Роджер Желязны - «Если», 1993 № 09
Нам известна лишь одна форма жизни — существующая на Земле. Она проявляется в богатом многообразии самых различных видов. Но все они — от простейших бактерий до человека — построены на одной основе. Все состоят из одних и тех же органических соединений, используют в качестве внутренней среды (растворителя) одно и то же вещество — воду, имеют одинаковый генетический код. Означает ли это, что в Космосе мы непременно должны столкнуться стой же формой жизни? Особенности земной жизни определяются условиями ее возникновения и развития. Но условия в Космосе весьма разнообразны. Значит, можно ожидать, что и жизнь в Космосе проявляется в самых разнообразных формах.
В фантастике и научно-популярной литературе можно встретить две крайние точки зрения. Согласно одной из них, разумные существа на любой планете должны быть непременно похожи на человека. Согласно другой точке зрения. Природа допускает полный произвол в создании жизни. Истина, по-видимому, находится где-то посередине: общие основы построения жизни проявляются в неисчислимом многообразии форм. «Со всех точек зрения формы и условия жизни на дальних мирах, — пишет алтайский мыслитель Николай Александрович Уранов. — должны отличаться от земных, иначе смысл эволюции был бы нарушен. Но в то же время основы жизни на. всех мирах едины. Людям особенно трудно сочетать единство и многообразие».
Вопрос о возможных формах жизни в Космосе имеет две стороны: физические основы и химические формы жизни. На Земле жизнь построена на молекулярной основе. Можно думать, что и за ее пределами, по крайней мере, определенный тип внеземной жизни также имеет молекулярную природу. При этом химический состав и строение молекул, лежащих в основе чужой жизни, вообще говоря, может отличаться от земных. Таким образом, можно говорить о различных формах молекулярной жизни, о различной химии жизни.
Живые существа на Земле на 95 % состоят из водорода, кислорода, углерода и азота. Но это (не считая гелия) как раз самые распространенные элементы во Вселенной. Любопытно, что по своему химическому составу живое вещество на Земле больше напоминает состав звезд и межзвездной среды, чем планеты, на которой мы живем. Учитывая распространенность упомянутых химических элементов, можно предположить, что они входят и в состав внеземных организмов. Если это так, то именно углерод составит основу внеземной жизни. Благодаря своим химическим свойствам (наличию четырех сильных ковалентных связей), углерод способен образовывать длинные молекулярные цепи, создавая практически неисчислимое множество сложных и вместе с тем стабильных молекул. Более того, поскольку ковалентные связи имеют пространственную ориентацию, углеродные цепи формируются в гигантские трехмерные структуры, которые характерны для активной формы жизненно важных молекул. Атомы углерода образуют «несущий каркас» этих пространственных конструкций.
В пользу заключения о распространенности «углеродной жизни» говорит и обилие органических соединений в межзвездной среде, в том числе достаточно сложных. Можно думать, что в определенных условиях, на определенном этапе в Космосе действительно возникает жизнь, основанная на углеродных соединениях. Но, конечно, это не означает, что живая материя всюду состоит из точно таких же молекул, как и на Земле. Прежде всего для построения внеземных белков могут использоваться другие аминокислоты, отличные от тех двадцати, которые входят в состав земных организмов. Генетические системы внеземной жизни также не обязательно должны быть химически идентичны нашим. Возможно, что в состав внеземных организмов не входят известные нам белки, ДНК и РНК. Но в таком случае там должны быть молекулы, выполняющие аналогичные функции.
Следующий вопрос связан с природой растворителя. На Земле это вода, что сразу определяет температурный режим жизни: от 0 до 100 градусов Цельсия при нормальном давлении. Возможны ли другие типы растворителя? Надо сказать, что вода — это уникальное вещество, обладающее очень ценными свойствами. Прежде всего она прекрасно растворяет разнообразные органические соединения. Вода обладает высокой теплоемкостью и высокой теплотой парообразования. Это позволяет, с одной стороны, сглаживать резкие изменения внешней температуры окружающей среды, а с другой — регулировать внутреннюю температуру организма путем отвода тепла, выделяемого внутри клетки, за счет испарения. Имеет значение и высокое поверхностное натяжение воды: в живой клетке оно способствует концентрации твердых веществ вблизи мембраны. Этим уникальные свойства воды не исчерпываются. Тем не менее она не является единственно возможным растворителем.
Хорошо растворяет органические вещества аммиак, который и по другим свойствам приближается к воде. Но растворимые в аммиаке органические соединения отличаются по составу от привычных нам водно-углеродных. Чтобы установить соответствие между ними, надо заменить в обычных органических соединениях кислород на аминовую группу NH, а гидроксильную группу заменить на амин NH2. Таким образом можно построить аналоги обычных аминокислот и состоящих из них белковых соединений. Так могут быть получены и аналоги ДНК и РНК с их кодом наследственности.
Если подобные организмы существуют, то они пьют аммиак и дышат азотом. При нормальном давлении аммиак находится в жидком состоянии в интервале температур от -70 до -33 градусов. Стало быть, аммиачная жизнь возможна только при низкой температуре. В Солнечной системе подобные условия существуют в атмосферах планет-гигантов, где имеется и достаточное количество аммиака. Хотя сейчас нет никаких научных данных о существовании аммиачной жизни, принципиально такая возможность не исключена.
Из других растворителей рассматривались метиловый спирт, фтористоводородная кислота и цианистый водород. Впрочем, большинство исследователей приходят в выводу, что это маловероятно, хотя и возможно.
До сих пор речь шла о различных формах углеродной жизни. Но нельзя ли еще больше расширить ее возможности и диапазон условий существования за счет перехода к неуглеродным формам? Существуют ли другие элементы, способные, как и углерод, служить каркасом внеземной жизни? Ближайший к углероду четырехвалентный элемент — кремний. В периодической системе элементов Менделеева он расположен в одной группе с углеродом, непосредственно под ним. Распространенность кремния во Вселенной меньше, чем углерода, но все же она достаточно высока. Но можно ли на основе кремния построить длинные молекулярные цепи? Связь между атомами кремния примерно вдвое слабее, чем между атомами углерода. Но главное в том. что связь кремний-кремний много слабее связи кремний-кислород или кремний-водород. Поэтому длинные цепочки, основанные на структуре — Si — Si — Si — создать сложно.
