Господин Свещаров
Биологичен калейдоскоп (2)

Гигантски молекули в междузвездното пространство. Може ли да се засее Космосът? Случаен „дует“ ли е възникването на живота върху Земята?

През последните десетина години астрохимиците откриха в междузвездните пространства над 50 молекули, някои от които не се срещат на Земята. Това стана с помощта на свръхчувствителните спектроскопски регистриращи устройства, монтирани към гигантските радиотелескопи. Новата радиоастрономическа техника позволи още през 50-те години да започне наблюдаване на спектралната линия с дължина на вълната 21 см, т.е. тази на водорода. Този елемент изпълва до 90% повечето от междузвездните облаци, поради което наблюдението на спектралните му линии позволява да се състави карта на междузвездната среда в нашата и външните на нея галактики.

Още през 1940 г. бяха наблюдавани във видимата част на спектъра на някои звезди молекули от вида CH, CH⁺ и CN. Най-много открития в тази област, и то буквално за няколко дена, бяха направени от радиоастрономите, когато през 1970 г. влязоха в действие първите регистриращи спектроскопски устройства с висока чувствителност в милиметровия обхват. Първо бяха открити радикалът OH, молекулите на водата и амоняка, след което се заредиха и много по-сложни молекули, като тези на формалдехида (H₂CO) или на етанола (C₂H₅OH). Някои от тези молекули, като тези на водата, амоняка и въглеродния окис, са твърде разпространени на нашата планета, докато други не могат да съществуват на нея при нормални условия. Такива са радикали като OH или CH или йони (молекули, от които е „избит“ един електрон) като HCO⁺ например. Както е известно, тези молекули са твърде реактивноспособни и затова в земни условия животът им е твърде кратък — те веднага се съединяват с първите срещнати молекули. В междузвездното пространство обаче подобни срещи са много редки, поради което радикали и йони в отделни участъци се срещат понякога в истинско изобилие.

През 1981 г. научното списание „Нейчър“ („Природа“) съобщи, че канадски радиоастрономи са уловили сигнали от най-голямата засега плаваща в междузвездното пространство молекула. Излъчването е констатирано в диапазона (дължина на вълната) 12,5 нанометра и говори за присъствие на огромни струпвания от молекули, съставени от 1 водороден, 11 въглеродни и един азотен атом. Радиосигналите идват от съзвездието Лъв, където и преди са откривани облаци от по-малки молекули. Новооткритото съединение има органичен характер със спрегнати тройни връзки H-C≡C-C≡C-C≡C-C≡C-C≡C-C≡N и е истински космически гигант. Дължината на молекулата му е 1,5 нанометра, а теглото — 147. С тези данни то застана начело в списъка от химични съединения, открити досега не само в междузвездното пространство (където по принцип не би трябвало да съществуват въобще стабилни химични връзки поради извънредно мощното ултравиолетово лъчение), но също така и сред органичните съединения, съставящи газовата обвивка на планетите.

Това съобщение отново разбуди духовете на учените и накара някои от тях да заговорят по-смело за идеята, че може би животът не се е зародил на Земята. Други две съобщения допълнително „подкладоха огъня“ — в списанието на Американското химическо дружество изследователи от Тексаския университет докладваха, че са получили 5 аминокиселини, а именно: аланин, глицин, серин, аспарагинова и глутаминова киселина, след като облъчили с ултравиолетова, а след това и със слънчева светлина смес от метан, амоняк и вода в присъствие на покрит с платина титанов двуокис. Както е известно, аминокиселините са основните строителни „тухлички“ на белтъците и са основни метаболити на живите организми.

В други опити успешно са били въвлечени в химична реакция върху стените на вакуумиран съд амонячни и водни молекули с пари от едноатомен и двуатомен въглерод. Реакцията протекла при температура –196°С и след приключването й в съда открили наличие на глицин, аланин, бета-аланин, N-метилглицин, серин и аспарагинова киселина.

Най-голяма изненада предизвика обаче едно друго предварително съобщение пак от същия университет, че откритата преди десетина години червена светлина, излъчвана от огромен облак от дълбините на Галактиката, се дължи на протичащ там химически процес. Заключението е направено въз основа на лабораторни опити, възпроизвеждащи условията в Космоса. Учените тълкуват тази червена светлина като пръв стадий на възбуждане, характерен при изграждането на сложни въглеродни съединения, някои от които могат да станат изходни продукти за получаването на аминокиселини. Или казано с други думи, щом в Космоса плават свободно над 50 представители на органични и неорганични молекули, защо там да няма и готови аминокиселини, т.е. готови строителни „тухлички“ за бъдещия органичен живот? Защитниците на теорията за извънземния произход на живота бяха така възбудени от последните открития, че веднага обявиха откриването на свободно плаващи в междузвездното пространство облаци от аминокиселини за въпрос само на време. Като пряко доказателство за твърденията си те сочат въглеродните хондрити — метеорити, в някои от които бе установено съдържание на аминокиселини. След като е доказано с абсолютна сигурност — казват те, че аминокиселините в метеоритите нямат земен произход, как са се появили, ако ги няма в Космоса? И не са ли те родоначалници на земния организмов свят?

