Boris Stern előszava
Régóta terveztük, hogy vita folytassuk az ember örökkévalóságának kérdését az univerzumban. Ez természetesen a földön kívüli életről és a többi csillag bolygóiról szól. Jelenleg valamivel kevesebb, mint 6 ezer egzoplaneta ismert, ebből több mint kétezer független megerősítésre vár. De a statisztikai kutatáshoz mind a 6 ezret felhasználhatja.
Nagyon kevés bolygó van köztük, amelyek állítólag alkalmasak az élethez. Ez természetes, mert ezeket a legnehezebb megtalálni: egy nagyon erős szelekciós hatás a földszerű bolygók ellen működik. Túl könnyűek ahhoz, hogy elkapják a csillag sugárirányú sebesség-módszerét, és éveik túl hosszúak ahhoz, hogy tranzitjaikat megbízhatóan feltárják a Kepler űrteleszkóp adataiban. Kivételt képeznek a vörös törpék lakható övezetében lévő bolygók, amelyek orrunk alatt nyitottak, sokkal könnyebb megtalálni őket. Sok ilyen bolygó létezik, de a vörös törpék sajnos nagyon kellemetlen az életük mellettük. Azonban a Kepler adatainak extrapolálása a csillagok „forró területeire”, mint a Nap, nagyon optimista eredményt ad: ezeknek a csillagoknak legalább 15% -ának bolygói vannak lakható övezetükben. Ezt a becslést sok szerző önállóan szerezte meg,és az idő múlásával egyre inkább optimizmussá válik: a napok 20% -ának és még a negyedének a földje van. Ez azt jelenti, hogy a legközelebbi G vagy K osztályú csillag, ahol a Föld az orbitális pályán helyezkedik el, 15 fényéven belül van. Kevés ilyen csillag van, és már jelentkeznek jelöltek, például Tau Ceti. És sok ilyen bolygó létezik, mondjuk, 30 fényév sugarú körzetében.
A megfigyelési módszerek fokozatosan haladnak. Új, közeli Föld-szerű bolygót fedezünk fel a továbbfejlesztett HARPS-eszköz segítségével. A következő évtizedben néhány vagy két dolgot megtudunk néhány Föld-szerű bolygó atmoszférájáról, olyan eszközök segítségével, mint az óriási rendkívül nagy távcső (ELT) és a James Webb űrteleszkóp. És lehetséges, hogy az oxigén megjelenik egy átmeneti bolygó légkörének abszorpciós spektrumában (áthaladva egy csillag korongján). Ha a csillag nem túl aktív és elég idős, az oxigén csak biogenikus lehet. Így lehet felderíteni a földönkívüli életet.
Valódi? Ha az élet bármely sarokban felmerül, mihelyt felmerülnek a feltételek - miért ne? De van? Gyakran azzal érvelnek, hogy a földi élet nagyon gyorsan megjelent, ami azt jelenti, hogy ez a helyzet - néhány száz millió év elegendő ahhoz, hogy valamilyen levesben megjelenhessen. De van egy ellenérv - megfelelő „leves” létezhet csak egy fiatal bolygón - az élet akár gyorsan, akár soha nem merül fel.
És természetesen van az ellenkező nézőpont is: az élet ritka jelenség, amely teljesen hihetetlen véletlenre épül. A kérdés szakmai és mennyiségi becsléseivel kapcsolatos legrészletesebb szempontot Kunin Jevgenyij fejezte ki. Az élet hosszú molekulák másolására épül, eredetileg RNS molekulák voltak. A másolást egy bizonyos eszköz, a "replikáz" néven végzi (ezeket a sorokat egy fizikus írta, ezért a terminológia biológus szempontjából kissé kínos). A replikáció semmiből nem származik, ha nem ugyanabba a másolt RNS-be van beprogramozva.
Kunin szerint ahhoz, hogy elinduljon az RNS önreprodukciója, és ezzel evolúciója, „legalább a következő spontán megjelenése szükséges.
- Két rRNS, teljes méretük legalább 1000 nukleotid.
- Körülbelül 10 primitív adapter, egyenként 30 nukleotid, összesen körülbelül 300 nukleotidra.
- Legalább egy replikázt kódoló RNS körülbelül 500 nukleotid méretű (alsó pontszám). Az elfogadott modellben n = 1800, ennek eredményeként E <10-1081 ".
Az adott részben négy betűs kódolást értünk, a lehetséges kombinációk száma 41800 = 101081, ha csak kevés indítja az evolúciós folyamatot, akkor a spontán összeszerelés egy "kísérletére" szükséges összeszerelés valószínűsége ~ 10-1081.
Promóciós videó:
Nincs ellentmondás abban, hogy az eredményünk a szemünk előtt áll: az infláció elmélete szerint az Univerzum hatalmas, több tíz nagyságrenddel nagyobb, mint a látható része, és ha az univerzumot zárt térként értelmezzük, akkor vannak olyan univerzumok, amelyek ugyanolyan vákuumot mutatnak, mint a miénk, egy hatalmas készlet … A legkisebb valószínűség valahol realizálódik, ami meglepett nézőt eredményez.
