Запрос:

Установить плагин

Рекомендую
0 0

Жизнь во Вселенной.


Представление о том, что жизнь существует не только на Земле, но и широко распространена на множестве других миров, возникли в незапамятные времена. По-видимому, корни этих представлений восходят к временам первобытных культов. Туманные идеи о множественности обитаемых миров содержатся в буддизме, где они связываются с идеей переселения душ. Согласно этому религиозному учению Солнце, Луна и звезды являются теми местами, куда переселяются души умерших людей, прежде чем они достигнут состояния Нирваны. По мере развития астрономии идеи о множественности обитаемых миров становились более конкретными и научными. Большинство греческих философов, как материалистов, так и идеалистов, считали, что Земля никоим образом не является единственным обиталищем разумной жизни.
Один из первых приверженцев гелиоцентрической системы Анаксагор считал, что Луна обитаема. Согласно Анаксагору повсюду рассеяны невидимые "зародыши жизни", являющиеся причиной возникновения всего живого. На протяжении последующих веков вплоть до настоящего времени подобные идеи "панспермии" (извечность жизни) многократно высказывались различными учеными и философами. Идеи "зародышей жизни" были приняты христианской религией вскоре после ее возникновения.
Материалистическая школа Эпикура учила о множественности обитаемых миров, причем считала эти миры вполне подобными нашей Земле. Эпикуреец Митродор считал, что "считать Землю единственным населенным миром в беспредельном пространстве было бы такой же вопиющей нелепостью, как утверждать, что на громадном засеянном поле мог бы вырасти только один пшеничный колос". Под "мирами" сторонники этого учения подразумевали не только планеты, но и множество других небесных тел, разбросанных в безграничных просторах Вселенной.
Приверженцем идеи безграничности числа обитаемых миров был и Тит Лукреций Кар, который писал: "Весь этот видимый мир вовсе не единственный в природе, и мы должны верить, что в других областях пространства имеются другие земли с другими людьми и другими животными". Так как Лукреций считал звезды светящимися земными испарениями, свои миры, населенные разумными существами, он помещал за пределами видимой Вселенной.
С появление телескопа стало ясно, что другие планеты - это небесные тела, во многих отношениях похожие на Землю. Естественно возник вопрос: если на Луне есть горы и долины, почему там не может быть и городов населенных разумными существами? И почему Солнце считать единственным светилом, окруженным планетами? По этому поводу Джордано Бруно писал: "Существуют бесчисленные солнца, бесчисленные земли, которые кружатся вокруг своих солнц, подобно тому, как наши семь планет кружатся вокруг нашего Солнца.<…> На этих мирах обитают живые существа".
М. В. Ломоносов был убежденным сторонником идеи о множественности обитаемых миров. Аналогичных взглядов придерживались такие великие философы и ученые, как Кант, Лаплас, Гершель. Эта идея получила всеобщее распространение. Лишь отдельные ученые считали, что жизнь, в том числе разумная, распространена не на всех планетах. Например, Уэйвелл в 1853 г. утверждал, что далеко не все планеты могут служить прибежищем жизни. Он указал, что большие планеты Солнечной Системы состоят из "воды, газов и паров" и поэтому непригодны для жизни. В равной степени непригодны для жизни планеты, слишком близко расположенные к Солнцу, "потому что благодаря большому количеству теплоты вода не может удержаться на их поверхности". Он доказывает, что на Луне не может быть никакой жизни.
Даже в конце XIX в. известный астроном В. Пикеринг убежденно доказывал, что на поверхности Луны наблюдаются массовые миграции насекомых, объясняющие наблюдаемую изменчивость отдельных деталей лунного ландшафта. До какой степени общеприняты были в XVIII в. и в первой половине XIX в. представления о повсеместном распространении разумной жизни, видно на следующем примере. Знаменитый английский астроном В. Гершель считал, что Солнце обитаемо, а солнечные пятна - это просветы в ослепительно ярких облаках, окутывающих темную поверхность нашего светила. Великий Ньютон также считал Солнце обитаемым.
