הביולוג מיכאיל ניקיטין: איך להוכיח שהחיים על פני כדור הארץ התעוררו מעצמם

בקרוב מאוד מיכאיל ניקיטין ידבר בכנס "מדענים נגד מיתוסים", אשר מאורגן על ידי"ANTROPOGENESIS.RU». שם ידבר הביולוג על "חייזרים הסיליקון" שהשפיעו על היווצרות כוכב הלכת שלנו ועל הופעת האורגניזמים החיים בו.

בהקשר זה ביקשנו ממנו לספר בקצרה לקוראינו מהי השקפתם של מדעני החיים ומדוע נקודות מבט אחרות אינן עקביות כל כך.

מה חושבים המדענים על מקור החיים על פני כדור הארץ?

ראשית, בואו נגדיר מה הם החיים. לא ניתן כמובן לתת הגדרה חד משמעית לחלוטין, כמו במתמטיקה. אבל ועדת המומחים של נאס"א, שהובילה את החיפוש אחר חיים ביקום, הדגישה את ההגדרה הבאה:

החיים הם מערכת כימית המסוגלת לאבולוציה דרוויניסטית.

"כימיקל" פירושו "המורכב מאטומים ומולקולות ושימוש בתגובות ביניהם". והיכולת לאבולוציה דרוויניסטית מאפיינת את נוכחותם של ארבעה תנאים הכרחיים ומספקים:

1. שִׁעתוּק.
2. תורשה (צאצאים דומים להורים).
3. מוטציות (הצאצאים עדיין מעט שונים מההורים).
4. סלקציה (ההסתברות להתרבות נוספת תלויה במוטציות).

תָא

כיום, התא נחשב ליחידת החיים היסודית הקטנה ביותר. יש, כמובן, וירוסים שהם הרבה יותר פשוטים, קטנים יותר וגם מסוגלים לאבולוציה דרוויניסטית. אבל כולם טפילים על תאים, ובטבע אי אפשר להפריד אותם.

במקרה זה, הגיוני להניח שמקורם של החיים עם הופעת התא. למרות זאת, ביולוגים יש ספקות גדולים לגבי זה.

RNA

כיום הדעה הרווחת היא שפעם היו אורגניזמים חיים פשוטים אפילו יותר מתאי.

לפי השערה זו, צורות החיים הפרימיטיביות ביותר השתמשו רק באחד מסוגי הביו-פולימרים הקיימים - מולקולת ה-RNA. לשם השוואה: לעבודה של תאים מודרניים, הם כבר צריכים שלושה: RNA, DNA וחלבונים.

אבל בעידן הקדם-תאי, כל התפקודים היו צריכים להתבצע רק על ידי RNA. היא האיצה תגובות כימיות במקום חלבונים ופעלה כמאגר מידע תורשתי במקום DNA.

כך היה עד שכמה צורות חיים שלטו בטכנולוגיות חדשות - סינתזה של חלבונים ו-DNA. לאחר שעשו זאת, הם הפכו לתאים שמרכיבים כעת את כל היצורים החיים (למעט וירוסים). וצורות אחרות לא יכלו להתחרות בהן ומתו.

תרכובות כימיות

לפני עולם ה-RNA כדור הארץ לא היה מודרני. כמה מדענים הצליחו לדמות את התנאים שהיו בו באותו רגע ולעקוב אחר הדור הספונטני של החיים.

אחד הניסויים הראשונים מסוג זה היה ניסוי מילר-אורי, שהוקם בשנות החמישים. מדענים לקחו תערובת של גזים - מתאן, אמוניה ומימן - והסיעו אותם לתוך מתקן זכוכית מסובך. מצד אחד היה לה בקבוקון עם מים מחוממים, מצד שני - חור ליציאת אדים. הולחמו שם אלקטרודות, שהכניסו פריקות המחקות ברק. לאחר מכן, הקיטור נכנס למקרר, שם הוא יכול להתעבות.

