Немаленькие незеленые нечеловечки, или Как могут выглядеть инопланетяне
Кто сказал, что пришелец должен быть похож на живой организм, а не на груду камней? Возможно, обитатель далекой-предалекой планеты выглядит настолько экзотично, что мы не признаем в его облике формы жизни. Что вообще может выдать в нем жизнь? На эти вопросы нам необходимо ответить, если мы продолжаем научные поиски внеземных существ.
Астробиология — наука, изучающая жизнь на других планетах. Эта научная дисциплина объединяет знания из биологии, химии и астрономии, привлекая ведущих мировых исследователей (и, между прочим, крупные денежные суммы от NASA и частных инвесторов). Но что конкретно ищут астробиологи? Когда нам пора будет открывать шампанское?
Инопланетянин должен быть сложным и целенаправленным по виду
Первое, что отличает живое от неживого, — это видимое устройство. Живые организмы — от простейших бактерий до огромной секвойи — состоят из множества частей, благодаря которым они и функционируют. Ваши руки, сердце, селезенка, митохондрии, ресницы, нейроны и пальцы ног — такие разные части организма работают вместе, чтобы вы смогли передвигаться, питаться, думать и выживать. А теперь посмотрим на какую-нибудь скалу. Даже самый красивый утес не сравнится по количеству составных частей с простейшей бактериальной клеткой, которая способна делиться и размножаться.
Живые организмы постоянно находятся в процессе жизнедеятельности: они едят, растут, размножаются. Слегка придавите пальцем жучка — и вы увидите, как он всеми силами старается выжить. Посмотрите на белку — что заставляет ее перепрыгивать с ветки на ветку? Или на цветок — что побуждает его поворачиваться вслед за солнцем и получать питательные вещества из почвы?
Не только живой организм целиком, но и каждая его часть преследует одну и ту же цель — выживание и размножение. Именно это сочетание сложного устройства и очевидной целенаправленности (известное как адаптированность) и является определяющим критерием жизни.
И если нам в руки попадет фотография инопланетянина, в ней мы будем искать ту самую адаптированность. По устройству мы точно поймем разницу между грудой камней и живым инопланетным существом. Кстати, единственный способ получить такое внутреннее устройство — это естественный отбор.
На инопланетян должен действовать естественный отбор
Естественный отбор происходит, когда организм удовлетворяет трем условиям: изменчивость, наследственность и различная выживаемость.
Возьмем вымышленный вид Пусек бятых. У одних пусек бятых глазные стебельки длиннее, чем у других (это изменчивость). У пусек бятых с длинными глазными стебельками рождаются такие же дети (наследственность генетических черт). Пуськи бятые с длинными глазными стебельками имеют возможность дальше выглянуть из своих метановых нор, быстрее замечают хищника, лучше защищают своих детенышей, а потому и потомства у них больше (это различная выживаемость, связанная с изменчивостью). Как результат, популяция пусек бятых будет иметь более длинные глазные стебельки.
В ходе этого процесса и формируется устройство живого организма: в каждом поколении отбираются организмы с индивидуальными чертами, которые лучше справляются с функцией размножения.
Со временем популяция начинает состоять из особей, идеально устроенных для репродукции. Это возможно именно потому, что изначальные критерии естественного отбора остаются неизменны.
Иначе не бывает — если начать собирать автомобиль, меняя чертеж на каждом этапе, автомобиля вы не получите. За то, как устроены организмы каждого вида, стоит благодарить не создателя, а естественный отбор.
Критерии отбора настолько устойчивы, что устройство организмов само по себе предполагает передачу генов будущим поколениям. Именно поэтому не выживает вид, в котором особи жертвуют собой ради спасения своего вида.
Живой организм эгоистичен по умолчанию, и лучший способ передать свои гены дальше — это размножаться, невзирая на потребности других организмов. Да, в природе мы наблюдаем некоторые примеры самопожертвования и сотрудничества, но только тогда, когда сотрудничество принесет выгоду, а жертва окажется полезна родственникам. У родственников есть общий набор генов, поэтому пчела приносит себя в жертву ради матки, чтобы та произвела еще 100 особей с генами погибшей.
В отборе действует строгий расчет, в том числе и в вопросе самопожертвования — в организмах заложена программа, рассчитывающая, когда есть смысл в жертве, а когда нет. Поэтому эволюционные биологи работают с математическими моделями, которые могут точно предсказать, скольких потомков съест популяция ос за определенный период времени. Эта алгоритмическая точность естественного отбора прекрасно служит и астробиологам.
Вспоминаем наш предыдущий вывод: жизнь уникальна благодаря своему устройству. Единственный способ получить такое устройство без создателя и чертежа — это естественный отбор. Инопланетяне, следовательно, также должны быть продуктом естественного отбора.
Естественный отбор действует по строго определенным правилам и производит определенные виды живых организмов. Таким образом, астробиологи могут использовать теорию естественного отбора и эволюционные математические модели, чтобы прогнозировать внешний вид возможных инопланетян.
А есть ли исключения?
Невозможно получить живой организм без естественного отбора. Даже посторганический компьютеризированный инопланетный вид будет его продуктом. Но давайте всё же попробуем.
Представим размножающихся молекул-носителей набора генов на другой планете. Пусть эти молекулы создают собственные копии (уже есть наследственность), но копии абсолютно идеальные (нет изменчивости или различной выживаемости). Это будет уже не естественный отбор.
Будет ли популяция таких молекул считаться жизнью? Ну разве что очень условно.
Без изменчивости молекулы останутся прежними, не будут ни к чему адаптироваться и не разовьются во что-то более сложное. Чтобы найти на других планетах инопланетные бактерии или инопланетных медведей, нужно, чтобы вселенная играла с жизнью всех форм и размеров. Обычное копирование не даст простора для экспериментов. Более того, скорее всего, существование наших молекул будет очень кратковременным: без естественного отбора они не смогут справиться с вызовами внешней среды и достаточно скоро исчезнут с лица своей планеты.
Если естественный отбор работает везде, значит, и для других планет мы можем использовать те же инструменты для предсказания развития жизни, что используем на Земле.
Ранние работы в сфере астробиологии экстраполировали наши знания о возникновении жизни на Земле. Такой подход ограничивал наш кругозор определенными критериями, например, наличием ДНК или углеродными формами жизни, которые не выжили бы на других планетах. Но ведь естественный отбор универсален, он не зависит от ДНК (вы же помните, что Чарльз Дарвин ничего не знал о генах?), химии углеродов или наличия воды. Естественному отбору нужно всего лишь несколько условий, и он готов создать жизнь.
Возможный инопланетянин — октомит
Давайте еще раз представим фотографию инопланетянина, его внешний вид, его устройство, которые подошли бы к внешней среде. На этом зернистом изображении мы не увидим количество глаз или конечностей, не различим его цвет. Эволюционная теория неспособна на предсказания такого уровня. Но благодаря естественному отбору мы знаем, что форма, цели и эволюционный путь этого существа должны быть строго согласованы.
Редакция Aeon придумала и изобразила возможного инопланетянина (и даже дала ему название — «октомит»).
Он состоит из разных частей, работающих вместе для выживания, репродукции и развития, каждая из которых может отделиться и продолжить собственное существование.
Это существо представляет собой целую иерархию частей, каждый уровень которой связан с верхними уровнями, где каждая часть работает над отдельными задачами, но зависит от других частей.
Если бы мы получили фото этого октомита в действительности, неподготовленному зрителю существо показалось бы крайне экзотичным. Но эволюционный биолог увидел бы много знакомого. Именно поэтому эволюционная биология сегодня становится одним из важнейших инструментов астробиологов.