Открытие Вселенной - прошлое, настоящее, будущее
Шрифт:
Мы не имеем возможности сколь-нибудь подробно останавливаться на интереснейшей и далеко не во всем понятной дистанции от одноклеточных до человека. Общепринятый факт состоит в том, что в условиях Земли данная дистанция была успешно пройдена, и пока не видно причин, по которым основные ее этапы принципиально не укладывались бы в теорию естественного отбора.
В основе этой теории лежит представление о преимуществе более приспособленных организмов, причем лучший вариант адаптации закрепляется наследственно и приводит к формированию новых видов, семейств и даже типов животных.
Различные варианты организмов появляются под действием мутаций внешние физико-химические факторы или случайные ошибки при молекулярной репликации вызывают небольшие изменения нуклеиновых наследственных структур, из-за чего и возникают мутанты. Организмы, изменившиеся в одном или нескольких поколениях, например из-за повышенного уровня радиации или увеличенной концентрации каких-то кислот, могут успешно выжить и даже лучше приспособиться к окружающей среде, чем их
На этом пути обитатели Земли преодолевали ряд принципиально важных этапов - формировался тип позвоночных, класс млекопитающих, отряд приматов, семейство гоминид, род Homo и, наконец, наш вид - Homo sapiens. Каждая из этих ступенек определяет свою вершину эволюции - в целом наилучшим образом адаптированный класс, отряд, вид. Причем не просто приспособленный, не просто погрузившийся в уютную экологическую нишу, но обладающий хорошим потенциалом прогрессивного усложнения, прогрессивно адаптированный, если можно так выразиться... Процесс восхождения по этим ступенькам, разумеется, выглядит вполне естественно, однако мы не слишком хорошо представляем себе, сколь мало следовало бы изменить условия, чтобы, скажем, мутации, связанные с потерей клыков и увеличением объема мозга, стали вредными. Иными словами, даже в более или менее схожих условиях эволюция могла бы долго топтаться, варьируя семейства обезьян вроде гиббоновых и понгид. Трудно оценить и вероятность появления полезных мутагенных факторов, например, образования естественных ядерных реакторов в зоне высокой концентрации гоминоидов*.
* Одна из гипотез появления рода Homo основывается на данных о действии такого реактора в районе южноафриканского уранового месторождения Окло. Процентное содержание урана-235 в руде Окло немного снижено, откуда делают вывод, что в этом месте глины случайно повысили концентрацию урана раз в 100, а это создало условия для течения ядерных реакций, и часть урана-235 выгорела. Видимо, реактор в Окло работал более полумиллиона лет. Важнейшее обстоятельство связано с тем, что геологические условия, ведущие к появлению богатых урановых месторождений, а значит, с какой-то вероятностью и естественных реакторов, как раз соответствуют области древнейших стоянок предчеловека. Гипотеза "африканской прародины" сильно поддерживается тем, что именно в экваториальных областях Африки обнаружены ближайшие к человеку эволюционные линии семейства гоминид - шимпанзе и гориллы. Палеонтологические данные свидетельствуют о наличии общих предков 20-25 млн. лет назад. С этим пока расходятся результаты молекулярной антропологии, исследующей различия наследственного вещества. Интенсивные работы последних лет в этом направлении обнаружили исключительную близость гоминоидных ДНК - с точки зрения генетической программы все три высших вида земных существ отличаются друг от друга в пределах 1 - 2 %, а их общие предки должны были подвергнуться решающему мутационному удару не более 5 млн. лет назад. Вероятно, это определяет предельно высокий темп эволюции, и очень правдоподобно, что самые активные мутагенные факторы - радиационные сыграли здесь решающую роль, как и в последующем отделении рода Homo.
Однако нет оснований отказываться от своеобразного закона, согласно которому природа всегда стремится реализовать наиболее сложные формы организации вещества, допустимые в данных условиях. Поэтому мы обычно верим, что, если вблизи звезды типа Солнца сформировались планеты с параметрами, очень близкими к земным, то и основные этапы химической и биологической эволюции должны выглядеть очень схоже.
Другой вопрос - значительное разнообразие в эволюционных путях самих планет. В доступных прямому исследованию условиях Солнечной системы Земля включается в целую группу тел наряду с Меркурием, Венерой, Марсом и Луной, чей исходный состав, а отчасти и этапы формирования довольно схожи. Но при всем том, Меркурий и Луна лишены атмосферы. Атмосфера Венеры, геологическое строение которой очень близко к земному, почти в 50 раз плотнее земной, температура у поверхности достигает 500 градусов, а давление - 90 атмосфер. Но самое важное - различие в составах. Если земная атмосфера, грубо говоря, состоит из азота и кислорода (в пропорции 78:21), то венерианская атмосфера - смесь углекислого газа с азотом (примерно 95:4). В той степени, в какой мы считаем третичную атмосферу Земли "искусственной", то есть обязанной своим происхождением фотосинтетическому производству кислорода прокариотами и более сложной растительностью, можно утверждать, что ничего подобного на Венере не происходило, во всяком случае, организмы, потребляющие углекислоту и производящие кислород, сколь-нибудь заметного развития там не получили*.
