Джонатан Лосос - Удивительная эволюция. Биологическая история Земли в невероятных превращениях и мутациях организмов

Даже некоторые самые экзотические виды, такие как внушающие ужас хищники из фильмов «Дюна» и «Чужой», демонстрируют биологию, в которой прослеживаются черты земных видов.

На самом деле единственные по-настоящему отличающиеся киношные формы жизни основаны на биологии совершенно иного сорта, чем на Земле. Вместо углерода, базового природного структурного элемента, основа жизни в этих историях – кремний или даже чистая энергия, а виды создаются из кристаллов, межзвездной протоплазмы или волновой энергии.

Астробиологи считают, что источником внеземной жизни, если она существует, вероятней всего, является кремний. И, следовательно, по своему химическому составу она напоминает жизнь на Земле. Так что давайте сведем наше обсуждение к жизненным формам на основе кремния, которые могут возникнуть на многих похожих на Землю планетах, что, как нам теперь известно, существуют в других местах галактики Млечный путь. Возможно ли, что экосистемы на этих планетах будут населены видами, похожими на те, что существуют на Земле? Следует ли нам ожидать в соответствии с сюжетами большинства фильмов и реальным высказыванием Саймона Конвея Морриса, что «то, что мы наблюдаем здесь, на Земле [133], как минимум в общих чертах и даже, как я подозреваю, в деталях будет таким же на любой сравнимой с Землей планете»?

Конвей Моррис и другие ученые делают подобные заявления, основываясь на двух аргументах. Во-первых, повсеместность конвергенции здесь предполагает, что естественный отбор, как правило, дает похожее решение проблем, которые ставит окружающая среда. Во-вторых, законы физики универсальны, по крайней мере, в нашей Вселенной, и они диктуют определенные оптимальные пути адаптации к окружению, которые не являются специфичными лишь для нашего мира. Конвей Моррис добавляет третий, более спорный аргумент: отдельные биологические молекулы, которые эволюционировали здесь, на Земле, такие как ДНК, хлорофилл, используемый растениями для фотосинтеза, опсины, молекулы для распознавания света в сетчатке глаза, и гемоглобин, используемый для переноса кислорода в крови, могут оказаться лучшими или одними из самых лучших возможных молекул в системе, использующей основанные на углероде вещества.

Так что нет ничего неправдоподобного в том, утверждают Конвей Моррис и другие ученые, что похожие базовые структурные элементы могут возникнуть и на других планетах.

Я соглашусь, что отдельные примеры конвергенции между внеземными формами жизни и видами, обитающими на Земле, похожи. Любым организмам, где бы они ни были, необходимо получать энергию либо производя ее самостоятельно, либо потребляя из внешних источников. Им потребуются органы восприятия, чтобы определять внешние раздражители. Кому-то понадобится передвигаться.

Земные виды очень хорошо справляются с этими задачами, так что не было бы ничего удивительного, если бы обнаружились параллели на других планетах. Это выглядит особенно убедительно, учитывая, что гравитация, термодинамика, механика текучих сред и другие физические явления применимы повсюду. Организмы, которым нужно быстро передвигаться в плотной среде, будут оптимизировать этот процесс за счет эволюции обтекаемой формы тела. Управляемый полет требует некоторых способов генерирования подъемной силы – крылья в этом смысле подходят идеально. Фокусировка света наиболее эффективно осуществляется с помощью такой камеры, как глаза, эволюционировавшей множество раз в животном мире.

Таким образом, как минимум отдельные параллели между земной и внеземной жизнью, вероятно, существуют, особенно на тех планетах, что максимально похожи на нашу. Подобная конвергенция может быть обострена, если одинаковые молекулярные структурные элементы эволюционируют в других формах жизни. Хотя неясно, до какой степени использование одинаковых молекул влечет за собой фенотипическую конвергенцию.

Несмотря на возникновение отдельных случаев конвергенции, я верю, что внеземная жизнь по большей части будет сильно отличаться от того, что мы наблюдаем на нашей планете. Эволюционные эксперименты и изучение конвергентной эволюции учат нас, что неблизкородственные виды, оказавшись в одинаковых условиях, часто эволюционируют по-разному.

А виды с других планет, несомненно, будут дальними родственниками. Причем формы жизни не только будут эволюционировать с разных исходных точек. Даже если источником жизни является углерод, а генетический код основан на чем-то вроде ДНК, правила наследования и эволюции могут быть совершенно другими.

Возможно, свойства, приобретенные в процессе жизни особи, могут быть переданы потомству. Воссоединение родительских генов, которое происходит в результате полового размножения, может и не произойти или же для одного спаривания могут потребоваться три, десять или сотня особей вместо наших привычных двух. Естественный отбор, как мы знаем, основанный на соперничестве особей одного вида за ограниченные ресурсы, может не сработать. Возможно, сотрудничество как между видами, так и в рамках одного вида станет движущей силой эволюции. Разобщенных видов может не быть вообще. Если учесть такие возможные различия в организации жизни, кажется маловероятным, что эволюция последует тем же самым курсом на разных планетах.

А сами планеты будут очень разными. Если бы Рич Ленски был всемогущ [66] Насколько мне известно, это не так. , то он бы просто создал десяток планет Земля, поместил их в идентичные Солнечные системы, подождал несколько миллиардов лет, а потом вернулся и посмотрел, насколько жизнь, если она возникнет, похожа или отличается от остальных идентичных ей небесных тел. Но до тех пор, пока Ленски или кто-то другой не придумает, как осуществить этот эксперимент, мы не сможем сравнить, как эволюционировала жизнь на разных планетах (если так в действительности и было).

Мы привыкли думать, что Земля уникальна в своем роде, что ничего подобного ей нигде больше не существует. Теперь мы знаем, что сильно ошибались. Чуть ли не каждую неделю мы слышим сообщение о том, что обнаружена еще одна обитаемая экзопланета. В результате этих открытий количество таких планет только в нашем уголке Вселенной – в галактике Млечный путь – должно исчисляться миллиардами.

Однако не забывайте о том, что условия, необходимые, чтобы планета считалась обитаемой, довольно многочисленные, но главным критерием является наличие там воды в жидкой форме, что возможно при самом широком выборе температур и условий.

Как следствие эти планеты сильно отличаются друг от друга и всеми другими видами свойств: температурой, составом атмосферы, интенсивностью радиации, гравитацией и геологическим составом. И это всего лишь малая часть списка.