כמה שבועות לאחר תחילת הניסוי, מדענים הבחינו כי במים בתנאים כאלה נוצר חומצות אמינו - אבני בניין של חלבונים - ועוד כמה מולקולות המרכיבות אורגניזמים חיים.

זו הפכה לתצפית חשובה מאוד. עם זאת, כעת נבחנה מחדש משמעותו. מאמינים כי התנאים שמילר ואוריי העתיקו אינם דומים לכדור הארץ, אלא לאלה שהיו בענן הפרוטו-פלנטרי ממנו נוצרה מערכת השמש. כי, כפי שלמדנו מאוחר יותר, לכדור הארץ מעולם לא הייתה אטמוספירה של מתאן ואמוניה.

אגב, חומצות האמינו שנוצרו במנגנון מילר דומות מאוד לאלו שנמצאות בפועל בחלק מהמטאוריטים.

לאחר ניסיון זה, מדענים אחרים ניסו גם לדמות היווצרות של חומרים אורגניים מ פחמן דו חמצני, ששלט באטמוספירה של כדור הארץ העתיק ונמצא כעת בכמויות גדולות ב אַטמוֹספֵרָה מַאְדִים ונוגה.

הם ערכו ניסויים עם גבישים של אבץ גופרתי, שכאשר הם מוקרנים באור שמש במים, משקם פחמן דו חמצני והופך אותו לחומצות צורניות, אצטית, מאלית, וכאשר מוסיפים חנקן, לתוך חומצות אמינו.

בנוסף, נערכו ניסויים להשגת אבני הבניין של ה-DNA - נוקלאוטידים ובסיסים חנקן. לדוגמה, קארל סאגאן בשנות ה-60 הצליח להשיג את האחרון מחומצה הידרוציאנית, חומר שנוצר באטמוספרות נטולות החמצן של כדור הארץ הקדום. כעת חומצה הידרוציאנית מופצת באופן נרחב גם בחלל - למשל, בשביטים או על טיטאן המודרני, לוויין של שבתאי.

יסודות כימיים

הָהֵן יסודות כימיים, המשתמשים בחיים ארציים, הם מהנפוצים ביותר ביקום. אלה הם פחמן, חנקן, חמצן, מימן, מגנזיום, גופרית, ברזל.

בנוסף אליהם, גם שלושה יסודות נוספים שלא השתתפו ביצירת החיים הספונטנית על פני כדור הארץ נחשבים נפוצים. אלה הם הליום וניאון, שאינם מסוגלים לתגובות כימיות, וכן סיליקון, שהופך פעיל רק בטמפרטורות גבוהות מאוד.

יסודות כימיים אלו היו קיימים לפני הופעת כדור הארץ ומערכת השמש. הרכבם נוצר על ידי הדור הראשון של כוכבים עקב תגובות תרמו-גרעיניות. אז, מיד לאחר המפץ הגדול, היקום כלל רק מימן, הליום וליתיום, ורק אז הופיעו יסודות כבדים יותר.

הם קיימו אינטראקציה זה עם זה בסדר אקראי והובילו ליצירת תרכובות כימיות, ביניהן חומצות אמינו ובסיסים חנקן, שהזכרנו לעיל.

יצירת חיים ספונטנית

בתהליך מוצאם של החיים מהדומם בהחלט שולבו מקרה וקביעות. אבולוציה ביולוגית עובדת רק כאשר יש גם מוטציות וגם ברירה טבעית. החיים, קרוב לוודאי, נוצרו גם באופן ספונטני על בסיס עיקרון זה.

סביר להניח, הייתה איזושהי ברירה טבעית לפני הופעת הרבייה. לדוגמה, בסיסים חנקניים ב-RNA וב-DNA, כמו אדנין, ציטוזין, גואנין ואורציל, בולטים ממולקולות קשורות אחרות בשל עמידותם הגבוהה לקרינה אולטרה סגולה.

לאחר מכן הם שולבו באופן אקראי לשרשראות RNA. וזה שיכול להגביר את הסבירות להעתקה משלהם התחיל רבייה, ברירה טבעית ואבולוציה דרוויניסטית. ואז התחיל הסיבוך הטבעי כלפי התאים.