*Нечто похожее можно заключить и насчет Марса, средняя приповерхностная температура которого меньше 0о С, а давление примерно в 170 раз ниже земного. Состав его крайне разреженной атмосферы (в 5000 раз менее плотной, чем на Венере) очень похож на венерианский - в основном углекислый газ, азот и аргон (в пропорции примерно 95 : 3 : 2).
Еще более разительно Земля отличается от больших планет. Дело не только в простом отличии таких параметров, как радиус и масса Юпитера и Земли. За существенно иной массой (МЮп/ М( = 318) кроется совершенно иной ход эволюции. Исходным материалом юпитерианского протопланетного облака послужил водород и гелий, что
Разумеется, было бы нелепо ожидать от планет такого рода сколь-нибудь похожей на земную химико-биологической эволюции. Тем более трудно предположить нечто подобное для слишком далеких от Солнца Урана и трансурановых планет.
В целом современная точка зрения сводится к тому, что ни на одной из планет Солнечной системы не может существовать жизни земного образца. Уникальность земной жизни неплохо объясняется положением протоземного облака относительно центрального светила и исходным химическим составом этого облака, хотя в схеме объяснения наверняка есть немало весьма дискуссионных мест. Конечно же, конденсация силикатно-железной пыли массой порядка М( на расстоянии порядка одной астрономической единицы от желтого карлика не ведет к однозначному выводу о появлении там через 4-5 миллиардов лет разумных существ, но зато ни на одном из этапов такой эволюции не видно пока слишком невероятных событий, разрывающих рассмотренную цепочку.
ЗООГОНИЧЕСКАЯ ФАЗА КАК КОСМОЛОГИЧЕСКИЙ ЗАКОН
Хотя мы вовсе не уверены, что появление жизни во Вселенной представляет собой столь же универсальное явление, как образование галактик, звезд и планетных систем, необходимо тем или иным образом задать этот феномен как закономерное следствие предшествующих стадий эволюции.
Последовательность событий, приводящая к зарождению и развитию жизни, представляется чем-то вроде цепочки реакторов.
Самый мощный из них - Сингулярность (или, вероятней всего, ее планковская окрестность) - работает не слишком понятным для нас образом, но в результате работы этого гравитационного суперреактора появляется пространство-время и зародыши будущих элементарных частиц (а возможно, и непосредственно некоторые частицы - фотоны, лептоны, кварки и гравитоны, если не выяснится их более тонкая структура). В эпоху t ~ 10-6-10-5 сек. Вселенная начинает работать как реактор адронного синтеза - из кварков образуются адроны. Позднее, в более холодной ситуации Вселенная становится термоядерным реактором, осуществляющим синтез водорода в гелий-4.
Еще позднее Вселенная разбивается на отдельные реакторы (галактики и звезды первого поколения), где в процессе сжатия происходит синтез более тяжелых элементов. Благодаря выходу этих реакторов во взрывной режим, космос химически обогащается, и некоторые не слишком горячие объекты, например, планеты у звездных систем 2-го поколения - становятся мощными химическими реакторами, где синтезируются различные молекулярные соединения. Когда химические соединения делаются достаточно сложными и многообразными, возникает основа для дальнейшего усложнения структур. В относительно тонком приповерхностном слое некоторых планет создается своеобразный биологический реактор, продуцирующий относительно устойчивые молекулярные комплексы, способные к длительному обмену энергией и веществом с окружающей средой. Если условия этого обмена, способствующие устойчивости комплекса, каким-то образом кодируются в его структуре (в виде информации, записанной на молекулярном уровне), то комплексы начинают репродуцироваться в наиболее приспособленной к данным условиям форме. Вариация условий окружающей среды - радиационного, температурного и химического режимов по необходимости приводит либо к гибели образований, либо к их усложнению, допускающему более широкую адаптацию. Так появляются первые живые существа - безъядерные клетки, способные в некоторой степени регулировать отношения с окружающей средой.
Биологический реактор на протяжении миллиардов лет генерирует все усложняющиеся живые структуры, пока не возникает человек с характерным социальным типом передачи части наследственной информации и формирующейся на этой основе культурной сферой, которая открывает путь к особо активному воздействию на окружающую среду.
Цивилизации древнего мира - тот первый рубеж, когда действие социокультурных факторов обретает тот же порядок эффективности, что и факторов экологических. Впоследствии в связи с наступлением технологической эры первые начинают преобладать. Можно говорить даже о формировании своего рода социокультурного реактора, продуцирующего высокоорганизованные структуры, которые способны моделировать и реконструировать в процессе моделирования окружающую среду.