Идея о том, что жизнь может передаваться с одной планеты на другую, далека от фантастики; действительно, мы уже рассматривали эту возможность в Решении 6 при обсуждении панспермии. Мы знаем, что камни перемещаются с планеты на планету после удара метеорита. Из десятков тысяч метеоритов, найденных на Земле, ученые идентифицировали чуть более ста из них как имеющие марсианское происхождение.[367] За века, возможно, до миллиарда тонн породы переместилось с Марса на Землю. Некоторые камни даже пошли в другую сторону; хотя орбитальная динамика сообщает нам, что путешествие Марс-Земля примерно в сто раз энергетически выгоднее, чем путешествие Земля-Марс, расчеты показывают, что удар Чиксулуб, убивший динозавров, был достаточно сильным, чтобы выбросить[368] 360 000 потенциально содержащих жизнь камней на Марс. (Горстка камней, выброшенных ударом, могла даже достичь спутника Юпитера Европы!)

Повторюсь: мы не знаем, зародилась ли земная жизнь на Марсе. Мы не знаем, все ли мы марсиане. Но это возможно. А какое значение это имеет для парадокса Ферми? Что ж, возможно, для процветания жизни требуются две планеты: одна для обеспечения начальных условий, а другая — для предоставления долгосрочного дома. Возможно даже, что перемешивание этих пребиотических супов требует многократного переноса материала между двумя планетами. Землю иногда называют планетой «Златовласки», потому что условия были «в самый раз» так долго. Может ли быть так, что жизнь требует «близнецов Златовласки»? Если это так, то количество планет, несущих жизнь, может быть невелико. Возможно, это объясняет отсутствие ВЦ?

Насколько мне известно, это решение парадокса Ферми принадлежит мне. Однако, я бы не советовал вам его принимать — нам нужно гораздо больше узнать о происхождении жизни, прежде чем это решение нужно будет воспринимать всерьез.

Решение 67: Переход от прокариот к эукариотам редок

Жизнь может измениться.

Перси Биши Шелли, Эллада

В течение значительной части истории Земли единственными существовавшими организмами были одноклеточные прокариоты. Потребовался по крайней мере миллиард лет, чтобы возник сложный биохимический аппарат эукариотической клетки. Развитие крупных многоклеточных организмов заняло еще больше времени. Это неудивительно: эукариотические клетки неизмеримо сложнее прокариотических клеток, и потребовалось несколько эволюционных достижений, прежде чем различные эукариотические клетки смогли научиться сотрудничать и эффективно функционировать в группах. Но, возможно, эоны ожидания появления эукариот здесь, на Земле, подразумевают, что развитие сложной ступени жизни следует извилистым, трудным путем. Поскольку сложная жизнь любой формы, предположительно, должна эволюционировать из более простой одноклеточной микробной жизни, возможно, сложная многоклеточная жизнь — и, следовательно, в конечном итоге жизнь, способная общаться на межзвездных расстояниях — еще не возникла на других планетах. Возможно, переход от прокариот к эукариотам является одним из «трудных шагов» Картера. Возможно, это объясняет наблюдаемое нами молчание: Галактика заполнена планетами, на которых жизнь застопорилась на прокариотической стадии.

Что привело к переходу от прокариотической ступени жизни, которая так долго доминировала на Земле, к эукариотической ступени жизни, которую мы видим повсюду вокруг нас сегодня? Чтобы ответить на это — и попытаться понять, может ли эукариотическая ступень жизни быть редким явлением — нам нужно понять кое-что о различиях между двумя типами клеток.

Различия между прокариотическими и эукариотическими клетками

Как ни посмотри, бактерии всегда были самыми успешными формами жизни на Земле. Даже человеческое тело содержит гораздо больше микробных клеток, чем человеческих; бактерии кишат на нашей коже и в кишечнике (и во многих случаях необходимы для хорошего здоровья). Простота бактерий в сочетании с их способностью быстро размножаться — почти гарантия успеха. Они развивают биохимические реакции на вызовы окружающей среды, поэтому, хотя все они, как правило, выглядят одинаково, разные виды бактерий обладают разным метаболизмом и могут населять самые разные ниши. Они также чрезвычайно выносливы, и некоторые виды, похоже, выжили без изменений миллиарды лет.

Сложные эукариотические формы жизни, такие как животные, гораздо менее устойчивы. Они подвержены массовым вымираниям, и даже в естественном ходе вещей типичная продолжительность жизни вида животных измеряется миллионами, а не миллиардами лет. Тем не менее, эукариотический уровень жизни гораздо интереснее прокариотического. Эукариоты развивают морфологические реакции на вызовы окружающей среды — другими словами, они развивают новые формы тела и части тела, — что приводит к разнообразию и свежести, отсутствующим у прокариот.

Основное различие между эукариотическими и прокариотическими клетками заключается в том, что у последних есть жесткие клеточные стенки или очень жесткие клеточные мембраны, тогда как эукариотические клетки либо не имеют клеточных стенок, либо обладают очень гибкими стенками. Эта гибкость позволяет эукариотическим клеткам изменять форму, а также участвовать в цитозе — процессе, при котором клеточная мембрана вдавливается внутрь, образуя внутриклеточную вакуоль. Многие клеточные процессы используют цитоз, но, возможно, его основная роль заключается в фагоцитозе. При фагоцитозе эукариотическая клетка поглощает частицу пищи в пищевую вакуоль, где ферменты затем ее переваривают. Получение пищи таким способом, путем хищничества, является гораздо более эффективным процессом, чем тот, который используют бактерии, которые выделяют пищеварительные ферменты в окружающую среду, а затем поглощают образующиеся молекулы.

Еще одна отличительная черта заключается в том, что эукариотическая клетка имеет ядро, содержащее ДНК клетки. Две мембраны отделяют ядро от цитоплазмы — места, где происходит большая часть клеточной активности. Эукариотические клетки также содержат органеллы — «маленькие органы», — которые отделены от остальной части цитоплазмы мембранами. К органеллам относятся митохондрии (которые играют жизненно важную роль в энергетическом обмене) и пластиды (которые играют роль в фотосинтезе у растений и водорослей). В начале 1970-х годов Линн Маргулис утверждала, что органеллы должны были возникнуть в результате симбиоза. Она рассуждала, что миллиарды лет назад очень примитивные эукариотические клетки использовали бы фагоцитоз для поглощения более мелких прокариотических клеток в пищу. Некоторые прокариотические клетки могли быть неперевариваемыми и оставались бы в более крупных эукариотических клетках некоторое время. И некоторые из этих прокариот выполняли бы функции — такие как преобразование энергии — более эффективно, чем их хозяева. Обе клетки извлекли бы выгоду из партнерства, и обе имели бы селективное преимущество, когда дело доходило до передачи своих генов. Изначально неперевариваемый кусочек пищи стал бы незаменимым для бесперебойной работы эукариотической клетки. Маргулис пришлось упорно бороться за признание своей идеи, но поддержка пришла со стороны секвенирования ДНК. Митохондрии и пластиды имеют собственную ДНК, которая отличается от ДНК в ядре клетки. Оказывается, митохондриальная ДНК и пластидная ДНК гораздо ближе к прокариотической, чем к эукариотической ДНК. Митохондрии, например, вероятно, имеют наиболее близкого общего предка с современными симбиотическими