Сущность теории панспермии и её эволюционное развитие

Панспермия — что это за гипотеза

Теория панспермии в биологии состоит из двух ключевых тезисов:

• постоянное существование жизни, ее тесная связь с материей;
• споры микроорганизмов могут переноситься и переносятся с помощью космического пространства.

Идея возникла в 1865 году после довода Х. Рихтера о том, что живые организмы в виде зародышей были перемещены на нашу планету с космической пылью, либо на метеоритах.

Согласно представлению о том, что мировое пространство наполнено микроскопическими твердыми частицами, или космозоями, которые в какой-то момент времени отделились от небесных объектов, ученый допустил возможность переноса с их помощью жизнеспособных зародышей микроорганизмов.

В результате описанного процесса зародыши покидают одно небесное тело, заселенное организмами, и попадают на другой объект, где жизнь еще не зародилась. Если новое место обитания обладает благоприятными жизненными условиями, включая оптимальный уровень температуры и влажности, начинается прорастание и развитие прибывших зародышей. В будущем такие микроорганизмы становятся родоначальниками всего органического мира данной планеты.

Сторонникам теории необходимо было предоставить доказательства возможности такого переноса. При этом важно подтвердить вероятность сохранения жизнеспособности зародышей в процессе их перемещения с одного небесного тела на другое.

Это связано с тем, что главной проблемой такого длительного и опасного переноса являются высокие риски гибели организмов, а также потеря ими способности прорастать и развиваться. Опасности, которые могут встретить на своем пути зародыши:

• межпланетное пространство характеризуется низкой температурой -220 °C;
• воздействие ультрафиолетового излучения;
• необходимость в преодолении атмосферы.

Не все зародыши могут погибнуть при таких обстоятельствах. Имеются основания предполагать, что какая-то часть зародышей, попадая в атмосферу Земли или другой планеты, доберется до поверхности, сохранив жизнеспособность.

Еще одним важным фактором для переноса микроорганизмов являются колоссальные астрономические промежутки времени, в течение которых хотя бы один из зародышей мог попасть на Землю. Временные интервалы исчисляются миллионами лет, поэтому нельзя исключать такую вероятность.

В положениях гипотезы панспермии выделяют три крупные категории:

• концепция литопанспермии – предполагает занесение жизни на планету на обломках горных пород, которые были перенесены из-за пределов нашей звездной системы;
• баллистическая панспермия – предусматривает появление жизни путем переноса микроорганизмов с другой планеты в пределах Солнечной системы;
• направленная панспермия – утверждает, что распространение жизни на нашей планете происходило целенаправленно представителями существующей разумной жизни.

В чем суть, аргументы за и против

Следствием гипотезы панспермии является предположение о том, что жизнь на нашей планете возникла, благодаря переносу ее из космоса. Сущность теории составляет идея выживания микроскопических форм жизни – таких, как экстремофилы, – в космическом пространстве.

Оказаться в такой среде они могли после столкновений между планетами, заселенными жизнью, и небольшими космическими объектами. Подобные организмы длительное время пребывают в неактивном состоянии до момента проникновения на другую планету и смешивания с веществом протопланетных дисков.

Если среда обитания окажется оптимальной, жизненная активность возобновляется, что приводит к размножению и формированию новых форм организмов. Данная гипотеза призвана объяснить механизмы образования жизни во Вселенной, исходя лишь из вероятных путей ее распространения.

Сходством с панспермией обладает гипотеза о псевдопанспермии, или молекулярная панспермия. Согласно этому утверждению, органические молекулы, благодаря которым в процессе абиогенеза зародилась жизнь на нашей планете, обладают космическим происхождением. Современная наука установила наличие условий для синтеза органических соединений в облаках межзвездного газа и пыли.

При подтвержденной в настоящее время возможности транспортировки живых организмов в космическом пространстве, к примеру, путем микробного загрязнения космических аппаратов, отсутствуют общепринятые свидетельства того, что панспермия действительно имела место в истории нашей планеты или Солнечной системы.

С 60-х годов ХХ столетия научные журналы стали публиковать статьи на тему выявления в определенных метеоритах структур, которые напоминают отпечатки одноклеточных организмов, а также фиксации случаев детектирования в их составе сложных молекул органического происхождения. С другой стороны, этот факт оспаривали многие из ученых.

Нехимическое возникновение жизни на Земле оправдано приблизительным равенством количества правых и левых изомеров в химически синтезированных молекулах, тогда как для живых организмов характерен синтез только одного изомера. Хиральная чистота биологических молекул представляет собой одну из основополагающих характеристик всего живого.