מדוע חייזרים או אלוהים לא יכלו ליצור חיים

אם החיים לא נוצרו מעצמם, כל אחת מהציביליזציות יכלו לעזור להם בכך חוצניםשהגיעו לכדור הארץ, או כמה יצורים על טבעיים. למשל, אלוהים. הבה נחקור את התיאוריות הללו ביתר פירוט.

חוצנים

הוכח שהמפץ הגדול התרחש לפני כ-13.5 מיליארד שנים. עידן החיים הארציים מוצק למדי בהשוואה לגיל היקום. האבולוציה מחיידקים ליצורים חיים, הומו סאפיינס, ארכה כ-4 מיליארד שנים.

זה כנראה ייקח לחייזרים בערך אותו פרק זמן. והם בקושי הצליחו להקדים אותנו. אחרי הכל, אחרי המפץ הגדול, הצטברות של יסודות כבדים יותר מהליום - פחמן, מימן, ברזל - לא התרחשה באופן מיידי. הכוכבים מסנתזים אותם כבר מיליארדי שנים. כלומר, בתוך הגלקסיה, התנאים להופעתם של מערכות פלנטריות שבהן חיים אפשריים לא התפתחו מיד, ולחייזרים בקושי יהיה זמן להפוך מֶרחָב הציוויליזציה לפנינו.

אבל גם אם הם הצליחו איכשהו לעשות זאת, אז מתעוררת שאלה טבעית: איך התעוררו החיים שלהם? אם זה הוא עצמו, אז למה אנחנו לא שוקלים אפשרות זו ביחס לחיים על פני כדור הארץ?

אלוהים

מכיוון שאין לנו עדות ישירה למה אלוהים יכול ומה לא יכול לעשות, כמובן שקשה הרבה יותר למצוא כאן טיעונים. בריאתנים תמיד יוכלו להמציא אופציה שעבורה לא יעבדו, כי "דרכי ה' בלתי ניתנות לבירור".

אבל אישית, למשל, אני משתכנע משיקולים אסתטיים. אלוהים מתואר כיצור סופר אינטליגנטי. עם זאת, יחד עם זאת, ישנם פרטים רבים במכשיר של אורגניזמים חיים שלא יכלו להיעשות על ידי כל מעצב שפוי.

רק טיפש יודה, למשל, בנוכחות של עצב גרון חוזר ביונקים.

זה עובר מהמוח לשרירי הגרון ובו זמנית עושה לולאה, יורד תחילה ללב, עוקף את קשת אבי העורקים ועולה בחזרה. כתוצאה מכך, לצורך תפקוד תקין של ג'ירפה, למשל, יש צורך ב-5 מטרים נוספים של סיבי עצב. ובמקביל הוא יסבול גם מעיכוב בזמן מעבר האות.

ברור שאם חיות היו נוצרות על ידי יצור רציונלי, היא לא הייתה מבצעת טיפשות כזו. מבנה כזה דומה הרבה יותר לתוצאה של התפתחות היונקים מאבותיהם דמויי הדגים. לאלה לא היה צוואר, הלב היה ממוקם קרוב לראש, ויציאת הדם מהלב בוצעה הודות לכמה זוגות של כלי זימים. לכן, מעקב אחר העצב סביבם נראה תקין ולא היווה בעיה. ואז הגיעו הדגים ליבשה, איבדו את הזימים שלהם, ולכמה מצאצאיהם היה צוואר דק וארוך. ככל שהתכנון הזה התחיל להפריע יותר, אבל הם כבר לא יכלו לסרב לו.

כמה בריאתנים מקדמים רעיון אחר: אלוהים רק הפעיל את המפץ הגדול, ואז לא נגע עוֹלָם. במאות ה-17-19, גם מדענים רבים חשבו כך. לדוגמה, כאשר נפוליאון שאל את לפלס: "איפה אלוהים בתיאוריות שלך?" - ענה האסטרונום: "אני לא צריך את ההשערה הזו."

