Галина Железняк - Пришельцы среди нас

Живые системы земного происхождения имеют ряд общих свойств, и некоторые свойства, несомненно, должны характеризовать внеземные организмы. Сюда можно отнести такие хорошо известные биологам и наиболее характерные признаки живого, как способность организмов реагировать на изменение внешних условий, метаболизм, рост, развитие, размножение организмов, наследственность и изменчивость, процесс эволюции. При обнаружении у неизвестного объекта перечисленных признаков не будет сомнений в принадлежности его к живым системам.

Однако реакция на внешнее раздражение присуща и неживым системам, изменяющим свое физическое и химическое состояние под влиянием внешних воздействий. Способность к росту свойственна кристаллам, а обмен энергией и веществом с внешней средой характерен для открытых химических систем. Поэтому поиски внеземной жизни должны основываться на применении совокупности разных критериев существования и методов обнаружения живых форм. Такой подход, безусловно, повысит вероятность и достоверность обнаружения инопланетной жизни.

Исследования последних лет показали возможность синтеза разнообразных биологически важных веществ из простых исходных соединений типа аммиака, метана, паров воды, входивших в состав первичной атмосферы Земли. В лабораторных условиях в качестве необходимой для такого синтеза энергии используются ионизирующая радиация, электрические разряды, ультрафиолетовый свет. Таким путем были получены аминокислоты, органические кислоты, сахара, нуклеотиды, нуклеозидфосфаты, липиды и целый ряд других соединений.

По-видимому, можно считать установленным, что большинство характерных для жизни молекул произошло на Земле абиогенным путем и, что еще важнее, их синтез может происходить и сейчас в условиях других планет без участия живых систем. Следовательно, само наличие сложных органических веществ на других планетах не может служить достаточным признаком наличия жизни. Примером в этом отношении могут быть углеродистые хондриты метеоритного происхождения, в которых содержится до 5–7 % органического вещества.

Наиболее характерная черта химического состава живых систем земного происхождения заключается в том, что все они включают углерод. Этот элемент образует молекулярные цепочки, на основе которых построены все главные биоорганические соединения, прежде всего белки и нуклеиновые кислоты, а биологическим растворителем служит вода. Таким образом, единственная известная нам жизнь в основе своей углеродо-органическая или белково-нуклеиновая.

В литературе обсуждается вопрос о возможности построения живых систем на другой органической основе, когда, например, вместо углерода в структуру органических молекул включается кремний, а роль воды как биологического растворителя выполняет аммиак. Такого рода теоретическую возможность практически было бы очень трудно учесть при выборе методов обнаружения и конструирования соответствующей аппаратуры, поскольку наши научные представления о жизни основаны только на изучении свойств земных организмов.

Роль и значение воды в жизнедеятельности организмов также широко обсуждается в связи с возможной заменой аммиаком или другими жидкостями, кипящими при низких температурах (сероводород, фтористый водород). Действительно, вода обладает рядом свойств, делающих ее прекрасным биологическим растворителем. Кроме того, роль воды в биологических системах включает факторы стабилизации макромолекул, которые обеспечиваются общими структурными особенностями воды.

Характерным признаком структурной организации живых систем является одновременное включение в их состав помимо основных химических элементов (С, Н, О, N) целого ряда других, и прежде всего серы и фосфора. Это свойство может рассматриваться в качестве необходимого признака существования живой материи. Специфичность живой материи, несмотря на все это, нельзя сводить лишь к особенностям физико-химического характера ее основных составных элементов.

Развитие и эволюция биологических систем шли в основном по пути совершенствования форм взаимодействия между элементами. Жизнь неразрывно связана с существованием открытых систем, свойства которых во многом зависят от соотношения скоростей процессов обмена энергией и массой с окружающей средой. Исследование динамических свойств открытых систем методами математического моделирования позволило объяснить целый ряд их характерных черт.

При сохранении постоянных внешних условий в живой системе устанавливается колебательный режим, который наблюдается на разных уровнях биологической организации. Это свойство является важным признаком высокой степени организации системы, что, в свою очередь, можно рассматривать как необходимое условие жизни.

Важным аспектом проблемы внеземной жизни является необходимость внешнего притока энергии для ее развития. Солнечный свет, главным образом в ультрафиолетовой области спектра, играет существенную роль в процессах возникновения и развития жизни. Жизнедеятельность первичных живых систем во многом определяется фотохимическими реакциями входящих в их состав соединений.

Многие организмы, не имеющие прямого отношения к современному фотосинтезу, тем не менее, меняют свою активность при освещении. Так, явление фотореактивации клеток организмов видимым светом, очевидно, является в эволюционном отношении древним процессом, возникшим в то время, когда первичные живые системы выработали механизмы защиты от деструктивного действия падавшего на Землю ультрафиолетового света.

Следует отметить, что свет был не единственным источником энергии на ранних этапах эволюции органических соединений. Эту роль могла выполнять и химическая энергия, высвобождаемая, например, в реакциях окисления. Однако в целом жизнь для своего развития требует, очевидно, постоянного внешнего притока свободной энергии, источником которого для Земли является Солнце. Поэтому свет играет важную роль на всех этапах эволюции жизни, начиная с синтеза первичных живых систем и кончая современным фотосинтезом, обеспечивающим образование органических веществ на Земле. Итак, сделаем некоторые выводы.

• Основным свойством живой материи является ее существование в виде открытых самовоспроизводящихся систем, которые обладают структурами для сбора, хранения, передачи и использования информации.

• Углеродосодержащие органические соединения и вода как растворитель составляют химическую основу жизни.

• Необходимым условием жизни является утилизация энергии света, ибо прочие источники энергии обладают на несколько порядков меньшей мощностью.