Ez a két véglet sokat jelent az univerzumban elfoglalt helyünk szempontjából. Mindenesetre egyedül vagyunk. De ha az élet tucat fényév távol van tőlünk, akkor ez a technológiai magány, amelyet a fejlődés és az évezredes türelem legyőz. Ha Kunin értékelése helyes, ez egy alapvető magány, amelyet semmivel sem lehet legyőzni. Akkor a földi élet egyedülálló jelenség az univerzum okozati összekapcsolódásában. Az egyetlen és legértékesebb. Ez fontos az emberiség jövőbeli stratégiája szempontjából. Az első esetben a stratégia alapja a keresés. A második esetben - vetés (létezik még egy ilyen kifejezés a "irányított panspermia"), amely magában foglalja a megfelelő talaj keresését is.
Mindez megérdemli a vitát. Van-e hézag a Kunin érvelésén keresztül? Vannak olyan mechanizmusok, amelyek észlelhetők az RNS-replikátor "redukálhatatlan komplexitásának" megkerülésével? Valóban ez megbocsáthatatlan? Stb.
Megkérdeztük több biológus véleményét.
Alexander Markov, Ph. D. biol. tudományok, vezetett. tudományos. SOTR. RAS Paleontológiai Intézet, vezetője. Moszkvai Állami Egyetem Biológiai Kar Tanszék:
Kunin Jevgenyij értékelése, amely azt sugallja, hogy reménytelenül egyedül vagyunk az univerzumban, egy kulcsfontosságú feltételezésen alapul. Kunin úgy vélte, hogy az RNS replikációs folyamatának (és ezzel együtt a darwini evolúciónak; logikusnak tekinteni ezt a pillanatot az élet eredeteként) logikusnak kell lennie, hogy pusztán véletlenül - a polimerizáció (például ásványi mátrixok) ribonukleotidok véletlenszerű kombinációjának eredményeként - megjelent egy RNS-polimeráz aktivitással rendelkező ribozim, azaz egy hosszú RNS-molekula, amelynek nagyon határozott (és nem csak egy) nukleotidszekvenciája van, és ennek köszönhetően képes hatékonyan katalizálni az RNS replikációját.
Ha nincs más út, újabb „belépés” az élők világába az élettelen anyag világából, akkor Kuninnak igaza van, és feladnunk kell a reményt, hogy a világegyetemen kívül bármilyen életet megtalálhatunk az Univerzumban. Feltételezhető, hogy mindez nem egyetlen, nagyon hatékony polimerázzal kezdődött, hanem például egy kis, hatástalan polimerázok és ligázok egy bizonyos közösségével (ribozimokkal, amelyek képesek rövid RNS molekulákat hosszabbá varrni): ez valószínűleg enyhébbé teszi az értékelést, de alapvetően nem változtatja meg a helyzetet. Mivel az első replikátor még mindig nagyon összetett volt, és a darwini evolúció segítsége nélkül kellett volna megjelennie - valójában véletlenül.
Megfelelő alternatíva a nem enzimatikus RNS replikáció (NR RNS): egy olyan eljárás, amelynek során az RNS molekulákat replikálják komplex ribozimek vagy protein enzimek támogatása nélkül. Létezik egy ilyen eljárás, amelyet Mg2 + ionok katalizálnak, de túl lassan és pontatlanul megy - legalábbis olyan körülmények között, amelyeket a kutatók ideje kipróbálni.
Van azonban remény abban, hogy ennek ellenére sikerül néhány valószínűsíthető körülményt találni (amelyek elvileg létezhetnek bizonyos bolygókon), amikor az NR RNS elég gyorsan és pontosan megy. Talán ehhez valamilyen viszonylag egyszerű katalizátort igényel, amelyet abiogen módon szintetizálni lehet. Lehetséges, hogy az egyszerű abiogenikus peptidek, amelyekben számos negatív töltésű aszparaginsavmaradék visszatartja magnéziumionokat, katalizátorként működhetnek: a protein-RNS-polimerázok hasonló aktív központokkal rendelkeznek, és ezt a lehetőséget most vizsgálják.
A hatékony NR RNS lehetőségének kérdése alapvető fontosságú az élet eredete valószínűségének felmérése szempontjából. Ha lehetséges az NR RNS, akkor a megfigyelhető univerzumban nagyon sok élő bolygó lehet. A két forgatókönyv közötti alapvető különbségeket - a lehetséges és lehetetlen NR RNS-ekkel - a táblázat mutatja. Ha lehetséges az NR, akkor a darwini evolúció szinte közvetlenül az első rövid RNS-molekulák megjelenése után kezdődhet meg. A szelektív előnyt azoknak az RNS-molekuláknak kellett volna elérniük, amelyek a HP segítségével hatékonyabban szaporodtak. Ezek lehetnek például olyan palindromos ismétlésekkel rendelkező molekulák, amelyek önmagukban primerként is szolgálhatnak - "replikáció" magjai; A palindromok háromdimenziós szerkezetekre hajlamosak - "hajcsavarok", ami növeli annak a valószínűségét, hogy az RNS-molekulában megjelennek a katalitikus tulajdonságok. Mindenesetre, utánaA darwini evolúció kezdetén az élet további fejlődését nem csak a véletlen határozta meg, hanem a törvény is.