Сред най-„запалените“ привърженици на хипотезата за космически произход на земния живот трябва да отбележим двойката Хойл-Вакрамасинге, която се отличава със забележително богата фантазия. Фред Хойл е директор на Института по теоретична астрономия към Кембриджския университет, а Чандра Вакрамасинге, роден в Шри Ланка, е директор на Института за фундаментални изследвания в родната си страна, понастоящем професор по приложна математика и астрономия в Уелския университет. Двамата известни учени допускат съществуването на облаци от изсушени и замразени живи структури — бактерии и вируси, които се носят в междузвездното пространство с космическия прах. Попаднали на подходяща планета, те бързо дават кълнове на жизнеспособни организмови форми. Ето накратко и същността на техните разсъждения.

Преди около 20 години Хойл и Вакрамасинге се заели с разгадаване природата на огромните прахови купове, които свободно плават в Космоса. Те отхвърлили предположението, че тези облаци са изградени предимно от ледени кристалчета, тъй като е трудно да се обясни присъствието им в райони, близки до горещите звезди-великани. Двамата учени предположили, че гранулите на междузвездния прах са всъщност графитни частици, изхвърлени от богати на въглерод звезди. Оказало се обаче, че графитът е „по-черен“ от космическия прах, независимо от това, че осветяваният от близките звезди прах отразява светлината не по-лошо от графита. Лансирана била догадката, че графитовите прашинки са покрити с други вещества. По-късно било изказано предположението, че праховите частици са може би полимеризирал формалдехид — едно сравнително често срещано в Космоса органично съединение. Обаче инфрачервеният спектър на формалдехидните полимери не съвпадал със спектъра на поглъщане на космическите облаци. Едва през 1977 година бил открит верният кандидат — целулозата, — съвпадението на спектрите било почти идеално.

Въз основа на това откритие Хойл и Вакрамасинге предположиха, че праховите облаци се състоят главно от микроорганизми. Според тях в газовия облак, от който се формират звездите, може да се зароди живот. Процесът на образуването на звездата продължава милиони години. В същото това време във външните зони на облака съществуват условия, напълно подходящи за зараждане и поддържане на живота — там е топло, без да е много горещо, има водни пари и капчици втечнена вода и разтворени в нея в газообразно състояние въглерод, водород, азот, кислород и сложни органични съединения. След пълното формиране на звездата или изхвърляне извън облака много от първичните живи клетки загинат, като силното ултравиолетово лъчение ги изгаря и превръща в миниатюрни графитни сферички. Авторите на хипотезата са убедени обаче в две неща: че не всички зародили се в Космоса, респ. в газовия облак микроорганизми умират — много от тях попадат на образувалите се в близост до звездата планети или се отнасят от кометите към съседни звездни системи. Освен това двамата учени смятат, че времето от близо 5 милиарда години, през което съществува нашата Земя, е съвършено недостатъчно за зараждането и образуването на земните организмови форми. Съвсем друга работа е, казват те, ако първите микроорганизми са попаднали на Земята от просторите на Космоса, където има достатъчно и място, и време за формирането на първичните генетични и останалите биологични механизми. А земната среда само е отбрала онова, което е имало шансове да просъществува в конкретните условия на планетата ни и е дало материал за по-нататъшно развитие.

Както може да се предположи, привържениците на теорията за чисто земния произход на живота съвсем не се предават. Защо, питат те, да не може върху огромната повърхност на Земята да се извършат с успех подобни процеси? Освен това те не протичат толкова отчайващо бавно, че да не им стигнат „някакви“ си 4–5 милиарда години. Предположенията за зараждане на свръхсложните молекули на живота — белтъците и нуклеиновите киселини, в условията на космическия мраз и чудовищни дози радиация звучат доста „екстравагантно“ най-вече в твърденията, че облаците междузвезден прах и газ служели като щит и не позволявали на космическото лъчение да извади „ножицата“ и да нареже създалите се химически връзки. Още по-съмнителни за много специалисти изглеждат и предположенията, че в тези облаци плътността на междузвездното вещество е достатъчно голяма, че атомите да започнат навързването си във вериги и да прерастват в молекули.

