Узнаем ли мы, что отыскали новейшую жизнь, когда встретим ее?

    Что увлекательного обнаружило NASA в канадском озере? Для экзотичной окружающей среды озеро Павильон в Английской Колумбии достаточно просто. Да, оно далековато: ближний мегаполис — это же Ванкувер, далековато за скалами. Наиблежайшие городка представлены несложными домиками на сухих склонах, них делят десятки км пустой засушливой сельской территории. Самое озеро пролегает вдоль асфальтированной дороги, и ежели глядеть с дороги, оно ничем и не будет различаться от остальных горных озер на западе Северной Америки.

    Однако под поверхностью дно озеро Павильон усеивает нечто напоминающее коралловые рифы: купола и конусы странноватых форм, схожих на артишоки. Однако это же и не кораллы, кои воображают собой колонии крохотных зверях; это же скальные образования под заглавием микробиалиты, образованные и выставленные цианобактериями. Время от времени неверно именуемые «сине-зелеными водорослями», эти микробы, может быть, даже сделали валуны, на которых живут, высасывая питательные вещества из жидкости и оставляя опосля себя валун. Подобно растениям, они живут на солнечном освещению, процветая на мелководье вниз по кульному склону перед началом точки, где солнечный свет сходит на нет.

    Они являются предпосылкой энтузиазма NASA. Люди, кои приходят к этому озеру, имеют нечто большее на интеллекте, чем умеют представить случайные сторонние. Они намерены аристократию, что редчайшие формации в озере Павильон умеют поведать нам об происхождении жизни на Планете земля, жизни в остальных мирах и вообщем что этакое жизнь.

    Содержание

    • 1 Котики и жизнь
    • 2 Странноватые с виду
    • 3 «Органический» и не означает «живой»
    • 4 Ископаемые микробиалиты
    • 5 Нет конкретного ответа

    Котики и жизнь

    Эрвин Шредингер был мозговитым парнем. Вы, может быть, понимаете его небезизвестный мысленный опыт с «котом Шредингера», который посиживает в коробке передач ни живой ни мертв, пока что вы и не заглянете вовнутрь. Все же одна из его самых увлекательных работ воображает собой узкую книжку 1944 года, основанную на серии лекций, кои Шредингер читал в Дублине. Она ставит один вопросец: что существуют жизнь?

    Книжка оказала крупное воздействие на прогнозирование энных немаловажных качеств ДНК, до того как они были обнаружены. За десять лет перед началом тамошнего, как только существовала найдена именитая структура удвоенной спирали ДНК, Шредингер адекватно сформулировал ключ к тамошнему, как только организмы развиваются и транслируют информацию меж поколениями, как только апериодический кристалл: цепочки атомов, кои ни разу определенно и не повторяются. Даже ежели каждое звено в цепи содержит те самые атомы (углерод, азот, кислород, водород и фосфор), них композиция дозволяет закодировать неописуемое количество инфы.

    Шредингер ассоциировал это же с кодом Морзе, который воспроизводит весь язык при помощи всего двух «букв». Сейчас мы знаем, что код ДНК имеет четверо буковкы (A, C, G и T), выстраивание и спаривание которых может закодировать все, что надо организму для строительства протеинов, функционирования метаболизма и жизни. Кажется, это же простейшее отличие живого от неживого: способность транслировать информацию кроме элементарного воспроизводства.

    Нормальные кристаллы воспроизводят себя, однако они лишь проходят сквозь циклический набросок расположения атомов. Они и не умеют эволюционировать. Либо, по словам Шредингера, это же похоже на разницу меж «обычными обоями, один и этот же набросок которых повторяется опять и опять с завидным всепостоянством, и шедевром вышивки, скажем, гобеленом Рафаэля, на котором нет глуповатого повторения, а уж только непростой, поочередный, осмысленный художественный дизайн, нанизанный величавым мастером».

    Странноватые с виду


    От первого личика — Мэтью Франсис, ученый NASA.

    Понтонная лодка под завязку набита людьми, обслуживающими и рулевыми дистанционно управляемыми тс. Эти маленькие субмарины (ROV, ТНПА — телеуправляемые необитаемые подводные аппараты) оборудованы видеокамерами высочайшего разрешения и изучают ту самую часть озера, куда дайверы-люди будут окунаться в финале недельки. Они а также несут датчики для измерения температуры жидкости, pH, GPS-положения, глубины и потока. Для заслуги безупречного уровня плавучести, прибора набиты необычной консистенцией сверхтехнологичного и низкотехнологичного оборудования: передовыми моторами и приборами плавучести из шаров Wiffle и ярко-оранжевой «лапшой» из плавательного бассейна, к которой крепится пластмассовый кабель. Одна машина суетится у дна озера, делая снимки микробиалитов; задачка альтернативный — следить за первой и выслеживать общие условия жидкости.