Az élet eredete valószínűségének (gyakoriságának) becslései e két forgatókönyv szerint hatalmas számú megrendeléssel különböznek egymástól (bár természetesen senki nem fog pontos adatokat megadni). Fontos megjegyezni, hogy ha az élet "Kunin szerint" származik, vagyis egy hatékony ribozim-polimeráz véletlenszerű összeállítása miatt, akkor a komplementaritás elve (a nukleotidok specifikus párosítása), amelyen az RNS reprodukciós és fejlődési képessége, egyfajta "zongoranak bizonyul a bokrokban"”, Amelynek semmi köze sincs ahhoz a tényhez, hogy olyan hatalmas mennyiségű RNS-molekula halmozódott fel a bolygókon, hogy az egyik bolygón véletlenül megjelent egy RNS-polimeráz-aktivitású ribozim. Ha az élet "Shostak szerint" merült fel (Jack Shostak Nobel-díjas most aktívan tanulmányozza az NR RNS-t, és úgy véli, hogy ez a folyamat az élet eredete rejtélyének kulcsa),akkor a komplementaritás nem "zongora a bokorban" volt, hanem a kezdetektől fogva működött. Ez az élet egészének forgatókönyvét sokkal vonzóbbá és logikusabbá teszi. Fogadok Shostakra.
Így most minden a prebiotikus kémia területén működő szakemberek sikerétől függ. Ha reális feltételeket találnak, amelyekben az NR RNS jól megy, akkor esélyünk van arra, hogy más bolygókon is életet találjunk. És ha nem, akkor … tovább kell vizsgálnunk.
Armen Mulkidzhanyan, Dr. biol. Sci., Osnabrücki Egyetem (Németország), vezette. tudományos. SOTR. MSU:
Nehéz vitatkozni azzal a ténnyel, hogy az élet régen keletkezett és a fiatal Földön. A föld chritrit kőzetekből áll, mint például a meteoritok. Ezeknek a kőzeteknek a Föld kialakulása során történő hevítése a chritritekkel behozott víz olvadását okozta. A víz és egy melegített, redukált kőzet kölcsönhatása révén elektronok felszabadulásához, hidrogén képződéséhez és a szén-dioxid (CO2) redukciójához vezettek különféle szerves vegyületekké. Hasonló folyamatok továbbra is zajlanak a geotermikus aktivitás területein, például geotermikus mezőkben, de alacsony intenzitással. Tehát nagy mennyiségű szerves anyag képződése várható más csillagok fiatal bolygóin. Az élet kialakulásának valószínűsége ebben az esetben a földi élet fejlődésének figyelembevételével becsülhető meg.
Az első két milliárd évben csak a mikrobák éltek a Földön. Így folytatódhatott volna, de körülbelül 2,5 milliárd évvel ezelőtt a fotoszintetikus baktériumok megtanultak a fény energiáját a víz bomlására. A fotoszintézis eredetileg a felesleges elektronok „lerakódásának” csillapított geokémiai folyamatainak pótlására alakult ki. A fotoszintézis során a fény energiáját különféle vegyületek oxidálására használják, vagyis az elektronokat tőlük távolítják el, ezen elektronok fotoaktiválására és végül a szén-dioxid szerves vegyületekké történő redukciójára szolgálnak. A vízbomlási rendszer az egyes baktériumokban megőrzött egyszerűbb fotoszintetikus enzimek fokozatos fejlődésének eredményeként jött létre. Számos nagyon valószínűsíthető forgatókönyv létezik arra vonatkozóan, hogy az enzimek, ha fényt és klorofilt használnak, először oxidálják a hidrogén-szulfidot (és még ma is néhány ember megteszi),mivel a közegben lévő hidrogén-szulfid kimerült, az elektroneket vas-vasionokból, majd mangán-ionokból vettük. Ennek eredményeként valamilyen módon megtanultak bontani a vizet. Ebben az esetben a vízből eltávolított elektronok a szerves anyag szintéziséhez vezettek, és az oxigén melléktermékként szabadul fel. Az oxigén nagyon erős oxidálószer. Meg kellett védenem magam ellen. A többsebességűség, a melegvérűség és végső soron az intelligencia mind a légköri oxigén általi oxidáció elleni védelem különböző szakaszai.melegvérűség és végső soron az oka - ezek mind a légköri oxigén általi oxidáció elleni védelem különböző szintjei.melegvérűség és végső soron az oka - ezek mind a légköri oxigén általi oxidáció elleni védelem különböző szintjei.
A vízbomlás egy egyedi katalitikus központban történik, amely négy mangánatomot és egy kalciumatomot tartalmaz. Ebben a reakcióban, amelyhez négy fénykvantum szükséges, két vízmolekula (2H2O) egyszerre bomlik, hogy egy oxigénmolekulát (O2) képezzen. Ehhez négy fénykvantum energiája szükséges. A mangán atomokon, három fénykvantum abszorpciójára reagálva, három elektronkiürülés ("lyuk") halmozódik fel egymás után, és csak a negyedik fénykvantum felszívásakor mindkét vízmolekula oxidálódik, a lyukakat elektronokkal töltik meg, és oxigénmolekulát képeznek. Bár a mangán klaszter felépítését a közelmúltban nagy pontossággal határozták meg, mégsem értik teljesen a négyütemű eszköz működését. Az sem világos, hogyan és miért a katalitikus központban, ahol primitív fotoszintetikus baktériumokbana mangánionokat oxidáltuk, négy atomja kalciumatommal kombinálva egy klaszterré, amely képes a víz bontására. A víz oxidációjában való klorofill-részvétel termodinamikája szintén rejtélyes. Elméletileg a megvilágítás alatt álló klorofill oxidálhatja a hidrogén-szulfidot, a vasat és a mangánt, de a vizet nem. Oxidálódik. Általában ez olyan, mint egy darázs: "Az aerodinamikai törvények szerint egy darázs nem tud repülni, de nem tud róla, és csak ezért repül."