Могла ли жизнь «самозародиться» на Земле

С ХIХ века научное сообщество стало проявлять интерес к теории панспермии. Это связано с рядом событий:

1. Гипотеза Канта-Лапласа предполагает формирование Солнечной системы из раскаленной газопылевой туманности и демонстрирует невозможность поддержания жизни на поверхности ранней Земли в связи с ее высокой температурой. Ученый предположил, что зарождение жизни происходило в безжизненной среде.
2. Эволюционная теория Дарвина включала определенный момент формирования на нашей планете жизни без описания механизмов ее зарождения.
3. Опровержение идеи о «самозарождении» жизни экспериментами Луи Пастера, который утверждал, что жизнь не может образоваться из инертной материи.

Данные открытия с точки зрения науки опровергли возможность формирования жизни из неорганического вещества на раннем этапе существования Земли. В настоящее время вопрос возникновения жизни на нашей планете более актуален, чем когда-либо ранее.

Основным доказательством является обнаружение в Гренландии микроорганизмов возрастом 3,8 млрд лет. С учетом возраста Земли в 4,5 млрд лет на формирование этих живых организмов остается 0,7 млрд лет. Согласно гипотезе панспермии, этого времени недостаточно для зарождения на нашей планете новой жизни, что является подтверждением занесения живых клеток на Землю из космического пространства.

Кроме того, некоторые исследования привели к выводу о наличии в составе метеоритных объектов, попавших на поверхность планеты, остатков простейших организмов, которые обладали нитчатой структурой и обладали рядом сходств с низшими грибами. Были найдены окаменевшие бактерии.

Однако биологи не согласны с теорией панспермии. В 2014 году был проведен эксперимент с аппаратом Фонтон-М4. Разные микроорганизмы помещали в условия, близкие к космическому пространству. В результате полет перенесли 11 бактерий и 4 поры. После помещения их в благоприятную среду организмы начали размножаться.

С одной стороны, панспермия обладает рядом доказательств того, что самостоятельное зарождение жизни на Земле не представляется возможным. К их числу относят обнаружение древнейших простейших микроорганизмов возрастом 3,8 млрд лет. Ученые-панспермисты подтвердили способность бактерий и спор преодолевать космическое пространство и продолжать после этого свою жизнедеятельность.

С другой стороны, теория не объясняет сам момент формирования жизни в космосе. Гипотеза не отвечает на вопросы о том, в каком месте образовалась жизнь, каким был этот процесс, в какое время это происходило. Таким образом, возникает множество пробелов в информации и фактах, которые научное сообщество не может заполнить данными и в настоящее время. Это является препятствием для развития концепции панспермии в будущем.

Теория панспермии в фантастике

Панспермия является популярным сюжетом в научной фантастике. Процесс занесения и распространения инопланетных спор по нашей планете описан в таких известных романах, как «Вторжение похитителей тел» и «Штамм «Андромеда». Состоялась экранизация этих произведения, которую по достоинству оценили поклонники жанра.

Наиболее распространенным сюжетом является разумная панспермия, которая сопровождается целенаправленным формированием жизни на Земле инопланетянами. Примеры упоминания или описания разумной панспермии:

• сериал «Звездный путь»;
• сериал «Доктор Кто»;
• фильм «Миссия на Марс»;
• фильм «Прометей».

В музыкальном проекте Ayreon развивается тема разумной панспермии. Был выпущен ряд концептуальных альбомов, среди которых можно выделить 01011001, раскрывающий эту идеи максимально подробно. В мифологию саентологов включена придуманная фантастом Л. Роном Хаббардом повесть об инопланетянине Ксену, создавшем жизнь на нашей планете с помощью панспермии.

Интересные факты, эволюционное развитие

Впервые гипотезу о космическом посеве жизни на нашей планете высказал греческий философ Анаксагор в V до нашей эры. Исследователь утверждал, что жизнь на Земле возникла из семени, которое существовало «всегда и везде». Х. Рихтер начал развивать эту концепцию в 1865 году, утверждая факт занесения зародышей микроорганизмов на Землю из космоса.

Гипотеза была поддержана такими известными физиками, как Герман ван Гельмгольц и Уильям Томпсон. Более подробно проработкой теории занимался в 1884-1908 гг. физик и химик Сванте Аррениус. Он предположил, что: «Жизнь на Земле появилась от спор микроорганизмов или растений, которые были занесены с других планет вследствие светового давления или метеоритами».