Разбира се, дискусията между „земните“ и „космическите“ съвсем не е приключена, макар духовете, общо взето, малко да са поуспокоени. Усложнената научна обстановка доведе до мъглявото временно заключение, че „бъдещето ще покаже къде се намира истината“, както и че едните идеи и факти не изключват другите. Междувременно редица генетици отново насочиха вниманието ни към стария спор — как най-напред са възникнали клетките? Става дума за момента, в който свободно плаващите молекули са образували способна да се възпроизвежда координирана система. Според тях вариантът на дилемата за яйцето и кокошката на клетъчно равнище е: кое е било първо — нуклеиновите киселини или белтъците? Тук, казват те, съществува и една трета възможност — белтъците и нуклеиновите киселини да са започнали съвместното си съществувание под формата на примитивни рибозоми. Както е известно, съвременните „фабрики за белтък“ — рибозомите, са изградени от рибозомални рибонуклеинови киселини и от над 50 вида белтъци. На въпроса, защо именно рибозомите им се струват най-подходящи кандидати за родоначалници на първите „живи“ молекули, учените отговарят, че само тези субклетъчни структури свързват в едно единно цяло белтъците и нуклеиновите киселини. Съгласно една хипотеза най-примитивните „прадеди“ на рибозомите, наречени рибозоиди, не са имали строго установена структура, а са представлявали случайни комбинации от произволно подбрани белтъци и рибонуклеинови киселини, които в определен момент от еволюцията са придобили свойството да свързват последователно отделни аминокиселини и по този начин да създават напълно произволни белтъци. Някои от тези белтъци са се свързвали с части от РНК и образували нови рибозоиди и независимо от разликата си с оригиналните те отново притежавали способността да синтезират нови белтъци. Така първичният „бульон на живота“ постепенно се сгъстявал, т.е. той бил обогатяван с нови и най-разнообразни белтъци. Едва по-късно от липопротеиновите комплекси се е зародила първата мембранна структура, която обвила първичните рибозоиди и други структури. Дезоксирибонуклеиновата киселина — ДНК, като най-стабилното средство за закодиране на генетичната информация се е появила едва тогава, когато рибозоидите започнали да дават по-стабилни свои поколения. По това време явно са се появили и първите клетки, в които били обединени всички субклетъчни структури.

Създателите на теорията за случайния дует на живота смятат, че тя няма да бъде лесно приета в научните кръгове, защото все още се намираме в един исторически период, в който вярата в лидиращата роля на ДНК е много силна. Вероятно, казват те, ще трябва да се роди ново поколение биолози, което да осъзнае, че за възникването на живота освен гени са били необходими и белтъци, или казано още по-точно, само нуклеиновите киселини или само белтъците не биха могли да дадат началото на живота.

Докато едни учени продължават дискусиите около произхода на земния живот, други твърдо са застанали на позицията за космическия му произход. Нещо повече — те предлагат да се отблагодарим на космическите си братя, които са изпратили живот на Земята, като на свой ред дарим с живот други, мъртви засега планети. Авторите на този проект не са случайни хора — това са Френсис Крик, който заедно с Джеймс Уотсън разшифрова структурата на „молекулата на живота“ — ДНК, и колегата му Лесли Орджъл. Преди няколко години те отново развиха предложената първоначално от шведския химик Сванте Арениус идея, че животът се е зародил на друго място и е дошъл на нашата планета под формата на спори. Тази хипотеза е наречена от Арениус панспермия. Крик и Орджъл допълват хипотезата с предположението, че микроорганизми или техни спори са били пренесени на Земята от космически кораб на далечна цивилизация, т.е. извършена е била насочена панспермия.

Веднага възниква въпросът — защо трябва да се изпратят на планети в предбиотично състояние микроорганизми, а не хора? Двамата учени считат, че не само е възможно, но е дори желателно да „заразим“ със земен живот други планети, и то именно с бактерии поради следните причини: размерите на микробите са удобно малки. Бактерията от вида Ешерихия коли — любимия обект на съвременните молекулярни генетици, е дебела около един микрон и дълга около два. Близко е до ума, че в няколко кубически сантиметра се побират милиарди бактерии. Освен това тези микроорганизми може да бъдат дълбоко замразени и след това отново успешно съживени при размразяване. При съществуващите в космическото пространство извънредно ниски температури култури от такива бактерии могат да просъществуват без всякаква опасност 10 000 и повече години.

На планети в предбиотично състояние, на които липсва или има съвсем малко кислород, е най-добре да се разпръснат във водните им басейни именно микроорганизми. Не е задължително да бъдат по много на дадено място — попаднали в подходяща среда, дори единични бактериални клетки са в състояние за извънредно кратък период да „народят“ милиардно себеподобно поколение. По такъв начин бактериите много бързо ще напълнят с живот първоначално водните басейни на планетата, като ще ги заселят не само с малки по размери и издръжливи, но и извънредно богати в химическо отношение същества.