    Я слежу на все про все это же из «центра управления» NASA — трейлера на берегу — по видеоканалу от ТНПА. Пейзаж чудного новенького мира: нерегулярные серо-зеленые курганы размером со стол, некие в кластерах, некие по одиночке, вытянутые далее, чем может рассмотреть видеокамера в подводной мгле. Смотря на эти кадры со дна озера, я думаю об фолиант, как только очень это же припоминает молодую Планету земля. Основанные на ископаемых микробиалитах, древнейшие праотцы современных цианобактерий были, может быть, в числе самой первой жизни на Планете земля. Кислород в нашей атмосфере был, по всей видимости, сотворен цианобактериями млрд годов назад, когда они преобразовали зажиточную углеродом атмосферу юной Почвы в современную равновесную эмульсия азота и кислорода, за длительное время перед началом тамошнего, как только планетка получила сильное развитие. Скорее всего, слизистые коврики колоний, кои укрывают дно дальних озер, производят современные цианобактерии, а уж и не сложноватые, скалистые микробиалиты, кои мы лицезреем в Павильоне, эдак что 3,5 млрд годов назад все существовало определенно эдак же.

    Странноватые с виду, эти микробиалиты умеют быть единственной смутно знакомой вещью для путника во времени, который возвратится в молодые деньки нашей планетки. Так как жизнь не попросту проделала воздух, которым мы дышим — пойти куда-нибудь, узреть что-то на Планете земля, означает узреть среду, сделанную жизнью. Химия пород, океанов, земли — все существовало сформировано жизнью. И ученые находят организмы — микробы и археи, одноклеточные организмы, кои процветают в экстремальных критериях — повсюду, от трещинок в породах глубоко под планетой земля перед началом туч высоко в атмосфере. В хоть какой среде эти организмы адаптировались к собственному окружению и сформировали это же свита, дабы угодить самому себе сначала.

    Следы сего обоюдного формирования знамениты как только биосигнатуры, и у озера Павильон существуют красивые них эталоны, которыми интересуется Эллисон Брэйди. Геохимик из Вуза Макмастера, Брэйди отыскивает методы различения абиотических действий — кои происходит без воздействия жизни — и конкретных биосигнатур. «Хотя микробы издавна мертвы, — разговаривает она, — камень сам по самому себе может все гораздо хранить хим сигнатуру, об которой можно сообщить, что «она существовала сотворена биологическим влиянием», в противоположность к чисто абиотической химии. Это же мы смотрим в Павильоне».

    Биосигнатуры умеют поведать нам, будут ли аналогичные валуны, обнаруженные на Марсе, ископаемыми микробиалитами — следами некогда существовавшей там древнейшей жизни — либо ожесточенным подобием. Относительные количества разнообразных изотопов либо наличие неспецефических молекул в камне умеют выявить хим следы, произведенные действием метаболизма бактерий, кои издавна погибли.

    Явно, топовым сценарием существовало бы узреть бактерий (ежели они есть), однако это же куда труднее, чем утверждают писатели-фантасты. Хоть какой образчик микробов, собранный марсоходом, зондом либо космонавтом, обязан будет пережить влияние оборудования и оказаться жив штукой под микроскопом. Этот процесс просит времени и востребует энных подготовительных хим подсказок, что на это же стоит ли посмотреть на микроскопичном уровне. В отсутствие трикодеров из «Звездного пути» для автоматизированного сканирования, ученые будут находить биосигнатуры в почве Марса, льдах спутника Юпитера Европы и потоках жидкости, извергающейся из ледяных вулканов Энцелада, шестой из самых больших лун Сатурна.

    «Органический» и не означает «живой»

    Узнаем ли мы, что отыскали новейшую жизнь, когда встретим ее?