Nagyon nehéz felmérni a vízbomlási rendszer valószínűségét. De ez a valószínűség nagyon kicsi, mivel 4,5 milliárd év alatt egy ilyen rendszer csak egyszer alakult ki. Nincs különösebb szükség rá, és anélkül a mikrobák virágznának a Földön, és belekerülnek a geokémiai ciklusokba. Ezenkívül az oxigénnek a légkörben való megjelenése után a mikrobiális bioszféra nagy részének el kellett volna pusztulnia, vagy pontosabban meg kell égetnie - a szerves anyag és az oxigén kölcsönhatása égés. Csak a mikrobák maradtak életben, miután megtanultak lélegezni, vagyis gyorsan visszaállítják az oxigént a vízbe közvetlenül a külső héjukon, megakadályozva azt belülről, valamint a fennmaradó néhány oxigénmentes ökológiai fülke lakói.
Ez a történet példaként szolgálhat egy viszonylag új (körülbelül 2,5 milliárd évvel ezelőtti) és egy viszonylag érthető eseményre, amely az élő rendszerek összetettségének hirtelen növekedéséhez vezetett. Az egész a fotoszintetikus enzimek fokozatos változásaival kezdődött. Aztán volt egy egyszeri és nagyon nem triviális evolúciós találmány (mangán-kalcium klaszter), amely valószínűleg nem volt. Az ezt követő óriási változások reakciót jelentettek a "mérgező" oxigén megjelenésében a légkörben: A darwini szelekció teljes erővel bekapcsolódott, meg kellett tanulnom mélyebben lélegezni és mozgatni az agyam.
Összességében egy olyan folyamat zajlik le, amely három szakaszban zajlik: (1) fokozatos változások - (2) egyszeri valószínűtlen esemény - (3) további fejlődés, de eltérő szinten vagy eltérő körülmények között. Ez a séma Severtsov aromorfózisok klasszikus sémájának molekuláris analógjának tekinthető.
Ha megvizsgáljuk az oxigén utáni evolúciót, akkor azonosíthat még néhány ilyen valószínűtlen egyszeri eseményt, amely megváltoztatta az evolúció menetét. Ez egy komplex eukarióta sejt "összeszerelése", érrendszeri növények megjelenése és különféle "áttörések" az állatok evolúciójában, amelyekről valójában Severtsov írt.
Az élet megjelenése, amelyet az RNS világhipotézise keretében az RNS-molekulák önreprodukciós együtteseinek (replikátoroknak) megjelenéseként értünk, szintén háromlépcsős folyamatnak tekinthető.
1) Előkészítő szakasz: Az RNS-t alkotó ribonukleotidok képesek spontán módon "összegyűlni" egyszerű molekulákból, például cianidból vagy formamidból ultraibolya (UV) fény hatására. Rengeteg volt a fiatal Földön; a légkörben még nem volt ultraibolya elnyelő ózon, mivel nem volt oxigén, lásd fent. Ahogyan Pouner és Saderland (a Manchester University) megmutatták, a speciális, „aktivált” ciklikus formában lévő nukleotidokat „szelektáljuk” ultraibolya fényben; ezek a nukleotidok képesek spontán módon RNS-láncokat képezni. Sőt, a kettős, Watson-Crick RNS láncok szignifikánsan jobban ellenállnak az UV sugárzásnak, mint az egyesek - ezt az eredményt Kunin Evgeny írta le 1980-ban legelső kiadott munkájában. Vagyis a fiatal Földön az "extra" elektronok áramlása miatt sokféle szerves molekula képződhet,de a kemény napsugárzás hatására elsősorban RNS-szerű molekulák, lehetőleg spirális struktúrákba tekerve maradtak fenn.
2) Egyszerû, valószínûtlen esemény: több RNS-szerû molekula együttese elkezdett lemásolni (milliárd évvel késõbb hasonló önmásoló RNS-együtteseket kaptak RNS-szelekcióval laboratóriumi körülmények között).
3) Későbbi fejlődés: Az RNS replikátorok egymással versenyeznek az erőforrásokért, fejlődnek, egyesülnek nagyobb közösségekbe stb.
Ennek a hipotetikus séma hátránya, hogy sem az RNS replikátorok eredetének molekuláris részletei, sem a kiválasztásukhoz hozzájáruló természetes tényezők nem ismertek. Reményt ad az a tény, hogy a következő legfontosabb (és viszont) evolúciós esemény, nevezetesen a riboszómák megjelenése, a fehérje szintézis gépei, a molekuláris részletek rekonstruálásra kerültek. Ezt négy laboratóriumban különféle módszerekkel hajtották végre; a rekonstrukciók eredményei nagyon hasonlóak. Röviden: a modern, nagyon összetett riboszómák őse két RNS hurokból álló konstrukció volt, amelyek mindegyike 50-60 ribonukleotidot tartalmaz, és amely képes két aminosavat peptidkötéssel kombinálni. A kéthurkos struktúrától a modern riboszómáig tartó köztes szakaszokat Konstantin Bokov és Sergey Stadler (Montreali Egyetem) részletesen követte,Nobel-díjas Ada Yonath és munkatársai (Weizmann Intézet), George Fox és munkatársai (Houstoni Egyetem), Anton Petrov és munkatársai (a Grúzia Egyetem).
