Клеймо создателя. Гипотеза происхождения жизни на Земле
Шрифт:
И здесь, в звездной системе, как и в планетарной, для возникновения и сохранения жизни существует «привилегированная зона», расположенная на определенном расстоянии от центра системы. Эта зона называется коротационным кругом (или поясом). Спиральная галактика вращается так, что ее вращение происходит с непостоянной угловой скоростью: близкие к центру части галактики, содержащие звезды, вращаются быстрее, более далекие – медленнее. В результате угловая скорость вращения звездной системы уменьшается по мере увеличения расстояния до ее центра. В то же время газопылевая составляющая всей массы галактики вращается синхронно с ее ядром, оказывая давление на рукава – тем более сильное, чем ближе они к галактическому ядру – в соответствии с уменьшением ее плотности к периферии. Возникает галактическая ударная волна, и на внутренней кромке рукавов образуется спиралевидная полоса сжатого межзвездного газа, в которой и рождаются звезды. Чем больше относительная скорость межзвездного газа и спиральных рукавов, тем мощнее галактическая ударная волна и тем сильнее сжат в ней газ. Соответственно чем сильнее сжат газ, тем интенсивнее идет в нем процесс образования звезд. В зоне коротации рукава вращаются почти синхронно с межзвездным газом, относительного движения почти нет, и ударной волны не образуется. Именно поэтому образование
И все же «умеренная» метеоритная бомбардировка сыграла, возможно, ключевую роль в возникновении жизни на нашей планете, то есть, была даже необходимой. Два американских исследователя, Дэвид Кринг и Барбара Коэн, предположили, что внутренние планеты Солнечной системы – Марс, Венера, Земля и Меркурий – около 3,9 миллиардов лет назад подверглись бомбардировке огромными осколками планетного вещества – астероидами и метеоритами. По оценкам этих авторов, только на Земле должно было образоваться до 22 тысяч кратеров диаметром более 20 километров. По меньшей мере 40 из них должны были иметь диаметр около 1.000 километров, а несколько – свыше 5.000 километров. На Земле эти кратеры давно исчезли в результате геологических процессов. Большинство кратеров, обнаруженных в южном полушарии Марса, тоже образовалось в ту эпоху. Вся эта бомбардировка продолжалась недолго, около 200 тысяч лет. В среднем столкновения Земли с астероидами таких размеров, как тот, что позднее уничтожил динозавров, происходили тогда каждые 100 лет.
Никто прежде не предполагал, что описываемая катастрофа затронула всю внутреннюю часть Солнечной системы и была столь мощной: специалисты считали, что Земля и Луна претерпевали тогда соударения с облаком комет, а поскольку размеры комет (и, соответственно, кинетическая энергия их удара) много меньше, чем у астероидов, то и масштабы бомбардировки казались менее значительными. Кринг и Коэн, изучив образцы пород из лунных кратеров, нашли, что их химический состав соответствует содержанию изотопов не в кометах, а именно в астероидах, а также в метеоритах, которые обнаруживали на Земле.
При метеоритных ударах таких масштабов возникали трещины, из которых выделялась горячая вода, насыщенная органическими молекулами, и такие трещины могли стать очагами предбиологических процессов, которые привели к быстрому появлению жизни по окончании бомбардировки.
Жизнь могла возникнуть именно в горячей воде таких гидротермальных очагов. По мнению Кринга и Коэна, условия в трещинах метеоритов были настолько благоприятными для этого, что первые живые клетки могли появиться там уже через несколько сот тысяч лет после конца бомбардировки, то есть примерно 3,85 миллиардов лет тому назад. Эта дата, действительно, близка к возрасту обнаруженных в последние годы первых признаков жизни на Земле.
…………………
Немного о номере этой главы. Читатель, который уже ожидал, что им станет число 31, поскольку очевидная привязанность Автора к триплету 111, как будто, требует перехода от представления этого гомотриплета в четверичной системе (21) к представлению его в пятеричной, будет приятно разочарован доверием Автора к своей сообразительности. Автор принимает, что Читатель давно усвоил и само понятие о системах счисления, и «равноправие» таких систем с различными основаниями. Другое дело – человеческая культура, где некоторые из этих систем исторически акцентированы (например, десятичная, как удобная для счета пальцами обеих рук, или пятеричная, которую – из тех же соображений – еще в XIX веке использовали китайцы, освободив другую руку для других дел). Гомотриплет (информационная сигнатура с тремя одинаковыми знаками) 111 выделен в таблице ниже, в которой – как и в предыдущем случае (Глава 21), но уже для пятеричной системы – он соответствует децимальному числу 31. Первые тридцать пять десятичных чисел (темные колонки) в пятеричной системе счисления записываются так (светлые колонки):
В соответствии с определением, пятеричная система счисления использует пять символов-цифр: 1, 2, 3, 4 и 0.