Во второй половине XIX в. большую популярность приобрела книга Фламмариона "О множественности обитаемых миров", выдержавшая во Франции 30 изданий за 20 лет и переведенная на ряд других языков. В этом произведении Фламмарион отстаивает идею, что жизнь - цель образования планет.
В конце XIX в. и в ХХ в. большое распространение получили различные модификации старой гипотезы панспермии. Согласно этой концепции жизнь во Вселенной существует извечно. Живая субстанция не возникает каким-нибудь закономерным образом из неживой, а переносится тем или иным способом от одной планеты к другой. Так, например, согласно Сванте Аррениусу, частицы живого вещества - споры или бактерии, осевшие на мелких пылинках, силой светового давления переносятся с одной планеты на другую, сохраняя свою жизнеспособность. Если на какой-нибудь планете условия оказываются подходящими, попавшие туда споры прорастают и дают начало эволюции жизни на ней. Хотя возможность переноса жизнеспособных спор с одной планеты на другую в принципе нельзя считать исключенной, трудно сейчас серьезно говорить о таком переносе жизни от одной звездной системы к другой. Аррениус, например, считал, что под влиянием светового давления пылинки могут двигаться с огромной скоростью. Однако современные знания о природе межзвездной среды, скорее всего, исключают такую возможность. Сам по себе вывод об извечности жизни во Вселенной противоречит существующим сейчас представлениям об эволюции звезд и галактик. Согласно этим представлениям, достаточно надежно обоснованным большим количеством наблюдений, в прошлом Вселенная была чисто водородной или водородно-гелиевой плазмой. По мере эволюции Вселенной происходит непрерывное ее "обогащение" тяжелыми элементами, которые совершенно необходимы для всех мыслимых форм живой материи.
Далее, из наблюдаемого реликтового излучения Вселенной следует, что 15 - 20 млрд. лет назад условия во Вселенной были таковы, что существование жизни было невозможно. Это означает, что жизнь могла появиться в определенных, благоприятных для ее развития областях Вселенной лишь на некотором этапе ее эволюции. Тем самым основное положение гипотезы панспермии оказывается неправильным.
Развитие представлений о множественности обитаемых миров неразрывно связано с развитием космогонических гипотез. Так, например, в первой трети ХХ в., когда господствовала космогоническая гипотеза Джинса, согласно которой планетная система Солнца образовалась в результате маловероятной космической катастрофы ("почти столкновение" двух звезд), большинство ученых считало, что жизнь во Вселенной - редчайшее явление. Представлялось крайне маловероятным, чтобы в нашей Галактике, насчитывающей свыше 150 млрд. звезд, хотя бы у одной, помимо Солнца, была планетная система. Крушение гипотезы Джинса в тридцатых годах прошлого столетия и бурное развитие астрофизики привели к выводу, что планетных систем в Галактике огромное количество, а наша Солнечная Система может быть не столько исключением, сколько правилом в мире звезд. Это весьма вероятное предположение пока еще строго не доказано.
Развитие звездной космогонии также имело и имеет решающее значение для проблемы возникновения и развития жизни во Вселенной. Уже теперь мы знаем, какие звезды молодые, какие старые, как долго звезды излучают на том почти постоянном уровне, который необходим для поддержания жизни на обращающихся вокруг них планетах. Наконец, звездная космогония дает далекий прогноз будущего нашего Солнца, что имеет решающее значение для судеб жизни на Земле. Таким образом, достижения астрофизики сделали возможным научный подход к проблеме множественности обитаемых миров.