A riboszóma, amely eleinte volt egy katalitikus RNS alegység, fokozatosan bonyolultabbá vált, és méretét megnövekedett, mindeközben egy véletlenszerű aminosav-készletből szintetizálva a fehérje szekvenciákat. Csak evolúciójának utolsó szakaszaiban egyesült egy másik RNS-molekulával, amely a riboszóma kis alegységé vált, és megkezdődött a kódolt fehérje szintézis. Így a genetikai kód kialakulása valószínűtlen evolúciós esemény, amely külön esik a riboszómális protein szintézis kialakulásától.
Valószínűleg a további kutatások lehetővé teszik mind a replikátorok megjelenésének, mind az egyéb valószínűtlen események rekonstruálását, például az első sejtek megjelenésével, az első sejtek és a vírusok közötti géncserével kapcsolatos eseményeket stb.
Visszatérve a valószínűségekkel kapcsolatban feltett kérdésekhez: Részletes megfontolásaink azt mutatják, hogy a földi élet fejlődése nem egy „teljesen hihetetlen véletlen”, hanem sok egymást követő, rendkívül valószínűtlen esemény.
A szerves anyag hatékony előállítása valószínűleg más fiatal bolygókon zajlott. De ez nem feltétlenül vezette az élet megjelenését. Ha az önreplikáló RNS együttes nem gyűlt volna össze a Földön, akkor nem lenne élet. A szerves anyag termelése fokozatosan elhalványul, és a Föld hasonló lesz a Marshoz vagy a Vénuszhoz.
De még akkor is, ha más bolygókon megjelenik az élet, ez az élet bármilyen kezdeti szakaszban "elakadhat", és annak valószínűsége, hogy örökké megmaradjon egy primitív fejlettségi szintnél, összehasonlíthatatlanul nagyobb, mint a következő lépés felmászásának és továbblépésének a valószínűsége.
Ezért a bölcs idegenekkel való találkozás valószínűsége egy másik bolygón mérhetetlenül alacsonyabb, mint egy egyszerű, de élő iszapba való bejutás esélye (és ez az, ha nagyon szerencsés vagy). Az a valószínűsége, hogy valahol oxigén él, szintén mérhetetlenül kicsi: a víz bomlása oxigén képződéséért nagyon nem triviális négyelektron reakció.
Tehát bármilyen stratégia felépítése az idegen intelligencia megtalálásának reményében egyszerűen nem túl okos. Az a tény, hogy vannak (egyelőre) intelligens lények a Földön, nagyon nagy siker. Ezért sokkal értelmesebb, ha a „meglévő intelligens élet” „alternatív repülőtereinek” létrehozásába fektetünk be arra az esetre, ha a természet kudarcot vall, vagy maguk az elme hordozói kudarcot vallnak. Ez azt jelenti, hogy szükség van egy tartalék Földre, vagy még jobb, ha néhányra.
Kunin Jevgenyia vezette. tudományos. SOTR. Nemzeti Biotechnológiai Információs Központ, az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémia tagja:
Nagyon rövid megjegyzésekre korlátozhatom magam, mivel teljes mértékben egyetértek mindennel, amit Alexander Markov mondott … természetesen a következtetések kivételével. Valójában az élet kialakulásának korlátozó stádiuma a ribozim-polimeráz molekulák spontán kialakulása az önmásolás kellően magas sebességével és pontosságával. Egy ilyen esemény valószínűsége eltűnően kicsi. Jelentősen növeli azt a folyamatot, amely lehetővé teszi az evolúció lehetőségét ilyen ribozimok részvétele nélkül, egy sokkal egyszerűbb rendszerben. Az Alexander nem enzimatikus replikációja jó jelölt egy ilyen eljáráshoz. Az egyetlen probléma az, hogy a kémiától és a termodinamikától kezdve minden, amit tudok, nincs esély arra, hogy ezeket a reakciókat a hosszú molekulák kellően pontos replikációjának szintjére hozzuk. A nagyon rövid oligonukleotidok replikációja nagyon érdekes lenne, mint egy lehetséges közbenső lépés, de nem növeli jelentősen a valószínűségét. Így a következtetésem változatlan: az élet megjelenése rendkívül valószínűtlen eseményeket igényel, ezért egyedül vagyunk univerzumunkban (a több világegyetem kérdését itt nem kell megvitatni). Nem csak intelligens lények vagyunk, hanem tágabb értelemben az élő lények is.
Fontos megjegyezni az alábbiakat: az élet bekövetkezésének rendkívül alacsony valószínűsége egyáltalán nem jelenti azt, hogy mindez csodával történt. Éppen ellenkezőleg, ezek mind normál kémiai reakciók sorozatát képezik, csak nagyon alacsony valószínűségű szakaszokat tartalmaznak. Következésképpen az élet kialakulását valamilyen módon elősegítő mechanizmusok vizsgálata nemcsak értelmetlen, hanem rendkívül fontos és érdekes. Egyelőre nem látható (még), hogy ez jelentősen megnövelheti a valószínűséget, de az események forgatókönyvének létrehozása segíthet.
Nos, kvázi-filozófiai, de véleményem szerint releváns megfontolással fejezem be. Az élet megjelenésének rendkívül alacsony valószínűsége megsérti a középszerűség elvét: a bolygónkon bekövetkezett események kivételesek, sőt az univerzumban is egyediek. A középszerűség elve ebben az esetben elveszíti az antropikus elvét: bármennyire is hihetetlen volt az élet kialakulása, az intelligens lények és csak a sejtek létezésének feltétellel valószínűsége pontosan egyenlő 1-gyel.