    На берегах Павильона меня всегда окружали радужные темно-голубые стрекозы, тогда-то как только недалеко плавали гагары. Спустя два денька работы лишь ТНПА, в дело вступили водолазы. Дабы адаптироваться к ним, ученые взяли доп лодку к пространству погружения. Сейчас я был на воде с ними, хотя моя главная задачка существовала держаться подальше. По факту, мой общий вид из трейлера был куда предпочтительнее: лично мне приходится глядеть за тем самым, что ученые лицезреют на дисплеях, и предстать очевидцем тамошнего, что на деле проделывают водолазы, я и не могу.

    Стрекозы, гагары, водолазы и даже причудливые микробы можно распознать как только живых — ведь они «дышат, едят и растут», как только пелось в песенке. Однако все ли живое эдак выполняет?

    Самой трудной частью поиска жизни в остальных пространствах в космосе готов стать ее узнавание с виду. Большинство жизни на Планете земля микробная, и хотя мы частенько связываем микробы с заболеваниями, большая часть сортов и не оказывают влияние на человека эдак либо по другому. Большущее число сортов процветает в пространствах, кои кокнули бы нас, и напротив: глубочайшие жидкости, кислотные пещеры, жгучий холод либо адская жара. Все же меж этими организмами и нами имеются сходства, хотя эволюция и адаптация разделили нас.

    За счет этого сходства вся жизнь на Планете земля состоит из клеток; вся она употребляет водянистую влагу как только часть собственной главный структуры; вся она возведена из схожих молекул, содержащих углерод, кислород, азот и несколько остальных всераспространенных частей; вся она употребляет ДНК и РНК для кодировки инфы об самому себе и телепередачи данной инфы грядущим поколениям. И снова же, мы обязаны задать вопросец: обязана ли жизнь быть этакий? Ежели мы проиграем поновой историю нашей Галлактики, будет ли жизнь применять ту самую же химию, выполнять клеточки и конфигурировать свое свита этаким же образом?

    Жизнь — это же органика, что примитивным языком значит «молекулы, содержащие углерод». Органические молекулы достаточно всераспространены в нашей галактике. Астрологи отыскали признаки аминокислот (архитектурных блоков белков) в кометах и азотистые основания (генетические «буквы» ДНК и РНК) в облаках газа меж звездами.

    Однако хотя вода возможно нужной для жизни, ее довольно не мало в остальных мирах и межзвездном пространстве, дабы быть ничем и не приметной. Мы до сего времени и не отыскали никаких признаков чего-то, что можно существовало бы объяснить как только «жизнь».

    Вроде бы феноминально это же ни звучало, может существовать и неорганическая жизнь: органический и не означает жив. Жизнь на базе кремния, которая населяет пользующиеся популярностью научно-фантастические вселенные «Звездного пути» и «Плоского мира» Терри Пратчетта, предстала результатом мышления в этом направлении. Кремний присутствует в фолиант же столбике повторяющейся таблицы, что и углерод, эдак что химически они похожи. ИСТИНА, взаимосвязи, кои он образует, и не вконец надобные, потому мы и не лицезреем образования молекул такого же типа. Углерод владеет неповторимой способностью посреди любых частей повторяющейся таблицы создавать структуры с иными атомами, кои будут довольно сложноватыми для жизни.

    ДНК точно непростая, что принуждает почти всех ученых думать об фолиант, как только она вообщем возникла вначале. Одна из всераспространенных гипотез предполагает, что РНК — которая бытует в образе одиночной цепи, тогда-то как только цепь ДНК удвоенная — была ранее, однако даже РНК непростая. «Может быть, жизнь начала и не с РНК, а уж с чего-то наиболее элементарного, — разговаривает Джон Шапут из Аризонского вуза. — Чем бы этот простейший материал ни был, он посодействовал образовать РНК».

    «Д» в ДНК и «Р» в РНК воображают дезоксирибозу сахаров и рибозу соответственно. Дезоксирибоза и рибоза являются лестничными стойками, на которых выстраиваются генетические буковкы, однако они и не являются единственно потенциальными для работы сахаров. Искусственные генетические молекулы XNA можно выстроить из остальных сахаров: X значит только одну буковку из ряда остальных способностей.

    Шапут более заинтересован в сахаре, узнаваемом как только «треоза», так как в итоге молекула ТНК «узнает» РНК и связывается с ней, подобно тамошнему, как только ДНК связывается с РНК. ТНК проще РНК и ДНК как только в хим структуре, эдак и в простоте изготовления. Шапут и его единомышленники подозревают, что на юной Планете земля на первых парах возникла ТНК: «Поскольку ТНК проще синтезировать, она появилась ранее, однако резво существовала вытеснена РНК».

