Дмитрий Вибе: Астро+био=логия

Одной из тенденций развития науки XXI века стало активное развитие астробиологии — синтетической области знания, направленной на изучение… Чего?

Астробиология - старая и вечно молодая область познания. Сейчас в мире это направление развивается весьма активно, и российская наука стремится "быть в тренде". В 2010 году в РАН создан Научный совет по астробиологии, а в сентябре 2012 года в Пущино прошла первая всероссийская астробиологическая школа-конференция, поучаствовать в которой довелось и вашему покорному слуге. Собственно, под впечатлением от этой конференции я сейчас и пишу.

Но прежде о самом слове. Есть основания полагать, что термин "астробиология" впервые появился в СССР. По крайней мере, именно так называлась брошюра Г.А. Тихова, опубликованная в 1953 году. В буржуинстве в то же самое время в ходу был термин "экзобиология", а в 1963 году журнал Science опубликовал письмо Р. Хайнлайна, в котором он предлагал назвать науку о внеземной жизни ксенобиологией. Приставка "астро" к биологии показалась Хайнлайну невнятной, а приставка "экзо" - слишком затасканной. Когда в начале 1980-х годов изучение жизни во Вселенной решили включить в формальную структуру Международного астрономического союза (МАС), соответствующая комиссия №51 была названа комиссией по биоастрономии.

Нужно отметить, что все эти слова не совсем синонимичны. Для Тихова астробиология была продолжением астроботаники - науки о растительности на других планетах, в первую очередь на Марсе. К экзобиологии относили исследования земных живых организмов (в том числе разумных) в космических условиях. В прежнем списке задач комиссии МАС по биоастрономии первым номером стоял поиск планет у других звёзд, вторым - поиск радиосигналов внеземных цивилизаций.

Сейчас практически общепринятым стал термин "астробиология". (Хотя опасения Хайнлайна были не напрасны; астроботанику, например, захватили сельскохозяйственные астрологи.) Даже на обновлённом сайте комиссии МАС №51 про биоастрономию написано, что она представляет собой то же, что астробиология. Так что даже и непонятно, зачем нужен ещё один термин. С учётом того, что МАС затеял сейчас тотальную реорганизацию своих отделений и комиссий, можно было бы и терминологию привести в соответствие, но почему-то не захотели. Так что официально в МАС наука о жизни во Вселенной называется биоастрономией.

В двойственной терминологии можно при желании усмотреть конфликт приоритетов: кто к кому приставлен - биологи к астрономам или астрономы к биологам? Но на самом деле конфликта никакого нет и быть не может. Слишком разные области исследования у астрономии и биологии, хотя при этом и соприкасающиеся.

Если подумать, то придётся признать, что у астрономии в этом тандеме роль скорее подчинённая. Для меня, например, даже самая сложная органическая молекула - просто ещё одна штука, которая летает в межзвёздной среде. Если её можно приспособить для астрономических нужд, например определять по её спектру плотность, температуру, параметры поля излучения, то это хорошо. Если нельзя, то она сама по себе для меня неважна (хотя может оказаться существенным элементом в цепочке химического синтеза, ведущей к астрономически интересной молекуле).

Я в порыве популяризаторства могу написать, что эта молекула есть предтеча жизни, синтезированная в молекулярном облаке, но реально я судить об этом не могу, ибо это зона ответственности биологов. Только они могут решить (если кто-то вообще может это решить), насколько эта молекула действительно интересна с точки зрения происхождения жизни: всё ли у неё хорошо с хиральностью, изотопным составом и пр. Одобрит биолог эту молекулу в качестве исходного биоматериала или нет, мне как астроному неинтересно, ибо пользы мне от этого никакой (хотя и очень интересно!).

