Долгое время проблема вообще не осознавалась, ибо в Библии всё описано, и обсуждать тут нечего. Потом какое-то время по умолчанию считалось, что в благоприятных условиях она самозарождается уже на уровне целых организмов, например, личинки мух сами собой появляются непосредственно из гниющего мяса. Однако, уже к концу 17-го века стало понятно, что это не катит. Окончательно закрыли вариант наивного самозарождения даже на уровне микроорганизмов знаменитые опыты Пастера во второй половине 19-го века.
По-видимому, первым, кто попытался с научной точки зрения понять, как случилось так, что на нашей планете завелась жизнь, был российский учёный А. Опарин. В 1922 году он сделал доклад на собрании Русского ботанического общества на тему «О возникновении жизни», а через пару лет выпустил популярную брошюру на эту тему. С тех пор много воды утекло, было сломано немало копий, поставлено внушительное число экспериментов, написано изрядное число статей, но продвижение, если и есть, то, на мой взгляд, весьма скромное. Я не буду здесь описывать полную историю вопроса, желающих отсылаю к соответствующей статье в Вики и совсем свежей статье на Элементах. Если очень кратко, то даже в экспериментах с нереалистично идеальными условиями, проблема все еще достаточно далека от разрешения.
Важно отметить, что практически все современные гипотезы, касающиеся вопроса происхождения жизни, рассматривают лишь один сценарий - ее происхождение в условиях ранней Земли. Это накладывает достаточно жёсткие границы на варианты той среды, в которой это происходило. Между тем, как показывают исследования последнего времени, достаточно сложные органические молекулы, составляющие основу жизни - аминокислоты, нуклеиновые основания, сахара и т.д. обнаруживаются как в молекулярных облаках в дальнем космосе, так и в составе вещества астероидов и метеоритов. Соответственно, возникают мысли, а не стоит ли расширить область поиска, так сказать, до космических масштабов? Есть ли для этого какие-то основания? На мой взгляд, несомненно, есть!
В последние несколько лет вышло сразу несколько статей на тему оценки с помощью так называемого метода молекулярных часов возраста последнего общего предка всех живых организмов на Земле - LUCA, который по сложности своего строения был вполне сравним с современными бактериями.
Вот, например, в 2023 году в Nature была опубликована статья, в которой методом молекулярных часов возраст LUCA оценивался в 4.4 млрд. лет. Если посмотреть на отзыв одного из рецензентов на эту статью, то он в нём указывал, что в этом случае, с учётом возраста Земли примерно в 4.54 млрд. лет, времени на эволюцию жизни до уровня сложности бактерий практически не остаётся. Тем не менее, явных ошибок в расчётах он не видит, так что, оставляет возможность публикации на усмотрение редакции журнала. Это любопытный факт, говорящий о том, что для некоторых учёных гипотеза возникновения жизни именно на Земле является почти догмой, и если какие-то данные ей противоречат, то тем хуже для них.
Через год тоже в Nature вышла другая статья почти на ту же самую тему с частично пересекающимся с первой статьёй списком авторов. В ней возраст LUCA стал уже более "политкорректным" - 4.2 млрд. лет. Как это могло получиться? Давайте разберемся. Очень важным свойством метода молекулярных часов является использование в нем так называемой калибровки. Она позволяет ограничить локализацию во времени некоторого события определённым интервалом, исходя из известной нам априорной информации.
Например, если мы пытаемся вычислить по молекулярным часам время появления Homo erectus (человека прямоходящего), то оно принципиально не может быть позже, чем наиболее древние находки его останков. Соответственно, при расчётах мы выставляем это как граничное условие. Аналогичным образом выставляется и граничное условие для максимального возраста. В данном примере он может ограничиваться, например, наиболее ранними находками Homo habilis (человека умелого), от которого, как считается, произошёл этот самый Homo erectus. Граничные точки задают интервал, внутри которого с равной априорной вероятностью могло произойти искомое событие. Потом учитывается скорость мутаций в тех белках, с которыми мы работаем, и в итоге получаем распределение уже апостериорной вероятности.
Вооружившись этим знанием мы можем легко найти причину внезапного "омоложения" LUCA. Авторы без объяснения причин просто сдвинули нижнюю границу интервала его возможного возраста при расчётах с 3.35 млрд. лет (это возраст геологических пород, в которых обнаружены никем пока не оспариваемые следы бактериального мата в виде строматолитов и отпечатков бактерий) до 2.945 млрд. лет, то есть, возраста пород, в которых были зафиксированы наиболее древние следы функционирования оксигенного фотосинтеза. Разница в возрасте нижней границы в, грубо говоря, 400 млн. лет, и привела к сдвигу возраста LUCA на 200 млн. лет. Но, насколько мне известно, нет ни одной работы, в которой бы утверждалось, что LUCA был способен не то, что бы к кислородному, но даже бескислородному фотосинтезу. И при чём тут вообще фотосинтез? Омоложение нижней границы интервала, явившееся главной причиной уменьшения возраста LUCA, нуждается хоть в каких-то объяснениях!
