Фигуры животных, выцарапанные на пустынном «загаре» коренными американцами в штате Юта. Фотограф BWAC Images/Alamy
14 апреля 2013. Что там пришельцы в космосе — некоторые ученые полагают, что мы можем делить планету с «необычными» формами жизни, настолько отличными от нас, что мы их даже не замечаем.
В величайших пустынях мира на скалах и камнях был обнаружен таинственный налёт. Эти слои марганца, мышьяка и кремния известны как пустынный загар (desert varnish), его находили в пустынях Атакама в Чили, Мохаве в Калифорнии и во многих других засушливых местах. Они могут раскрасить пустыню в удивительные цвета, а местные народности создают удивительные символы и картинки, соскребая кусочки «загара» со скал.
Как именно появляется пустынный загар пока неизвестно, несмотря на активные исследования геологов. Большинство теорий предполагают, что загар является результатом химических реакций, протекавших в течение тысячелетий, или же неких экологических процессов, которые еще предстоит обнаружить.
Профессор Кэрол Клеланд из Колорадского университета высказывает совершенно иную точку зрения. Она считает, что пустынный загар может быть свидетельством иного, невидимого биологического мира. Клеланд, философ из университетского астробиологического центра, называет эту бесплотную форму теневой биосферой. «Идея проста, — говорит она. — Мы можем сосуществовать на Земле с микробиологическими формами жизни, абсолютно отличными по своей биохимии от жизни, как мы ее знаем».
Это поразительная идея: мы делим планету с другим царством жизни, которое существует «как мир фей и эльфов, просто позади зеленой изгороди», как выразился Дэвид Тумни в его недавно опубликованной книге Weird Life: The Search for Life that is Very, Very Different from Our Own (Необычные формы жизни: поиски жизненных форм, которые очень, очень отличаются от нашей). Но альтернативная биосфера для нашей собственной — больше, чем чисто научный интерес: это дело крайней важности, так как ее существование значительно повысит ожидания найти жизнь где-то в просторах космоса. Как выразился Пол Дэвис из Аризонского государственного университета: «Если жизнь зарождалась на Земле не единожды, мы можем быть действительно уверены, что Вселенная изобилует ею».
Однако, таким же образом, если окажется, что мы не смогли осознать, что миллиарды лет мы делили планету с этими призрачными формами жизни, несмотря на все научные достижения 19 и 20 веков, нам стоит подумать еще раз о способах, которыми мы ищем жизнь на других планетах. Космическая робототехника — вроде марсохода Кьюриосити — действительно сложна. Но каковы ее шансы обнаружить чуждую жизнь, если многочисленные лаборатории современной науки до сих пор не смогли обнаружить ее на нашей собственной планете? На это указал американский биолог Крейг Вентер: «Мы ищем жизнь на Марсе, а сами даже не знаем, что есть на Земле!»
Клеланд, вместе с ее колорадской коллегой Шелли Копли, изложила свое видение теневой биосферы в докладе 2006 года в International Journal of Astrobiology (Международный журнал астробиологии). Другие астробиологи также высказались по этой теме. Среди них Крис МакКей, работающий в Исследовательском центре Эймса НАСА, Калифорния, и Пол Дэвис, который также высказал свое видение альтернативной биосферы в докладе в 2005 году.
Эти исследователи полагают, что жизнь на Земле может существовать в более чем одной форме: обычная жизнь — наша — и «необычная форма жизни», как они назвали предполагаемых обитателей теневой биосферы. «Все микроорганизмы, обнаруженные на Земле к нашим дням, обладают биологией, такой же как наша: белки, состоящие максимум из 20 аминокислот, и генетический код ДНК, состоящий всего из четырех химических оснований: аденин, гуанин, тимин и цитозин, — говорит Клеланд. — Хотя есть порядка 100 аминокислот и по крайней мере дюжина оснований. Они вполне могли скомбинироваться в далеком прошлом и породить жизненные формы с биохимией, весьма далекой от нашей собственной. А главное, некоторые формы могут все еще существовать в уголках нашей планеты».