Авторите на хипотезата са уверени, че на разстояние от 100 светлинни години от Земята има стотици или дори може би хиляди звезди, в близост до които вероятно съществуват планети с близка до земната среда. Големият проблем е свързан със създаването и управлението на подходяща за целта ракета, която при сегашното състояние на ракетната техника би пътувала до целта най-малко 10 000 години. Спускането на бактериите върху планетата също не е лесна работа. Явно е, че всички проблеми, свързани със създаването, следенето, направляването (правилно насочване) към желания обект на ракетата, натоварена със земни микроорганизми, изборът на подходяща планета и деликатната операция по „засяването“ й ще могат да се решат в едно по-далечно бъдеще.

Тъй като условията за развитие на организмите, съществуващи на избраната планета, няма да бъдат предварително известни, към нея трябва да се отправи жизнен товар с разнообразни възможности за съществуване. В него трябва да има аеробни и анаеробни микроорганизми, т.е. такива, който могат да съществуват в кислородна или безкислородна среда. Възможно е да се изпратят и представители на фотосинтезиращите синьо-зелени водорасли. Защото едно изследване на възможността да се развие живот на Марс, проведено през 1976 година, е довело до заключението, че най-подходящи за червената планета ще бъдат именно въпросните микроводорасли. Нима не е поразителен фактът, че сред най-ранните известни фосили на Земята фигурират представители на синьо-зелените водорасли?

Много по-труден за разрешаване ще бъде въпросът доколко напреднали в еволюционно отношение микроорганизми трябва да се изпращат на другите планети: по-просто устроени, които да започнат еволюцията си от самото начало, или ако условията са близки до земните — по-сложни, които да еволюират от по-високо стъпало. На такива планети би могло да се изпратят и някои най-прости еукариоти (например дрожди), клетки с ясно обособено ядро и възможности за придвижване.

Крик и Орджъл са убедени, че в средата на предбиотичния океан, особено в безкислородна атмосфера, някои микроорганизми имат голямо предимство пред всяка по-висша форма на живот. Те лесно се приспособяват към протичащите различни химически процеси в околната среда и се размножават изключително бързо. Като се прибави и качеството им на отлични пътници в междузвездното пространство, те стават почти идеалните кандидати за междупланетно пренасяне на живот. Каквито и да са подробностите за космическия кораб на панспермията, изпратен да „засее“ с живот нашата планета, много вероятно е той да е пренесъл и стоварил най-разнообразни микроорганизми. Вероятно те са били пакетирани в множество отделни контейнери, което е улеснило разтоварването им. Това може да е станало, като контейнерите са били разпръснати по различни места на Земята. Те са били подходящо защитени срещу нагряването, което се получава при преминаването им през атмосферата и удара при падането във водата. След това обвивката им се е разпаднала и освободила съдържанието си. Изпращането на голям брой контейнери е наложително, тъй като ако повечето попаднат при неблагоприятни условия, то поне няколко от тях да се окажат в подходяща среда.

Както може да се предположи, лансирането на хипотезата за насочената панспермия и особено на предложението за „засяване“ на Космоса веднага си спечели яростни противници. Според тях не издържа никаква критика предположението, че само поради едно случайно хрумване на наши хипотетични междузвездни братя животът е бил изпратен точно на нашата планета. А защо, питат те, не е бил населен с живот и Марс, например. Нима техническите възможности на нашите „създатели“ са толкова ограничени? Освен това ние вече години наред прослушваме космическото пространство и резултатите засега са направо отчайващи — извънземните същества много тайнствено се спотайват! Най-важното обвинение срещу Крик и Орджъл е това, че е абсолютно недопустимо безконтролното „засяване“ на другите планети. Никой не дава право на човечеството да изпраща безразборно земни форми на живот — ами ако на произволно избраната планета вече има зароден и започнал да еволюира подобен на нашия живот, нали ние рискуваме да го погубим? Същото би могло да стане, ако планетата е населена с висши и разумни същества. Изобщо изпращането на микроорганизми към определен обект, които ще пътуват 10 000 години, е абсолютно безсмислено. Възможно е в близкото бъдеще човечеството да се заеме с осъществяването на някои грандиозни проекти, в които да се включи и приспособяване на земен живот на някоя близка до нас планета. Тогава обаче „засяването“ на живота ще бъде съвършено целенасочено и направлявано, и контролирано от хората. Реализирането на такива грандиозни проекти ще бъде безспорно задача на бъдещите поколения и то ще може да се осъществи едва тогава, когато човечеството успее да овладее енергията на Слънчевата система, т.е. когато встъпи във втория период на своята цивилизация.