Но и это ещё не всё. Практически во всех статьях максимально возможный возраст LUCA устанавливается равным времени столкновения Земли с Тейей примерно 4.51 млд. лет назад. Я знаю лишь одну работу, в которой авторы отказались от этого граничного условия. После снятия указанного ограничения возраст LUCA, вычисляемый по большинству методик, сразу же радостно ускакал в область > 5 млрд. лет, то есть, во времена, когда Солнечной системы ещё вообще не было. На всякий случай уточняю, что LUCA это не первый живой организм, а последний из тех, кто дал начало всей земной жизни. Стало быть, жизнь сама по себе должна была возникнуть задолго до него.
Сюда же в тему подходит и статья А.Шарова в которой он пытался оценить время появления жизни во Вселенной путём аппроксимации тенденции увеличения длины функционального генома наиболее продвинутых организмов в прошлое. Как видно из рисунка, она с хорошей точностью соответствует экспоненциальному росту со временем. Продолжив прямую влево мы получим, что геном с длиной порядка нескольких нуклеотидов мог появиться примерно 10 млрд. лет назад.
Несколько позже я, используя близкую по смыслу методику, но на других данных, верифицированных профессиональным палеонтологом А.Марковым, тоже получил близкую дату появления жизни во Вселенной - примерно 9 млрд. лет назад.
Важно отметить, что метод молекулярных часов и метод продолжения в прошлое тенденции увеличения длины генома никак между собой не связаны и дают независимые оценки того, что жизнь, вероятно, появилась много раньше времени образования Земли.
Любопытные новости в последние годы приходят и от исследующих поверхность Марса роверов. То Perseverance найдет в районе кратера Езеро так называемые леопардовые пятна, весьма напоминающие те, что образуются на Земле в результате жизнедеятельности бактерий, то Curiosity обнаружит в кратере Гейл алканы, концентрация и распределение длин которых согласуются с механизмом их возможного образования в результате деградации бактериальных мембран.
Но если жизнь была занесена на Землю, и, возможно, одновременно на Марс, то как и когда это могло произойти? Тут нам на помощь могут придти пара любопытных прошлогодних статей по астрономии, которые рассказывают про возможное важное давнее событие, которое могло способствовать переносу жизни с другой звёздной системы на нашу.
Первая статья рассказывает о проведённом авторами исследовании взаимосвязи цвета поверхности транснептуновых объектов из облака Оорта и их орбитами. Это распределение гораздо более сложное, чем равномерное изменение по мере удаления от Солнца, чего можно было бы ожидать в нулевом приближении. Вывод авторов статьи таков - как распределение цветов указанных объектов, так и их текущие траектории можно объяснить тем, что на раннем этапе существования Солнечной системы вблизи неё (максимальное сближение с Солнцем было оценено как порядка 110 a.e.) прошла другая звезда с массой примерно 0,8 от солнечной.
Вторая статья рассказывает про открытие нового транснептунового объекта с перигелием порядка 66 a.e. и очень необычной траекторией. При этом, расчёты показывают, что "пасьянс складывается", если предположить, что орбиты всех четырех известных в настоящее время седноидов с сильно вытянутыми орбитами сформировались в первые несколько сотен миллионов лет с момента формирования Солнечной системы. Они могли вытянуться под действием какого-то массивного объекта, пролетавшего относительно близко от Солнца. По сути, обе новости никак не связаны, но намекают примерно на один и тот же сценарий - возможный обмен веществом между Солнечной системой и какой-то другой звездой, сблизившейся с Солнцем вскоре после его образования.
Если эта звезда уже обладала планетами с жизнью на уровне одноклеточных организмов, то данное древнее космическое происшествие может объяснить и кое-какие странности земной жизни. Например, ещё Карл Саган подметил, что такой критически важный для жизни элемент, как молибден, очень редко встречается в земной коре, а в спектре Солнца так и вообще не виден. В то же время, существуют звёзды, во внешних слоях которых молибдена много. В качестве свежего примера можно сослаться на результаты анализа спектра звезды HD 160617. Её возраст оценивается в 10-12 млрд. лет, а масса составляет порядка 0.75-0.9 от солнечной. Спектр данной звезды примечателен тем, что в нём наблюдаются достаточно мощные линии молибдена, а так же линии другого важного для жизни элемента - селена, которого тоже очень мало в земной коре.
На этом я доклад закончил, а выводы из изложенных фактов предоставляю возможность сделать обитателям чудесной планеты Хабр самостоятельно.)