Mihail Nikitin, kutató SOTR. Evolúciós Biokémiai Tanszék, Fizikai-kémiai Biológiai Kutatóintézet. A. N. Belozersky Moszkvai Állami Egyetem:
Számomra úgy tűnik, hogy a baktériumok komplexitásának szintje elterjedt az univerzumban, de soksejtű állatok és potenciálisan intelligens lények kialakulása sokkal kevésbé valószínű.
Miért gondolom, hogy a baktériumok élete nagyon valószínű?
Kunin érvelése azon ribozimok-replikázok mesterséges kiválasztásával kapcsolatos kísérleteken alapszik, amelyek másolják az RNS molekulákat és potenciálisan képesek másolni magukat. Mindezek a ribozimok 200 nukleotid hosszúságúak, és valószínűséggel véletlenszerű öngyűjtés útján állíthatók elő azokhoz 4200-ig. Ezekben a kísérletekben azonban nem vették figyelembe számos olyan fontos tényezőt, amelyek egyrészt rövidebb és egyszerűbb ribozimekkel biztosíthatják a replikációt, másrészt a replikáció megkezdése előtt közvetlen öngyűjtés a strukturált RNS-ek felé, amelyek képesek ribozimként működni. Ezen tényezők egy részét már más szerzők megnevezték: Shostak nem enzimatikus replikációja, kiválasztás önfelszívódásra Markov „palindromok világában”, az UV-rezisztencia kiválasztása, amely az RNS öngyűjtését a Mulkidzhanyan által javasolt hajtűszerkezetek felé irányítja. Hozzáteszem ehhez a listához ásványi szubsztrátumokat és "hőcsapdákat" (keskeny pórusok hőmérsékleti gradienssel), amelyek megkönnyítik az RNS másolását. Továbbá, mivel egy egyszerű önreplikáló genetikai rendszerünk van, a nagy valószínűséggel kialakuló darwini evolúció alapjaként gyorsan baktériumsejtet vagy hasonlót hoz létre - olyan sejtmembránnal, amely állandó sótartalmat tart fenn a sejtben.
Miért gondolom, hogy az élet egyszerű sejtekről a többsejtű állatokra való evolúciója nagyon valószínűtlen? Két szempont van itt, az egyik geológiai, a másik tisztán biológiai. Kezdjük az elsővel.
A paleontológiában megbízhatóan megállapították, hogy az organizmusok fejlődése nagyon egyenetlen. A válságok és forradalmak váltakozva állnak fenn, néha nagyon hosszúak. A stazio leghosszabb idejét "unalmas milliárdnak" nevezték, és a Proterozoikum legnagyobb részén tartott - körülbelül 2 és 0,8 milliárd évvel ezelőtt. Ezt előzte meg az oxigén megjelenése a légkörben, az eukarióta sejtek megjelenése és a globális Huron-leengedés, és ezzel a Föld története során a legnagyobb Sturt-jegesedéssel, az oxigéntartalom szinte modern értékekre történő növelésével és a többsejtű állatok megjelenésével fejeződött be. Az archeai eonban az evolúció viszonylag lassú volt a 3,5 és 2,5 milliárd évvel ezelõtt, mind az elõzõ katoliciai eonhoz képest (az élet megjelenésének ideje és a késõi meteorit bombázás), mind az azt követõ oxigénforradalomhoz képest. Ennek az egyenetlenségnek az oka nem teljesen tisztázott. Személy szerint meggyőzőnek tűnik, hogy az „oxigénforradalom” (az oxigént termelő ciánbaktériumok tömeges elterjedése) az óceánvízben lévő redukált (vas) vastartalék kimerülésével járt. Mindaddig, amíg elegendő vas volt az óceánban, a mikrobák ott egyszerűbb és biztonságosabb vasoxidáló fotoszintézissel virágoztak. Nem az oxigén szabadul fel benne, hanem a vas-oxid vegyületei - magnetitok és hematitok -, amelyek az Archean tengerpartján lerakódtak. Az új vas szállítása a tengerbe (főleg az alsó részben található hidrotermális forrásokból) csökkent, amikor a bolygó geológiai aktivitása elmúlt, és az erőforrásválság végül a fotoszintézisű mikrobákat arra kényszerítette, hogy az oxigén fotoszintézis komplexebb technológiájára váltsanak. Hasonlóképpen,a „unalmas milliárd” oka lehet a folyamatos oxigénfogyasztás a különféle ásványok oxidációjához a szárazföldön, ami nem teszi lehetővé az oxigéntartalom 1-2% fölé történő emelését. A proterozoikus tengeri üledékekben sok nyom van a szulfidércek szárazföldi oxidációjáról, amelyek miatt a folyók szulfátokat, arzént, antimonot, rézet, krómot, molibdént, uránt és más elemeket szállítottak az óceánba, amelyek az archeai-óceánban szinte hiányoztak. A késő proterozoikus válság globális jégkockázatokkal, az oxigéntartalom gyors növekedésével és a többsejtű állatok megjelenésével a könnyen oxidálódó ásványok kimerülését okozhatta a földön.aminek eredményeként a folyók szulfátokat, arzént, antimonot, rézet, krómot, molibdént, uránt és más elemeket szállítottak az óceánba, amelyek az archeai-óceánban szinte hiányoztak. A késő proterozoikus válság globális jégkockázatokkal, az oxigéntartalom gyors növekedésével és a többsejtű állatok megjelenésének oka a könnyen oxidálódó ásványok kimerülése a földön.aminek eredményeként a folyók szulfátokat, arzént, antimonot, rézet, krómot, molibdént, uránt és más elemeket szállítottak az óceánba, amelyek az archeai-óceánban szinte hiányoztak. A késő proterozoikus válság globális jégkockázatokkal, az oxigéntartalom gyors növekedésével és a többsejtű állatok megjelenésének oka a könnyen oxidálódó ásványok kimerülése a földön.