То, что ученые до сих пор не смогли обнаружить эти странные формы жизни, может озадачивать. Естественная история нашей планеты была тщательно изучена и проанализирована учеными, так как же мог целый новый вид жизни, пусть и микробиальный, быть не замечен? У Клеланд есть ответ. Методы обнаружения микроорганизмов основаны исключительно на нашей собственной биохимии, и по этой причине неспособны определить теневых микробов, говорит она. Образцы необычной микробиальной жизни просто не вызовут реакции биохимических зондов и будут вброшены как мусор.
Вот почему необъясненные феномены вроде пустынного загара так важны, говорит она, они могут дать нам ключ к пониманию теневой биосферы. Мы, возможно, не смогли обнаружить источник пустынного загара по той простой причине, что это — результат жизнедеятельности теневых микробов, которые вырабатывают энергию, окисляя минералы и оставляя после себя отложения.
Идея теневой биосферы довольно противоречива и оспаривается несколькими учеными. «Я думаю, весьма маловероятно, что после 300 лет изучения микробиологии мы могли не заметить такие организмы даже несмотря на то, что они имеют биохимию, отличную от известной в наши дни», — говорит профессор Чарльз Кокел из Британского астробиологического центра в Эдинбургском университете. «Это действительно маловероятно», — добавляет Кокел, чей центр будет официально открыт на этой неделе на церемонии в Эдинбурге.
Надо найти способы выяснить, существует ли теневая биосфера, говорит Димитар Сасселов, профессор астрономии в университете Гарварда и глава междисциплинарного гарвардского проекта Origins of Life Initiative (Инициатива «Происхождение жизни»). «Если вам нужен ключ, вы можете подсчитать количество углерода, выделяемого живыми существами: коровами, овцами, травой, лесами и всеми бактериями планеты. Когда вы это сделаете, вы обнаружите примерно пятипроцентное расхождение между значением, произведенным всей обычной биосферой Земли, и значением, реально обнаруженным в атмосфере».
Другими словами, в атмосфере Земли чуть больше диоксида углерода, чем это можно объяснить деятельностью обычных форм жизни. Разумеется, это может быть и ошибкой в расчетах. Как вариант, теневая биосфера может быть ответственной за этот избыток, говорит Сасселов. «Для теневой биосферы есть много места. Это точно. Конечно, неправдой будет сказать, как некоторые, будто у нас есть весомые доказательства, что ее НЕ существует. По факту, вернее совсем наоборот: у нас нет достаточно веских оснований, чтобы сбросить ее со счетов».
Важный момент — ученые, в том числе описывающие обитателей теневой биосферы как «необычных», полагают, что это существа на углеродной основе. Ученые признают, что сложные химические соединения, основанные на других элементах, таких как кремний, возможны — но эти альтернативы не могут создать того богатства органических веществ, как углерод. Другими словами, если теневая биосфера существует, она будет почти наверняка населена углеродными формами жизни, пусть и чуждыми.
«Миллиарды лет назад в нескольких местах Земли могла появиться жизнь, основанная на других видах углеродных биохимических связей, — говорит Клеланд. — Эти разновидности были бы основаны на других комбинациях оснований и аминокислот. В конце концов одна — основанная на ДНК и белках, состоящих из 20 аминокислот — эволюционировала в многоклеточных существ и стала доминирующей формой жизни на Земле. По этой причине мы можем видеть, что жизнь как мы ее знаем, от насекомых до людей, от растений до птиц, основана на генетическом коде ДНК. Как бы то ни было, другие формы жизни, состоящие из других оснований и белков, все еще могут существовать — в теневой биосфере».