Вместо того, чтобы утомлять читателя однотипным комментарием, посвящая его номеру очередной главы, который соответствует одному и тому же числу в очередной системе счисления, Автору кажется гораздо выигрышней сразу представить это число общей таблицей в серии систем с основаниями от 1 до 20 (крупный шрифт – десятичные числа N, соответствующие числу 111 в системах счисления, основания которых, P, обозначены мелким шрифтом):
Таблица, естественно, открывается числом 1. Система счисления с основанием 1 системой в принятом смысле, вообще говоря, не является. Число 1111 в такой «системе» графически означает всего лишь десятичную тройку (3=1+1+1), соответствующую тройке римской – III (числу без разрядов). Таким же образом десятичному 111 соответствуют сто одиннадцать символов 1, представленных также без всяких разрядов, поскольку символа ноля в «сингулярной» (унарной) системе нет. Вот как оно выглядит (для удобства восприятия это число изображено тремя равными строками по 37 единиц):
1111111111111111111111111111111111111
1111111111111111111111111111111111111
1111111111111111111111111111111111111
Обратив,
Мы уже упоминали об особенности четверичного числа 1114 (21) – способности делиться без остатка на три. Такой же способностью обладает семеричное число 1117 (57) и десятичное 111 (системы с Р> 10 мы здесь не рассматриваем). Наибольшие общие делители d каждого из этих чисел равны: 7 = 134, 19 = 257 и 37 = 3710. Делимость трехзначного числа в этих системах на d следует прямой (слева направо) пермутации: если на 37 (в системе P=10) делится, например, число 925, то тем же свойством обладают также числа 259 и 592 (но не 529 и не 295). Из этого следует делимость на 37 всех гомотриплетов – 111, 222, 333 и т. д. Те же рассуждения справедливы и в отношении чисел четверичной и семеричной систем. Владимир Щербак упоминает Луку Пачиоли, известного математика Возрождения, «изобретателя» бухгалтерского учета, друга и учителя математики самого Леонардо, которого «изумила цифровая симметрия десятичных чисел, кратных 37… Если одна из целей такой симметрии – привлечь внимание исследователя, то реакция Пачиоли говорит, что эта цель достижима». Привлечет ли такое же ИХ внимание позолоченная пластинка «Вояджера»?
Глава 211. Абиогенная (химическая) эволюция (VIII)
Гипотезы о происхождении жизни на Земле исходят в основном из двух предположений. Это либо гипотеза панспермии (что многих не устраивает, поскольку, как они полагают, она лишь отодвигает событие в прошлое и не решает задачу), либо кажущееся гораздо более вероятным предположение о том, что на Земле земная жизнь и возникла. Варианта первой гипотезы мы коснемся позже (ему эта книга и посвящена), что до вероятного предположения, то его сторонники справедливо полагают, что его подтверждением может быть только эксперимент. Именно так считал и Виталий Гинзбург. «В настоящее время мы полагаем, – говорил он, – что знаем, из чего устроено все живое – из электронов, атомов и молекул 46 . Знаем строение атомов и молекул, а также управляющие ими и излучением законы. Поэтому естественна гипотеза о редукции – возможности все живое объяснить на основе физики, уже известной физики. Образование в условиях, царивших на Земле несколько миллиардов лет назад, сложных органических молекул уже прослежено, понято и смоделировано. Казалось бы, переход от таких молекул и их комплексов к простейшим организмам, к их воспроизводству можно себе представить. Но здесь имеется какой-то скачок, фазовый переход. Проблема не решена, и я склонен думать, будет безоговорочно решена только после создания жизни в пробирке». Две выделенные здесь фразы требуют комментария. Сложные органические молекулы, о которых говорится в первой из них, свидетельствуют, конечно, о прогрессе в обсуждаемой области, однако, это еще слишком простая сложность (прошу прощения за невольный каламбур), и ее для обозначенных целей совершенно недостаточно. Уровень сложности, необходимый для моделирования возникновения жизни, определяется не только сложностью самих молекул (то есть числом и разнообразием атомов, их составляющих). Эти молекулы должны объединяться в реакционные циклы и гиперциклы и катализировать их звенья. При этом они должны быть способны формировать цепочки (линейные полимеры), которые – в свою очередь – должны быть способны сохранять информацию и дублировать ее – с ошибками, частота которых не должна превышать значения, позволяющего лишь немного модифицировать исходный контент для отбора оптимального варианта. Ничего похожего в пробирке пока не создано. Совсем недавно удалось химическим путем «собрать» рибонуклеотид, один из четырех основных «кирпичиков», из которых «сделана» РНК. Очень долгое время и эту задачу решить не удавалось. Гинзбург определенно оценивал ситуацию более оптимистично, чем она есть. Второй комментарий касается создания «жизни в пробирке». Мы уже говорили, что в привычном смысле эксперимент по созданию жизни в пробирке, скорее всего, бесперспективен. Для этого требуются другие пространственные масштабы – как минимум, масштаб планеты или, скорее, планетной системы. Временные масштабы также придется увеличить: очень возможно, что для такого эксперимента потребуются те же 3—4 миллиарда лет. О том, что надо будет сделать экспериментатору, чтобы оценить результат своей работы, мы вспомним позже, а пока отметим, что чудовищные расстояния, отделяющие нас от планетных систем, где возможна иная жизнь, вполне могут служить эквивалентом стеклянной стенки пробирки, отделяющей мир экспериментатора от нашего собственного и надежно предупреждающей возможную взаимную контаминацию живым материалом.
46
В. Л. Гинзбург «О науке, о себе и о других». М., Изд-во «Физматлитература», 2003 г.