    XNA — лишь один из потенциальных других маршрутов жизни. Углерод образовывает еще все больше молекул, чем употребляет популярная нам жизнь. Белки и не задействуют все типы аминокислот; ДНК и РНК и не задействуют все азотистые основания, кои вероятны химически. Полностью может быть, что формы жизни в альтернативном месте умеют владеть этакий же органической химией и даже схожим на наш генетическим кодом, однако применять альтернативные молекулы в конструировании собственных клеток.

    Ископаемые микробиалиты

    Узнаем ли мы, что отыскали новейшую жизнь, когда встретим ее?

    Погода солнечная и приветливая, однако Тайлер Маки и Фрэнсис Ривера-Хернандес одеты для прохладных температур. Они в костюмчиках, доделанные окунуться в прохладные жидкости озера, пока что инспектируют, ишачит ли все нужное для проведения научных работ оборудование.

    Маки будет учить, как только бактерии сформировывают и формируются собственным окружением и как только эти взаимодействия могли бы отразиться в палеонтологических летописях на Планете земля. Большинство его работы проводилась в полярных озерах Антарктики. Ривера-Хернандес ишачит на команду Mars Science Laboratory, которая занимается марсоходом «Кьюриосити», в текущее время исследующим поверхность Марса. Ей же увлекательно узреть, делят ли озера на Планете земля геологические индивидуальности с сейчас сухими озерами на Марсе, кои в дальнем минувшем были бы покрытыми льдом водоемами.

    Об Марсе на озере Павильон рассказывают не мало. Водолазы не совсем только коллекционируют научные заданные об микробиалитах: они тестируют программное обеспечение и протоколы для проведения схожих работ на поверхности Бордовой планетки. На замену водолазам придут грядущие космонавты на Марсе; лодка, с которой они ныряют, является них «командным центром» (как только тамошний, что в один прекрасный момент может поместиться на марсианской луне Фобос), а уж объемной трейлер NASA на берегу — это же центр руководства полетом.

    Дабы приблизить моделирование к действительности еще более, в программное обеспечение вмонтирована пятиминутная заминка на пути меж центром руководства полетом и лодкой, дабы сымитировать время, нужное сигналу для преодоления 55 миллионов км от Марса перед началом Почвы в момент них максимального приближения. С этакий заминкой водолазы и не умеют получить аннотации впрямую с «Земли», а уж, означает, большая часть воздействий, кои они решают, обязаны быть подробно спланированы заблаговременно. (У космонавтов «Аполлона» существовала наименее значимая заминка в секунду в каждую сторону).

    Грядущие звездолетчики на Марсе навряд ли отыщут что-то этакое же живое, как только микробы в Павильоне, однако умеют определить прах мертвых микробиалитов. Палеонтологи нашли окаменелости слоистых микробиалитов, заведомых как только строматолиты, в Австралии, Гренландии, Антарктике и за ее пределами. В западной Австралии отыскали прах возрастом 3,5 млрд лет, кои образовались скоро опосля тамошнего, как только расплавленная Планета земля затвердела. Если б похожие на земные бактерии появились на Марсе в аналогичный период времени, однако вымерли (либо перебазировались в подполье), когда планетка высохла, там умеют быть похожие окаменелости.

    В текущее время поверхностная вода на Марсе кажется эфемерной и максимально соленой, однако эдак существовало и не все время. «Если на Марсе когда-то существовало обилие жидкости — чему существуют огромное количество подтверждений на поверхности — она, наверняка, существовала заморожена», — разговаривает Ривера-Хернандес. Это же выполняет прохладные озера на Планете земля в особенности увлекательными для кого-либо, кто присутствует в поисках жизни на Марсе. Павильон леденеет каждую зиму, а уж во время крайнего ледникового периода его мог покрывать слой годичного льда. Некие структуры микробиалитов кажутся довольно старенькыми, дабы пережить это же замерзание.

    Нет конкретного ответа

    За 71 год опосля выхода книжки Шредингера ученые прошли долгий путь, пытаясь осознать, как только ишачит жизнь, однако к бесповоротному и отчетливому определению, что этакое жизнь, эдак не пришли. Эволюция — ее часть, как только и связанное с ней понятие телепередачи генетической инфы от единого поколения очередному. Метаболизм — ее часть, он конфигурирует электрохимический баланс ее среды эдак, как только он и не мог бы поменяться без метаболизма. Однако даже ежели есть вещи, кои определенно и не являются живыми, и вещи, кои точно живые, меж ними существуют черный непознанный регион.