Теория вновь обрела популярность в 60-х годах ХХ века. Причиной стало обнаружение многих «предшественников живого» в виде органических соединений, синильной кислоты, воды, формальдегида и цианогенов в процессе исследования метеоритов и комет.

В 1975 году в лунном грунте и метеоритах были выявлены предшественники аминокислот, которые по мнению сторонников панспермии являются «семенами, посеянными на Земле». В 1992 году американские ученые опубликовали работы по исследованию материала из Антарктиды. В них было описано присутствие в метеоритах следов живых организмов, похожих на бактерии.

Современные сторонники концепции панспермии, в том числе лауреат Нобелевской премии английский биофизик Ф. Крик, полагают, что жизнь на нашу планету была занесена при случайном стечении обстоятельств или целенаправленно пришельцами из космоса на летательных аппаратах.

В качестве доказательств исследователи приводят разные факты появления НЛО, наскальные изображения людей, одетых в костюмы, похожие на скафандры, а также сообщения о произошедших встречах с инопланетянами.

К рассматриваемой теории примыкает мнение астрономов Ч. Викрамасингха (Шри-Ланка) и Ф. Хойла (Великобритания). По их предположениям космическое пространство, точнее газовые и пылевые облака, содержат микроорганизмы в большом количестве. С кометами они пролетают около планет и «сеют зародыши жизни».

Идеи других ученых заключаются в переносе «спор жизни» на нашу планету под давлением света. С течением времени гипотеза панспермии меняется и обновляется. Наиболее поздний вариант гипотезы состоит в том, что жизнь на Землю занесли обитатели других планет во время совершения межпланетных и межзвездных перелетов.

Осколки других планет в течение длительного времени попадают на нашу планету в форме метеоритов. В Антарктиде в 1984 году был обнаружен метеорит ALH84001. В его составе есть то, что по мнению некоторых ученых является следами жизни или предшественниками жизни, к примеру аминокислоты.

Исследователи определили, что данный метеорит имеет марсианское происхождение и был отсоединен от планеты более 4 млрд лет назад. Учеными-астробиологами было обнаружено в материале минимум 4 следа древней жизни, которые можно сравнить с окаменелыми микроорганизмами до цепочек магнетита.

В 2001 году, предположительно в результате взрыва метеорита в атмосфере, в южном индийском штате Керала люди наблюдали необычные осадки в виде дождя красного цвета. В ноябре 2001 года уполномоченный правительством Индии Отдел науки и технологий, CESS и TBGRI сообщили о том, что окрас дождей Кералы объясняется наличием спор широко распространенных в данной местности эпифитных зеленых водорослей, принадлежащих к роду Trentepohlia и часто являющихся симбионтами лишайников.

Цель миссии Deep Impact заключалась в исследовании кометного вещества. В 2006 году по результатам анализа было выявлено содержание в материале воды и простейших органических соединений. Сторонники панспермии обратили внимание на этот факт, который может быть свидетельством того, что кометы переносят жизнь.

В 2014 году с помощью спутника Фотон-М4 ученые проводили опыты на предмет выживания микроорганизмов на объектах, имитирующих метеориты и астероиды. Организмы частично выжили в условиях космоса.

В это же время швейцарские и немецкие ученые выявили высокую устойчивость ДНК к экстремальным суборбитальным полетам и перелетам в космическом пространстве. Исследование сопровождается экспериментальными доказательствами способности генетической информации выживать в космосе и после повторного входа в плотные слои земной атмосферы.

В 2019 году исследователи обнаружили молекулы различных сахаров, в том числе рибозу, в метеоритах. Открытия послужило доказательством принципиальной возможности того, что химические процессы в космическом пространстве могут производить определенные биологические компоненты, необходимые для формирования жизни, и косвенно поддерживает гипотезу мира РНК.

Следовательно, метеориты могут быть поставщиками сложной органики и сыграли важную роль в первичном абиогенезе. В 2020 году учеными был обнаружен белок гемолитин в метеорите Acfer 086, который является первым (и в настоящий момент единственным) белком внеземного происхождения.

Современная наука проявляет интерес к гипотезе панспермии. Однако не существует общего мнения по поводу того, каким образом на нашей планете зародилась жизнь. Среди одних ученых обрела популярность теория абиогенеза, а другие – предпочитают придерживаться концепции панспермии, которая не обязательно вступает в противоречие абиогенезу, а лишь перемещает источник образования жизни в другое место.

Корректность теории панспермии невозможно подтвердить из-за отсутствия оценок по некоторым важным факторам, обязательным для соблюдения.