Наши поиски жизни за пределами Земли всё ещё находятся в зачаточном состоянии. Мы сконцентрировались на Марсе и, в меньшей степени, на океанических спутниках, таких как Европа у Юпитера и Энцелад у Сатурна. Должны ли мы расширить наши поиски, чтобы охватить более маловероятные места — такие, как молекулярные облака?
Идея о том, что жизнь может существовать на других мирах, таких как Марс или Европа, набрала силу в последние несколько десятилетий. Учёные обнаружили, что земная жизнь сохраняется даже в экстремальных условиях: гидротермальных источниках, антарктических паковых льдах, щелочных озёрах и даже внутри ядерных реакторов.
Параллельно с этими открытиями астрономы обнаружили химические строительные блоки жизни в космосе. Они обнаружили аминокислоты в метеоритах, органическую химию в межзвёздной среде (ISM) и полициклические ароматические углеводороды (PAHs) в молекулярных облаках.
Обнаружение экстремофилов и строительных блоков жизни в космосе говорит о том, что нам следует расширить рамки поиска жизни. Должны ли молекулярные облака стать одной из наших целей?
Молекулярные облака — это огромные облака газа и пыли, из которых формируются звёзды. Молекулярными они называются потому, что состоят в основном из молекулярного водорода, хотя могут содержать множество различных соединений. Хотя облака имеют нитевидное строение, они образуют сгустки большей плотности, которые иногда становятся звёздами.
Может ли жизнь существовать в такой непостоянной среде? Один из исследователей считает, что этот вопрос стоит изучить. В работе под названием «Возможности для метаногенной и ацетогенной жизни в молекулярном облаке» китайский исследователь Лей Фэн рассматривает идею о том, что жизнь зародилась в космосе в виде метаногенов или ацетогенов — бактерий, которые производят метан и уксусную кислоту в качестве побочных продуктов. По мнению Фенга, они могут быть предшественниками земной жизни.
«Если метаногенная жизнь существовала в досолнечной туманности, то она может быть предком земной жизни, и тому уже есть некоторые предварительные доказательства, полученные в ходе нескольких молекулярно-биологических исследований», — пишет Фэн.
Исследования Фэна опираются на идею панспермии. Панспермия — это идея о том, что жизнь существует во Вселенной и была занесена астероидами, кометами, даже космической пылью и малыми планетами. История жизни на Земле позволяет предположить, что панспермия могла сыграть определённую роль в её появлении, но достоверно нам это неизвестно. Эта идея была совершенно умозрительной, пока учёные не начали находить строительные блоки жизни в космосе.
Основная проблема жизни в молекулярных облаках связана с температурой. Она может достигать 10 Кельвинов или -263 градусов Цельсия. Это очень холодно даже для земных экстремофилов. Кроме того, там нет твёрдой поверхности, но это может и не быть критическим препятствием для появления жизни.
Ключевым фактором жизни, насколько мы понимаем, является то, что клеткам необходима жидкость для осуществления метаболизма. Без воды клеточные мембраны не имели бы структуры, поэтому не было бы способа удерживать внутренние части внутри, а внешние — снаружи. Но обязательно ли жидкость должна быть водой? Может ли это быть жидкий водород? Метан? Мы не знаем.
«Молекулы водорода сохраняют жидкое состояние в диапазоне от 13,99 К до 20,27 К, и это типичная температура молекулярных облаков, — пишет Фэн. — Если предположить, что жизнь в молекулярных облаках имеет мембранную структуру, похожую на клетку, и молекулы водорода (основной компонент молекулярных облаков) обогащены, давление водорода также будет увеличиваться, и водород сможет поддерживать жидкое состояние, способствуя существованию жизни в молекулярных облаках».
Фэн объясняет, что жидкий водород может играть ту же роль в жизни в молекулярных облаках, что и вода в земной жизни. «Жидкий водород — идеальное место для биохимических реакций, аналогичных водной среде клеток на Земле», — утверждает он.
Жизнь тоже нуждается в энергии, и земная почти полностью основана на солнечном свете. Молекулярные облака могут быть холодными и тёмными местами. Как же жизнь в молекулярных облаках, которую представляет себе Фэн, получает энергию?
«Как жизнь в молекулярных облаках получает достаточно энергии? Ранее автор предложил биоэнергетику, основанную на космических лучах и работающую за счёт ионизации молекул водорода», — пишет Фенг, ссылаясь на свою предыдущую работу на ту же тему. Могут быть и другие возможности.
Жизнь и размножение требуют преобразования энергии. Земная жизнь основана на дыхании. Оно может быть как аэробным, так и анаэробным, то есть в нём используется либо кислород, либо другой акцептор электронов.
Одними из первых на Земле появились метаногенные бактерии, которые производят метан в качестве побочного продукта в условиях гипоксии (недостатка кислорода). При этом они генерируют свободную энергию, необходимую для жизни. Учёные задались вопросом, могут ли метаногены жить на луне Сатурна Титане. Может быть, они выживают в молекулярных облаках?
«Метаногены могут жить на Титане — значит ли это, что они могут жить в молекулярных облаках? Здесь мы обсудим такую вероятность и рассчитаем высвобождение свободной энергии для метаногенной жизни в среде молекулярных облаков», — пишет Фэн.
По словам Фэна, расчёты показывают, что метаногенез в молекулярных облаках может производить достаточно свободной энергии, чтобы подпитывать жизнь. «В результате расчётов мы обнаружили, что в реакции угарного, углекислого газа или ацетилена с молекулярными облаками диоксида углерода или ацетилена с молекулами водорода высвобождается достаточно свободной энергии Гиббса, чтобы обеспечить выживание жизни в молекулярных облаках», — объясняет учёный.
По словам автора, эта деятельность может даже выдавать биосигнатуры — химические признаки её существования, которые можно обнаружить издалека. «Потребление углеродных соединений в процессе жизнедеятельности может влиять на распределение органических молекул. Это может быть возможным следовым сигналом жизни в молекулярном облаке», — пишет он.
Согласно гипотезе Фэна, жизнь могла зародиться в молекулярных облаках и распространиться на Земле и в других местах. Он говорит, что метаногенная и ацетогенная жизнь могла быть предками земной LUCA, последнего универсального общего предка. LUCA — это общая клетка-предок, от которой произошли три домена жизни: бактерии, археи и эукариоты.
Никогда не стоит отказываться от идеи слишком поспешно. Мы многого не знаем о жизни, Вселенной и всём остальном. Можем ли мы позволить себе исключить идею Фэна? К сожалению для Фэна, в его работе не участвуют другие исследователи, а это может быть сигналом того, что что-то не совсем так. Некоторые работы, написанные одним автором, внесли важный вклад в науку, в основном в прошлом. Но такие работы появляются всё реже.
Гипотеза Фэна — интересная, нестандартная идея. Нестандартное мышление не всегда приводит непосредственно к новому пониманию, но оно может подтолкнуть к новым путям развития мышления. Однако работа Фэна наталкивается на некоторые препятствия. Молекулярные облака существуют всего около 100 миллионов лет. Достаточно ли этого времени для образования жизни? Кроме того, LUCA всё ещё остаётся лишь гипотетическим организмом.
Пока что работа Фэна находится в стадии препринта, то есть она не прошла рецензирование и не была принята к публикации. Трудно сказать, что скажет о ней широкое научное сообщество.