Другой важнейший аспект этой проблемы биологические и биохимические исследования. Проблема зарождения жизни - в значительной степени химическая проблема. Каким способом, и при каких внешних условиях мог происходить синтез сложных органических соединений, итогом которого было появление на планете первых "крупиц" живого вещества. Выдающиеся успехи генетики и, прежде всего выяснение "кибернетического смысла" дезоксирибонуклеиновой и рибонуклеиновой кислот настоятельно требуют нового определения самого основного понятия "жизнь". Все более ясным становится положение, что проблема происхождения жизни в значительной степени проблема генетическая. Огромные успехи молекулярной биологии позволяют надеяться, что эта важнейшая проблема естествознания будет решена в обозримом будущем. Принципиально новый этап в развитии представлений о множественности обитаемых миров начался с запуска в нашей стране первого искусственного спутника Земли. Менее чем за пятьдесят лет были достигнуты поразительные успехи в овладении и изучении ближайших к нашей планете областей космического пространства. Люди почувствовали, что они населяют очень маленькую планетку, окруженную безграничным космическим пространством. Конечно, всем им в школе преподавали (за незначительным исключением преотвратно) астрономию, и они, "теоретически", знали место Земли в космосе. Однако в своей конкретной деятельности люди руководствовались "практическим геоцентризмом". Поэтому нельзя переоценить переворот в сознании людей, которым ознаменовалось начало новой эры в истории человечества - эры непосредственного изучения и освоения космоса.
Для эволюции живых организмов от простейших форм к разумным существам необходимы значительные интервалы времени, так как движущей силой этого процесса являются мутации и естественный отбор - процессы имеющие случайный, статистический характер. Именно через большое количество случайных процессов реализуется закономерное развитие от низших форм жизни к высшим. На Земле длительность этого процесса, по-видимому, превосходит 3,5 млрд. лет. Поэтому только на планетах, обращающихся вокруг достаточно старых звезд можно ожидать присутствия высокоорганизованных живых существ.
С другой стороны, имеются основания предполагать, что у звезд "первого поколения" (субкарликов) планет типа Земли быть не может, так как среда, из которой они образовались, была весьма бедна тяжелыми элементами.
Для возникновения жизни на планете необходимо, чтобы выполнялся ряд условий весьма общего характера. Совершенно очевидно, что не на всякой планете может возникнуть жизнь. Хорошим примером является Луна, практически лишенная атмосферы и полностью лишенная водной оболочки. При таких условиях говорить о жизни на Луне не приходится.
Жизнедеятельность любого организма есть, прежде всего, совокупность различных согласованных между собой сложных химических процессов. Жизнь может возникнуть только тогда, когда на планете уже имеются достаточно сложные молекулярные соединения. Само образование таких соединений, химические реакции между ними, в конечном итоге давшие начало живому веществу, и жизнедеятельность образовавшихся на планете организмов требуют, в частности, подходящих температурных условий. Слишком высокие и слишком низкие температуры исключают возможность возникновения и развития жизни. В равной степени губительны для возникновения и развития жизни очень резкие колебания температуры.
Что же такое "живое вещество"? Этот вопрос является далеко не простым. А. И. Опарин, много занимавшийся проблемой происхождения жизни на Земле, определяет живое вещество как сложные молекулярные агрегаты - белковые тела, обладающие упорядоченным обменом веществ. Однако вряд ли можно сводить сущность жизни только к процессам обмена. Ведь и в мире неживого у некоторых растворов наблюдается обмен веществ в его простейших формах. В основе жизнедеятельности всех организмов лежит очень сложная система взаимно связанных химических реакций - как окислительных, так и восстановительных. В этих реакциях участвуют молекулы белков и нуклеиновых кислот, являющихся "материальными носителями" жизни. Существенно, что, несмотря на обусловленное химическими реакциями непрерывное разрушение всех структур в организме, они должны непрерывно воспроизводиться. В основе такого воспроизводства лежит синтез белков. Этот синтез происходит в клетках организма при помощи нуклеиновых кислот - дезоксирибонуклеиновой (ДНК) и рибонуклеиновой (РНК). Белки представляют собой очень сложные макромолекулы. Структурными элементами белков являются аминокислоты. Сейчас известно около сотни аминокислот, но только 20 из них обнаружено в белках, образующих все организмы. Белки обладают очень сложной структурой, основу которой составляет последовательность образующих его аминокислот.