Így a két kulcsfordulat (oxigén fotoszintézis és többsejtű állatok) megindulásának időzítését valószínűleg a biológiai (fotoszintézis) és a geológiai (a vas és más oxidálódó anyagok hidrotermikus szellőzőnyílásokon és földi vulkánok általi felszabadulása) egyensúlya határozta meg. Valószínű, hogy más bolygókon ezek a forradalmak sokkal később érkeznek. Például egy hatalmasabb bolygó (szuper föld) lassabban veszíti el a geológiai aktivitását, hosszabb ideig engedi a vasat az óceánba, és milliárd évvel késleltetheti az oxigénforradalmat. A vörös törpék lakható övezetében lévő bolygók kevés látható fényt kapnak a fotoszintézis céljára, és bioszféráik szintén veszélyeztetik, hogy beragadjanak egy oxigénmentes szakaszba. A vízmennyiség a bolygón szintén fontos. Ha az egész bolygót egy mély óceán borítja, akkor hiányzik a foszforból,elsősorban szárazföldi vulkánokból származik, és ha kevés víz, akkor a fotoszintézisű mikrobák számára rendelkezésre álló óceáni terület szintén kicsi (a többsejtű növények megjelenése előtt a szárazföldi ökoszisztémák termelékenysége elhanyagolható volt a tengerekhez képest). Vagyis rengeteg oka van annak, hogy a bioszféra elakadhat az oxigénmentes mikrobiális szakaszban, és nem alakulhat ki állatokká. A fejlődés ideje egyébként korlátozott: a csillagok fényessége az idő múlásával növekszik, és a Föld 1,5–2 milliárd év alatt visszafordíthatatlanul felmelegszik, óceánjai elpárolognak, és a növekvő üvegházhatás a második Vénuszré változtatja. Vörös törpékben a fényesség lassabban növekszik, de bolygóik lakhatatlanná válhatnak a mágneses mező eltűnése és az azt követő víznek az űrbe történő elvesztése miatt, amint a Marson történt.a fotoszintézisű mikrobák számára elérhető óceán területe szintén kicsi lesz (a többsejtű növények megjelenése előtt a szárazföldi ökoszisztémák termelékenysége elhanyagolható volt a tengerekhez képest). Vagyis rengeteg oka van annak, hogy a bioszféra elakadhat az oxigénmentes mikrobiális szakaszban, és nem alakulhat ki állatokká. A fejlődés ideje egyébként korlátozott: a csillagok fényessége az idő múlásával növekszik, és a Föld 1,5–2 milliárd év alatt visszafordíthatatlanul felmelegszik, óceánjai elpárolognak, és a növekvő üvegházhatás a második Vénuszré változtatja. Vörös törpékben a fényesség lassabban növekszik, de bolygóik lakhatatlanná válhatnak a mágneses mező eltűnése és az azt követő víznek az űrbe történő elvesztése miatt, amint a Marson történt.a fotoszintézisű mikrobák számára elérhető óceán területe szintén kicsi lesz (a többsejtű növények megjelenése előtt a szárazföldi ökoszisztémák termelékenysége elhanyagolható volt a tengerekhez képest). Vagyis rengeteg oka van annak, hogy a bioszféra elakadhat az oxigénmentes mikrobiális szakaszban, és nem alakulhat ki állatokká. A fejlődés ideje egyébként korlátozott: a csillagok fényessége az idő múlásával növekszik, és a Föld 1,5–2 milliárd év alatt visszafordíthatatlanul felmelegszik, óceánjai elpárolognak, és a növekvő üvegházhatás a második Vénuszré változtatja. Vörös törpékben a fényesség lassabban növekszik, de bolygóik lakhatatlanná válhatnak a mágneses mező eltűnése és az azt követő víznek az űrbe történő elvesztése miatt, amint a Marson történt.hozzáférhető a fotoszintézisű mikrobákhoz (a többsejtű növények megjelenése előtt a szárazföldi ökoszisztémák termelékenysége elhanyagolható volt a tengerekhez képest). Vagyis rengeteg oka van annak, hogy a bioszféra elakadhat az oxigénmentes mikrobiális szakaszban, és nem alakulhat ki állatokká. A fejlődés ideje egyébként korlátozott: a csillagok fényessége az idő múlásával növekszik, és a Föld 1,5–2 milliárd év alatt visszafordíthatatlanul felmelegszik, óceánjai elpárolognak, és a növekvő üvegházhatás a második Vénuszré változtatja. Vörös törpékben a fényesség lassabban növekszik, de bolygóik lakhatatlanná válhatnak a mágneses mező eltűnése és az azt követő víznek az űrbe történő elvesztése miatt, amint a Marson történt.hozzáférhető a fotoszintézisű mikrobákhoz (a többsejtű növények megjelenése előtt a szárazföldi ökoszisztémák termelékenysége elhanyagolható volt a tengerekhez képest). Vagyis rengeteg oka van annak, hogy a bioszféra elakadhat az oxigénmentes mikrobiális szakaszban, és nem alakulhat ki állatokká. A fejlődés ideje