Другую картину рисует Сасселов, указывая на то, что сложные органические вещества могут существовать в двух разных формах, несмотря на общность химической формулы. Они являются зеркальными двойниками друг друга и обладают, как говорится, разной хиральностью [Хиральность — свойство объекта быть несовместимым со своим отображением в идеальном плоском зеркале. В химии рассматривается хиральность индивидуальных молекул и их агрегатов. — прим. переводчика]. «Примером тому аминокислоты, — говорит Сасселов. — У каждой есть правосторонняя и левосторонняя формы. Наши тела — наряду с остальными жизненными формами — используют только левосторонние аминокислоты для создания белка. Правосторонние аминокислоты нашим организмом просто игнорируются. Тем не менее, где-то на планете могут существовать организмы, которые используют только правосторонние аминокислоты. Они могут быть необычной формой жизни из теневой биосферы».
Но как ученые могут выявить эти необычные формы жизни? В лабораториях микробов выявляют обычно с помощью добавления нутриентов в образцы среды, так что они могут размножиться. Получившуюся в результате культуру можно проанализировать. Необычные формы жизни — например, основанные на правосторонних аминокислотах — не отреагируют на левосторонние нутриенты. И попытка вырастить культуру и зафиксировать ее существование провалится.
Одно из решений проблемы заинтересовало Сасселова и его коллег из гарвардского проекта «Происхождение жизни». Они создают искусственную клетку — или бионическую систему — состоящую только из правосторонних компонентов, включая правосторонние ДНК и правосторонние рибосомы. «Если правосторонние формы жизни существуют, большинство из них будут вирусами — они попытаются проникнуть в наши бионические клетки, — добавляет Сасселов. — И когда они это сделают, они оставят свидетельства своего существования. По сути мы подбрасываем наживку, чтобы поймать правосторонние формы жизни, которые могут существовать в теневой биосфере, и таким образом открыть их существование».
Другие ученые предлагают иной подход — присмотреться к самым неприветливым экологическим нишам Земли: горячие жерла вулканов на морском дне, горные пики, высокосолевые озера, антарктические ледяные щиты и пустыни. Обычные формы жизни, в основном бактерии, были найдены в этих местах, но в небольшом количестве. Исследователи предполагают, что некоторые ниши могут быть слишком враждебными для обычных форм жизни, но вполне приемлемой средой для необычных. Микроскопические исследования могут выявить их существование, в то время как стандартные тесты на культуры покажут отличие их биохимии от стандартной формы жизни.
Фото: Полосы пустынного загара на стенах каньона Капитол-Годж в Юте. В лабораторных условиях феномен воспроизвести не удалось. Фотограф: Larry Geddis/Alamy.
Пустынный загар представляет собой обещающий образец, Клеланд предложила его в качестве объекта [исследования], ее поддержал Дэвид Тумни в книге Weird Life. «Ни один микробиолог не смог заставить бактерии или водоросли создать пустынный загар, — утверждает он. — Вполне вероятно, что эта штука — результат некой необычной химической реакции, но ее также не смогли воспроизвести». Так что да, подобные места могут предоставить доказательства существования теневой биосферы, утверждает он.
Не удивительно, что Клеланд соглашается с ним. «Проблема только в том, что ни у кого до сих пор руки не дошли исследовать пустынный загар на наличие необычных форм жизни, — добавляет Клеланд. — Признаю, я нахожу это разочарующим».
Перевод: Анастасия Антошкина
Источник: Guardian.co.uk
Справка:
Загар пустынный — тонкая (от 0,5 до 5 мм) темная или темно-коричневая блестящая корка, покрывающая обнаженную поверхность скал и обломков различных горных пород. Состоит главным образом из окислов Fe (до 36%) и Mn (до 30%), с заметной примесью глинозема (до 9%) и кремнезема (до 8,5%). Образуется в результате процессов, возникающих под влиянием попеременного увлажнения и высыхания горных пород при недостатке влаги. В таких условиях происходит усиленное движение капиллярных вод, выносящих на поверхность горной породы соединения Fe, Mn, кремнезем. Наиболее широко распространен в засушливых областях.
Источник: Геологический словарь, М: «Недра», 1978.
