное представление. Хорошей теории должны быть присущи, по крайней мере, две особенности: она должна находиться в остром противоречии, по крайней мере, с одной альтернативной идеей, и она должна делать прогнозы, которые можно проверить. Третье желаемое свойство заключается в том, что она не должна быть поверхностной теорией, — а именно, что она должна относиться к очень широкому кругу наблюдений, и оно действительно здесь неприменимо.

Направленная панспермия, безусловно, отвечает первому требованию И лишь обращаясь ко второму, мы попадаем в затруднительное положение. Теория дает довольно определенный прогноз: все древние организмы должны были появиться внезапно, без каких-либо признаков более простых их предшественников здесь, на Земле. Второй прогноз правдоподобен, но не существенен для успеха теории, несколько различных типов микроорганизмов должны были появиться более или менее одновременно. Очевидно, что если бы мы располагали полными ископаемыми останками древних клеток, то мы, наверняка, смогли бы так или иначе прояснить вопрос, поэтому теория не полностью бессмысленна.

В таком случае, основную трудность представляет не столько характер теории, сколько крайняя недостаточность соответствующих данных. Дело не только в том, что существует мало осадочных пород той эпохи, которые на некотором этапе не подверглись изменениям внутри Земли в течение своей долгой истории в земной коре, но даже если бы у нас имелся достаточный их набор (и, по-видимому, весьма вероятно, что со временем их будет обнаружено несколько больше, чем мы имеем сейчас), все же было бы довольно трудно получить достаточное их количество для того, чтобы быть уверенным, что не упущены важные данные. Когда мы примем во внимание, как трудно было исследовать до конца, во всех подробностях, эволюционную историю даже такого животного, как первый человек, особенно когда мы примем в расчет, какой недавней на геологической временной шкале была эта эволюция, то мы увидим, что задача установления эволюции древних клеток на Земле невероятно трудна. Другие варианты также не выглядят особенно перспективными. Надежда, что живые существа содержат «молекулярные ископаемые» в некоторых своих макромолекулах, обоснована, но для того чтобы позволить нам принять окончательное решение при выборе одной из теорий, непременно должно появиться нечто очень поразительное. То же самое верно в отношении экспериментов, моделирующих пребиотические условия. Действительно, обе последовательности доводов, в силу своей волнующей природы, дали нам надежду. Комплементарная природа структуры ДНК и РНК, с одной стороны, и эксперимент Миллера-Урея, с другой, настолько поразительны, что было бы удивительно, если бы они не имели отношения к вопросу происхождения жизни. Но будут ли проводиться другие подобные эксперименты? Можно ли сегодня провести синтез белка в пробирке в отсутствие каких-либо рибосом, используя только информационную РНК и некоторые прототранспортные РНК, нагруженные аминокислотами? Если это сработает, то это будет весьма впечатляющим. Неужели мы имеем действительно убедительный пребиотический синтез РНК на основании элементарных составляющих, который создал достаточно длинные цепочки с надлежащей степенью точности? И даже если мы смогли бы все это осуществить, докажет ли это возникновение жизни здесь с такой ошеломляющей определенностью, что идея о направленной панспермии покажется излишней?

Выбирая между двумя теориями, очень быстро узнаешь, что одной правдоподобности не достаточно, не говоря уже о том, что на нее обычно оказывают пагубное влияние наши точно не определенные предрассудки. Направленная панспермия, на первый взгляд, может показаться слишком неестественной, но можем ли мы привести веские доводы в пользу такой первоначальной реакции? Тридцать лет опыта в молекулярной биологии научили, что правдоподобия недостаточно. Недостаточно просто подвести гвоздь к краю и сделать им небольшой надрез. Важно вбить его по самую шляпку. Для того чтобы придать теории положение определенности, которое нам необходимо, мы упорно должны вбивать его снова и снова. И, увы, это как раз то, что мы не способны сделать в данном конкретном случае. Каждый раз, когда я пишу статью о возникновении жизни, я клянусь, что никогда не стану писать еще одну, потому что здесь слишком много размышлений, вытекающих из слишком немногих фактов, хотя я должен сознаться, что, несмотря на это, предмет столь захватывающий, что я, по-видимому, никогда не стану придерживаться своего решения.

В таком случае, самая достоверная вещь, которую можно утверждать о направленной пансмермии, — это признать, что она действительно является научной теорией, но как теория опережает свое время. Это неизбежно вызывает вопрос, наступит ли когда-нибудь ее время? И здесь мы должны ступать осторожно. История науки доказывает, что все же слишком легко утверждать, вооружившись наилучшими научными доводами, что такое-то и такое-то никогда не откроют и что так-то и так-то никогда не сделают. «Мы никогда не узнаем, из чего состоят звезды». «Никогда не получим ядерную энергию». «Космическое путешествие — чепуха». Поражает здесь то, как немного времени понадобилось, чтобы опровергнуть все эти отрицательные пророчества. Дело не в том, что я считаю, что все возможно. Я приведу в качестве примера левитацию как нечто, что мне представляется маловероятным[5]. Но, оставляя в стороне левитацию (между прочим, она является хорошим тестом для того, чтобы отделить всех научно мыслящих от просто мыслящих), слишком легко делать опрометчивые отрицательные прогнозы. Я сам не могу представить, какое именно решение мы когда-либо примем по вопросу возникновения жизни, но я считаю, что, по крайней мере, данных, на которых будет основываться такое решение, станет больше, хотя когда (если когда-нибудь это будет иметь место) они достигнут такого уровня, что мы почувствуем уверенность, что нашли ответ, может сказать нам только будущее. Все, что мы можем сказать, это то, что эта проблема и связанная с ней проблема жизни в других мирах настолько важны для нас, что, в общем, нам очень не повезет, если мы не сможем найти ответ.