    Это же королевство вирусов и изгоев-белков под заглавием прионы — грустно заведомых за вызов губчатой энцефалопатии у большого рогатого скота. У вирусов существуют ДНК либо РНК, однако для воспроизводства им же надо просочиться в клеточку. Прионы знамениты тем самым, что умеют транслировать информацию и воспроизводиться без ДНК, взламывая альтернативные белки, что наносит пикантный ущерб тканям головного мозга. Вирусы и прионы часто вредны, однако некие облики дрожжей извлекают выгоды из прионов, а уж млекопитающие задействуют ДНК вируса, дабы плод и не умер в утробе мамы. Ни те самый ни альтернативные и не являются живыми в серьезном смысле — они и не увеличиваются не умножаются, и не подсоединяя себя к организмам — однако умеют мутировать и эволюционировать под давлением естественного отбора.

    «Очевидно, у вируса существуют вероятность следовать дарвиновским эволюционным принципам, однако и не без клетки-хозяина, — говорит Дэвид Линн из Вуза Эмори. Для него жизнь и не-жизнь лежат на континууме: «Существует некий переход, опосля коего мы можем отличить что-то, что способно эволюционировать на хим уровне, и что-то, что способно на биологическом». То есть, бытует размытое зонирование меж тем самым, что просит наружного стимулятора — клетки-хозяина, ткани головного мозга — для эволюции, и тем самым, что может эволюционировать и воспроизводиться без помощи других. Рано или поздно мертвенные хим процессы преодолевают это же зонирование и стают узнаваемо живыми.

    Линн не мало задумывается об биохимической инфы, содержащейся в сложноватых молекулах, и как только осознать эволюцию в этом контексте. Наряду с сотрудниками он обследует, умеют ли белки (кои в хим смысле являются относительно длинноватыми цепочками органических молекул, расходуемых в возведении клеточки) хранить и транслировать ту самую же информацию, что и генетические молекулы, без целесообразности подключать ДНК либо РНК. Однако как только ДНК белки являются сложноватыми, потому вопросцем останется, существовало ли в истории жизни на Планете земля что-то гораздо, что наступило первым и подготовило почву для обоих этих сложноватых хим веществ.

    Маленькое канадское озеро Павильон является одним из мест, которое может дать подсказку нам ответы на эти вопросцы. Разнообразные исследователи Павильона, биохимики, работающие с XNA, и астробиологи, осмысляющие жизнь на остальных мирах — все они пробуют осознать адаптации жизни, используя хим вещества и материалы на собственных пространствах.

    Микробы вроде тамошних, что живут в озере Павильон, сейчас изредка возводят структуры микробиалитов; хотя Павильон малость наиболее щелочное, чем альтернативные озера вблизи, и имеет наиболее высочайшее содержание минералов, нет никаких тривиальных обстоятельств для существования этаких структур. «Что дозволяет сиим микробиалитам существовать в этом озере? Что возможно этакого особого в этом озере? — задается вопросцем Дарлин Лим, ведущий исследователь Павильона. — Это достаточно непростая задачка для решения, и она просит огромного количества разнообразных точек зрения под различными углами».

    Вся жизнь на Планете земля сопряжена с общим предком глубоко в геологическом минувшем. Однако, может быть, популярная нам жизнь в один прекрасный момент сосуществовала с альтернативный биохимией. Ежели это же ИСТИНА, с течением времени наш общий предок оказался наиболее удачным, чем организмы, основанные на других молекулярных структурах, используя и изменяя окружающую среду, пока что альтернативные формы жизни и не вымерли. Эта идея отрезвляет: гибель засилья сортов, кои могли перерасти и доминировать на планетке, если б история пошла иным методом.

    Конечно же, эти «может быть» остаются в области раздумий. С Марсом, с Европой, с тыщей попавших в сборники экзопланет, спектр хим способностей возможно большущим. Мы даже и не можем допустить, что вся жизнь обязана идти той самой же дорожкой, что пошла на Планете земля, на биологическом уровне либо химически.

    «Что этакое жизнь?» — это же далековато и не один вопросец не обязан быть одним-цельным. Может быть, его и задавать и не стоит ли. Опытные интеллекты вроде Чарльза Дарвина огибали эти философские подводные валуны.

    По материалам Mosaic