Эти РНК-ферменты — или рибозимы — привели к идее «мира РНК» — времени в ранней истории жизни, когда каталитическая РНК обеспечивала все химические реакции, необходимые для примитивных клеточных структур. В некотором смысле, ни курица, ни яйцо не появились первыми: каталитическая РНК действовала и как генетический материал, и как ферменты.[353]

Кажется, нет фундаментальной причины предполагать, что основные молекулы жизни не могли возникнуть в результате естественных процессов, имевших разумные шансы произойти. (Хотя, честно говоря, приходится признать, что химические пути, ведущие к первым молекулам РНК, все еще туманны. Последующая эволюция клеточных структур до LUCA столь же неясна. Существует несколько конкурирующих сценариев, каждый со своими преимуществами и недостатками. Кроме того, несколько вопросов — например, почему жизнь использует только левовращающую форму аминокислот, и является ли генетический код неизбежным или просто одним из множества возможных кодов — остаются нерешенными. Но прогресс в этих областях стремителен,[354] и можно ожидать, что картина станет более ясной в течение нескольких лет. Даже если окажется, что жизнь имеет совершенно иное происхождение, чем описанное выше, — а существует несколько других конкурирующих гипотез — нас еще не принуждают к гипотезе о том, что жизнь была какой-то странной случайностью.) Однако есть еще один последний аргумент, который следует рассмотреть относительно вероятности того, что ранняя Земля была местом зарождения жизни: парадоксально, но жизнь, похоже, возникла здесь слишком легко!

Когда на Земле возникла жизнь?

Рис. 5.23 Строматолитовая формация на Багамах. Строматолиты, подобные изображенному здесь, являются древнейшими известными окаменелостями. Самые старые из них, найденные в Западной Австралии, имеют возраст 3,5 миллиарда лет. (Автор: Винсент Пуарье)

Похоже, жизнь без особых проблем возникла на Земле. Мы знаем, что наша планета сформировалась около 4,55 миллиарда лет назад. Максимум через 700 миллионов лет после образования Земли — 3,85 миллиарда лет назад — похоже, что жизнь уже эволюционировала. Мы считаем, что это так, потому что некоторые осадочные породы в Исуа, Гренландия — породы, которые являются одними из старейших на этой планете — содержат изотопы углерода в соотношении, которое является признаком биологических процессов. Интерпретация этих измерений не лишена противоречий. Возможно, что небиологические процессы могут генерировать аналогичное изотопное соотношение углерода. Тем не менее, многие биологи признают, что жизнь существовала в это время.[355] Самые ранние окаменелости не намного моложе пород Исуа; строматолиты — холмы, сложенные слоями цианобактерий и захваченного осадка — сохранились в виде окаменелостей в Западной Австралии. Этим строматолитам 3,5 миллиарда лет.

Поспешность, с которой возникла жизнь, почти слишком быстра для комфорта. Временной интервал, упомянутый выше для возникновения жизни, а именно 700 миллионов лет, является верхним пределом: этот временной интервал сжимается с обеих сторон. С одной стороны, предположительно существовал некоторый эволюционный процесс, приведший к формам жизни, которые могли существовать в тех древних гренландских породах; безусловно, цианобактерии древней Западной Австралии обладали биохимией столь же сложной, как и более поздние формы жизни, и эта сложность должна была развиваться со временем. (Другими словами, если бы было возможно найти еще более древние породы, то мы вполне могли бы найти свидетельства жизни в этих породах — возможно, более простые формы жизни, но тем не менее жизнь. Жизнь могла возникнуть до того, как Земле исполнилось 700 миллионов лет.) С другой стороны, жизнь, предположительно, не могла выжить в условиях, которые существовали на самой ранней Земле. Начальный период после образования Земли, примерно от 4,55 до 3,9 миллиарда лет назад, называется Гадейской эрой. Недавние исследования предполагают, что земная кора сформировалась[356] всего через 160 миллионов лет после образования самой Солнечной системы. Однако, хотя существование коры, предположительно, означает, что условия на Земле не были слишком суровыми, ранняя часть Гадейской эры видела нашу планету усеянной большими быстро движущимися камнями, и некоторые из этих ударов имели бы огромную силу. Трудно осознать насилие буквально разрушившего Землю удара, который выбил материал, ставший нашей Луной. Конечно, удар должен был стерилизовать Гадейскую Землю — если какая-либо форма жизни существовала до удара, трудно представить, как она могла выжить. Таким образом, период в 700 миллионов лет, постулированный для возникновения жизни, является верхним пределом: фактический период, вероятно, был намного меньше этого.

Хотя несколько сотен миллионов лет могут показаться достаточным временем для эволюции жизни, стоит помнить, что разрыв между жизнью и нежизнью огромен, и что эволюция может быть медленным процессом. Как знаменито выразилась биолог Линн Маргулис: «Разрыв между нежизнью и бактерией намного больше, чем разрыв между бактерией и человеком». И все же этот разрыв был преодолен относительно быстро. Некоторым ученым трудно смириться с тем, что жизнь могла зародиться так рано на Земле без посторонней помощи, и они прибегли к гипотезе панспермии (см. Решение 6). Если жизнь пришла на Землю из глубин межзвездного пространства, то, предположительно, бесчисленное количество планет в Галактике было бы засеяно аналогичным образом; жизнь была бы повсюду, и парадокс Ферми остается таким же сильным, как и прежде. Однако если жизнь пришла на Землю с Марса, то это может указывать на то, что жизнь редка: эта возможность обсуждается далее в Решении 66.

Поиск жизни на других мирах

Конечно, есть прямой способ определить, может ли жизнь возникнуть в естественных условиях: мы могли бы попытаться найти ее на других планетах. Деятельность SETI — один из способов сделать это, но современная дисциплина астробиологии[357] подчеркивает другую возможность: мы могли бы искать примитивную жизнь в других местах Солнечной системы или попытаться наблюдать биосигнатуры — молекулы или явления, указывающие на прошлое или настоящее присутствие жизни — на далеких экзопланетах. Если бы мы нашли жизнь где-нибудь еще, даже простейшего микроба, то мы, по крайней мере, знали бы, что жизнь не уникальна для Земли. Обнаружение жизни всего лишь на одном другом мире почти наверняка рассказало бы нам что-то о том, как она возникла на этом. Это также сказало бы нам что-то о вероятном распространении жизни в Галактике.

Рис. 5.24 Если под льдом Европы есть океан, то для его исследования, вероятно, будет использоваться гидробот, подобный этому художественному изображению. Ученые НАСА в настоящее время изучают детали того, как отправить гидробот на Европу, заставить его проникнуть сквозь лед и достичь океана, не внося загрязнений, а затем заставить его отправить информацию обратно на Землю. (Автор: НАСА)

Ключевым ингредиентом жизни, по-видимому, является вода: найдите воду, и есть