egyébként korlátozott: a csillagok fényessége az idő múlásával növekszik, és a Föld 1,5–2 milliárd év alatt visszafordíthatatlanul felmelegszik, óceánjai elpárolognak, és a növekvő üvegházhatás a második Vénuszré változtatja. Vörös törpékben a fényesség lassabban növekszik, de bolygóik lakhatatlanná válhatnak a mágneses mező eltűnése és az azt követő víznek az űrbe történő elvesztése miatt, amint a Marson történt. A fejlődés ideje egyébként korlátozott: a csillagok fényessége az idő múlásával növekszik, és a Föld 1,5–2 milliárd év alatt visszafordíthatatlanul felmelegszik, óceánjai elpárolognak, és a növekvő üvegházhatás a második Vénuszré változtatja. Vörös törpékben a fényesség lassabban növekszik, de bolygóik lakhatatlanná válhatnak a mágneses mező eltűnése és az azt követő víznek az űrbe történő elvesztése miatt, amint a Marson történt. A fejlődés ideje egyébként korlátozott: a csillagok fényessége az idő múlásával növekszik, és a Föld 1,5–2 milliárd év alatt visszafordíthatatlanul felmelegszik, óceánjai elpárolognak, és a növekvő üvegházhatás a második Vénuszré változtatja. Vörös törpékben a fényesség lassabban növekszik, de bolygóik lakhatatlanná válhatnak a mágneses mező eltűnése és az azt követő víznek az űrbe történő elvesztése miatt, amint a Marson történt.
A második szempont az eukarióták - sejtmaggal rendelkező sejtek megjelenésére vonatkozik. Az eukarióta sejtek sokkal nagyobb és összetettebbek, mint a baktériumok és az archaea sejtjei, és később jelentkeztek, valószínűleg az "oxigénforradalom" során. Az eukarióta sejt kiméraként jelenik meg egy régészeti sejtből, egy benne letelepedett szimbiotikus baktériumból és esetleg egy vírusból, amely fertőzte őket (vagy akár egynél többet is). Az eukarióták genomjának felépítése egyértelmûen azt mutatja, hogy korai evolúciójuk nem a természetes szelekciónak köszönhetõ, hanem sok tekintetben annak ellenére. Kis populációkban a szelekció nem túl hatékony, és a géneltolódás és más tisztán véletlenszerű folyamatok miatt enyhén ártalmas tulajdonságok rögzülhetnek. Ezt részletesebben leírja a Kunin véletlen logikája megfelelő fejezete és javasoljahogy az eukarióták kialakulása valószínűtlen még egy megfelelő környezetben is (baktériumok bioszféra belépése az oxigénfordulatba). Legalább a baktériumok és az archaea közötti intracelluláris szimbiózis gyakorlatilag ismeretlen - bár a baktériumok könnyen leülepednek az eukarióta sejtekben.
Összegzés: Úgy gondolom, hogy a leírt tényezők kombinációja ahhoz a tényhez vezet, hogy galaxisunkban több millió bolygó lesz baktériumélettel és sokkal kevesebb (valószínűleg csak néhány) - eukarióta és többsejtű komplexitású élettel.
Boris Stern utólevele
Néhány szó a beszélgetés befejezéséhez. Valószínű, hogy Kunin Jevgenyij nagy mértékben alábecsülte az élet eredetének valószínűségét megfelelő körülmények között. Ugyanakkor ezt az értékelést komolyan kell venni. Ha 900 nagyságrenddel tévedett, akkor semmit sem változtat meg: mindannyian azonosak vagyunk az Univerzum horizontján, ahol csak körülbelül 1020-1021 megfelelő bolygó van. Még ha a beszélgetés többi résztvevőjének is igaza van, és a természet mindenféle trükköje, mint például a nem enzimes replikáció, az élet eredetét többé-kevésbé valószínűvé teheti, akkor ez egy nagyon primitív élet lesz, az esetek túlnyomó többségében nem lesz képes magasabb szintű fejlődésre ugrani. Két panelist írt erről fekete-fehérben. Ez az egész Fermi paradoxon.
Ennélfogva legalább két fontos szervezeti következtetés következik. Először: A fejlett élet a legritkább és legértékesebb jelenség az univerzumban. Ezért lásd Armen Mulkidzhanyan megjegyzésének utolsó bekezdését: az emberiségnek nemes teljes célja van - ennek a jelenségnek a terjedése. Külön beszélünk e cél elérésének lehetőségeiről és módszereiről.
A második szervezeti következtetés: ennek az életnek a megsemmisítése galaktikus vagy akár kozmológiai lépték helyrehozhatatlan vesztesége lesz. Ezt figyelembe kell venni a „sólymok” és a politikusok saját értékelésében, akik hajlandóak nukleáris zsaroláshoz folyamodni, hogy felfújják saját „nagyságukat”. Ugyanez vonatkozik az ellenőrizetlen fogyasztás civilizációjára.
Szerzők: Boris Stern, Alexander Markov, Armen Mulkidzhanyan, Jevgeny Kunin, Mihhail Nikitin