Значительно более простой структурой обладают нуклеиновые кислоты. Они образуют длинные полимерные цепи, элементами которых являются нуклеотиды - соединения азотистого основания, сахара и остатка фосфорной кислоты. У молекулы ДНК азотистые основания (пурины - аденин, гуанин и пиримидины - тинин, цитозин) присоединяются к сахару по одному в разной последовательности. В 1953 г. Ф. Крик и Д. Уотсон с помощью рентгеноструктурного анализа нашли строение ДНК. Оказалось, что каждая такая молекула представляет собой две спаренные нити, закрученные в спирали. Каждая из этих нитей соединяется с другой водородными связями, причем каждая из таких связей попарно соединяет либо аденин одной цепи с тимином другой, либо гуанин с цитозином.
Как показали дальнейшие исследования, основной функцией ДНК является передача по наследству генетической информации, что является основой жизни. При этом молекулы ДНК играют роль кода, по указанию которого происходят все синтезы белковых молекул в клетках организма. Это впервые понял в 1954 г. Г. А. Гамов.
Как уже говорилось, в цепи ДНК азотистые основания присоединяются к сахарам в самой различной последовательности. Гамов предположил, что каждой аминокислоте соответствует определенная комбинация азотистых оснований. Минимальное число таких оснований - три. Каждой аминокислоте не может соответствовать комбинация из двух азотистых оснований потому, что число сочетаний из четырех элементов по два равно 16, между тем, как число аминокислот - 20. Использование трех оснований из четырех дает число возможных комбинаций 64, что значительно больше числа используемых в живых белках аминокислот.
Гипотеза Гамова получила подтверждение в 1961 г. после экспериментов Ниренберга и Матте. К настоящему времени найден код для всех 20 аминокислот. В процессе превращения закодированной в ДНК информации в строго определенную последовательность биохимических процессов решающая роль принадлежит РНК, осуществляющим функцию передачи информации от ДНК к рибосомам, в которых и осуществляется процесс сборки белка. Поразительное свойство тождественного воспроизводства при помощи такого кибернетического устройства, как ДНК, - несомненно, существенный атрибут жизни. В то же время, чрезвычайно важно следующее обстоятельство.
Под влиянием внешних факторов могут происходить отдельные нарушения (мутации) в системе кода наследственности. Такие нарушения будут приводить к появлению у потомков совершенно новых признаков, которые будут передаваться дальше по наследству. В результате естественного отбора остаются те организмы, у которых мутации не уменьшают шансы данного вида в его борьбе за существование.
Такова, вкратце, основа жизни на Земле. В наше время открывается принципиальная возможность обнаружить во Вселенной такие формы движения материи, которые обладают всеми атрибутами живых, и даже мыслящих существ. Однако мы ничего не можем сказать заранее о конкретных проявлениях этих форм движения материи. Поэтому возникает необходимость дать определение понятия "жизнь", которое не было бы связано с гипотезами о конкретных физических процессах, лежащих в ее основе. Возникает потребность в чисто функциональном определении понятия "жизнь".
При изучении процессов, лежащих в основе жизнедеятельности всех организмов А. А. Ляпунов исходит из представлений кибернетики. Внимательный анализ показывает, что любое проявление жизни можно перевести на язык науки об управляющих процессах. Ляпунов считает, что управление, понимаемое в широком, кибернетическом смысле, является самым характерным свойством жизни безотносительно к ее конкретным формам. Он характеризует жизнь как "высокоустойчивое состояние вещества, использующее для выработки сохраняющих реакций информацию, кодируемую состояниями отдельных молекул".

Рекомендации Друзья