אבל גם אם האל באמת לא התערב בשום דבר אחרי המפץ הגדול, אז למה זה סותר את רעיון האבולוציה? במה שונה גרסה זו של בריאתנות באופן מהותי מַדָעִי תמונות של העולם?

מדוע לא נוצרים חיים בכוכבי לכת אחרים כעת?

כוכבי לכת דמויי כדור הארץ עם משטח אבן מוצק, שאינם נמצאים על ענקי הגזים צדק ושבתאי, ב מערכת השמש ארבע: כדור הארץ, נוגה, מרקורי ומאדים.

גם עכשיו וגם לפני כן, היה חם מדי על נוגה: שם 450 מעלות צלזיוס, ובתנאים כאלה עופרת נמסה בקלות. בטמפרטורות כה גבוהות, אפילו החיידקים הקיצוניים ביותר אינם שורדים, וחלבונים, RNA ו-DNA מושמדים מהר מאוד.

כספית חמה מאוד במהלך היום - עד 400 מעלות צלזיוס, וקר בלילה - עד -170 מעלות צלזיוס. אין אווירה ואין מים.

גם מאדים המודרני אינו מסביר פנים: קר שם, כמו בנורילסק, ויבש, כמו במדבר נמיב, בתוספת קרינה. עם זאת, יש מספיק עקבות על הפלנטה הזו שבזמנים קדומים היו מים נוזליים, אטמוספירה צפופה יותר וטמפרטורות גבוהות יותר, די ראוי למגורים.

העובדה היא שכל כוכבי הלכת מסוג יבשתי נוצרו על ידי התנגשות של עצמים קטנים יותר - עוברים פלנטריים. ברגעים אלו השתחרר חום רב, שבגללו היו פניהם חמים מאוד. כדור הארץ עבר גם דרך שלב של אוקיינוס ​​של מאגמה, ולאחר מכן התקרר במשך זמן רב - אולי עד 300 מיליון שנה.

מכיוון שמאדים קטן יותר, ההתנגשויות שלו עם חיידקים פלנטריים לא היו אנרגטיים, והוא התקרר מהר יותר.

השורה התחתונה היא שיכלו להיות בו תנאי מגורים 100-200 מיליון שנים מוקדם יותר מהכוכב שלנו. אבל אין הוכחה ישירה לכך.

ייתכן שאנו אנשי מאדים. אחרי הכל, צורות חיים ראשונות יכול להופיע שם, ולאחר מכן לטוס לכדור הארץ עם מטאוריטים.

עכשיו, כשמאדים יבש וקר, או שלא נשארו שם חיים בכלל, או שהוא מתחבא טוב מאוד אי שם במעמקיו, מתחת לפני השטח. אחת ההוכחות לכך יכולה להיות זיהומי מתאן המופיעים מעת לעת באטמוספירה - זהו גז שמתפרק במהירות באטמוספרה. אם הוא נמצא, אז חייב להיות סוג של מקור פעיל על הפלנטה - למשל, חיידקים מתנוגנים.

איך אתה יכול להאיץ אותם? אבולוציה? כדי לעשות זאת, אתה צריך להפיל איזשהו גוף קפוא בקוטר של כ-500 ק"מ ממאדים אל מאדים. חגורות קויפר. מספיק מים יגיעו לשם כדי ליצור אוקיינוס, והאנרגיה מפגיעה כזו אולי תחמם את כדור הארץ ותדרבן את הפעילות הגיאולוגית שכבר קפואה שלו. אבל ברור שההסתברות לכך זניחה.

אם אנחנו רוצים להפוך את מאדים למגורים, אז אנחנו צריכים לקחת את העניינים לידיים שלנו ולספק לשם מים בצורה של קוביות קרח קטנות יותר, ואז באופן מלאכותי לשחזר שדה מגנטי על הפלנטה - בלעדיו, הוא יהיה מוגן בצורה גרועה מקרניים קוסמיות וישמור על רמה גבוהה של קרינה עבור משטחים.

זה בדיוק מה שזה נשמע פנטסטי מדי.