Биологу астроном куда как более полезен. Скажем, конференция в Пущино проходила в Институте физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН. Вы спросите: какая связь? А связь очень простая: в институте есть лаборатория криологии почв, сотрудники которой занимаются изучением микроорганизмов, обитающих (или спящих) в вечной мерзлоте и во льдах. Фантастически интересные результаты (если я всё правильно понял): мало того что при минус 20 микроорганизмы вполне себе живут, так ещё и удаётся оживить бактерии, пролежавшие во льду три миллиона лет! Это и само по себе интересно, но благодаря астрономам биологи теперь знают, что исследуемые ими условия и временные промежутки если и не перекрываются пока с условиями на Марсе, но уверенно приближаются к ним. Не означает ли стойкость земных бактерий, что мы можем надеяться найти жизнь где-то вблизи марсианских вулканов (чтобы всё-таки было теплее)?

И Марс не исключение. Чем больше мы (астрономы) узнаём о Солнечной системе, тем больше обнаруживается в ней мест, где были в прошлом или даже существуют сейчас условия, как будто бы благоприятные для появления жизни. Эта информация (надеюсь!) интересна биологам, особенно в сочетании с экспериментами на космических аппаратах по выживаемости живых организмов (сейчас такие эксперименты активно проводятся на МКС). Оказывается, не только одноклеточные, но и многоклеточные способны сохранять жизнеспособность как минимум после нескольких месяцев, проведённых в открытом космосе (правда, внутри радиационных поясов). Не означает ли это, что жизнь способна (была) без проблем странствовать, по крайней мере, внутри Солнечной системы?

В общем, из синтеза астрономии и биологии рождается множество смелых выводов. Некоторые из них настолько смелы, что порождают скептическое отношение к результату сложения двух этих дисциплин. Даже на конференции в Пущино мелькнула реплика: "Наука о том, чего нет". Меня самого, в частности, настораживает лёгкость, с которой начинает произноситься слово "панспермия". В последнее время действительно существенно расширились представления о том, где могут обитать живые существа (диапазон температур, кислотность и пр.). Действительно в Солнечной системе есть или были ниши с водой, органикой и источником энергии - спутники, астероиды, даже кометы. Действительно вещество Солнечной системы странствует с тела на тело: на Земле есть и марсианские метеориты, и метеориты с астероидов. Действительно похоже на то, что микроорганизмы могут провести в космосе значительное время без особого вреда для себя (не на поверхности летающих в космосе камушков, но, может быть, в порах и трещинах). Но это не означает, что такой перенос действительно происходил.

Биологи говорят, что предположение о панспермии необходимо, чтобы решить проблему недостаточного времени для появления жизни на Земле. Остатки живых существ находятся в древнейших породах с возрастом порядка 4 млрд. лет, значит, жизнь на Земле возникла очень быстро - слишком быстро, говорят биологи. Отодвинув зарождение жизни на "доземной" этап, мы отыгрываем какое-то время, но много ли?

Допланетный этап эволюции протопланетного диска длится несколько миллионов лет, предшествующая эволюция в молекулярном облаке занимает примерно столько же. Для существенного выигрыша во времени "споры" должны переноситься не внутри планетной системы, а в межзвёздном пространстве. Иными словами, жизнь должна развиваться "мелкими перебежками". Поэволюционировала у одной звезды, перелетела, ещё немного поэволюционировала, снова перелетела... И на каждый перелёт уходят сотни миллионов лет, в течение которых предполагаемые "споры" находятся при температуре в 15-20К и испытывают непрерывное облучение ультрафиолетом и космическими лучами. Я не могу сказать, способны ли "споры" перенести такие страдания. И никто не может. Но эта картина, кажется, становится у биологов чуть ли не мейнстримом.

Я, пока мне не докажут обратное, буду считать колыбелью жизни Землю. Чтобы уверенно говорить о недостатке времени для зарождения жизни, нужно знать, как она зарождается, а этого пока никто не знает. Однажды биологи обязательно об этом расскажут. А мы им в этом поможем. Но не мешает иногда перечитывать Тихова, который с такой уверенностью писал о марсианских лесах...