Панспермия
Пансперми́я (др.-греч. πανσπερμία — смесь всяких семян, от πᾶν (pan) — «всё» и σπέρμα (sperma) — «семя») — гипотеза о возможности переноса живых организмов или их зародышей через космическое пространство (как с естественными объектами, такими как метеориты, астероиды[1] или кометы[2], так и с космическими аппаратами). Следствием этой гипотезы является предположение о зарождении жизни на Земле в результате занесения её из космического пространства.
В основе данной гипотезы лежит предположение о том, что микроскопические формы жизни, такие как экстремофилы, могут пережить воздействие условий космического пространства. Оказавшись в космосе (например, в результате столкновений между планетами, на которых существует жизнь, и малыми космическими телами), такие организмы долгое время находятся в неактивной форме, пока не попадут на другую планету или не смешаются с веществом протопланетных дисков. Если они окажутся в подходящих условиях, жизненная активность может возобновиться, следствием чего будет являться размножение и появление новых форм организмов. Эта гипотеза не объясняет происхождение жизни во Вселенной, затрагивая лишь возможные пути её распространения[3][4].
Схожей является гипотеза о псевдопанспермии (также получившая название «мягкая панспермия» или «молекулярная панспермия»), согласно которой космическое происхождение имеют органические молекулы, на основе которых на поверхности Земли в процессе абиогенеза произошло зарождение жизни[5][6]. В настоящее время установлено, что в облаках межзвёздного газа и пыли существуют условия для синтеза органических соединений, которые обнаруживаются в них в существенных количествах[7][8].
Хотя возможность переноса живых организмов через космическое пространство (например, в результате микробного загрязнения космических аппаратов[9]) в настоящее время рассматривается как вполне реальная, не имеется никаких общепринятых свидетельств того, что процессы панспермии действительно имели место в истории Земли или Солнечной системы.
Возникновение гипотезы и её развитие
Первое известное упоминание термина относится к сочинениям греческого философа Анаксагора, жившего в V веке до нашей эры[10]. В более научной форме предположения о возможности переноса жизни через космическое пространство были высказаны Якобом Берцелиусом (1834)[11], Германом Эбергардом Рихтером (1865)[12], У. Томсоном (лорд Кельвин) (1871)[13] и Г. Гельмгольцем(1879)[14][15]. Детально данная гипотеза была обоснована в трудах Сванте Аррениуса (1903), который обосновал путём расчетов принципиальную возможность переноса бактериальных спор с планеты на планету под действием давления света[16][17].
Наиболее влиятельными сторонниками гипотезы были Фред Хойл (1915—2001) и Чандра Викрамасингхе (род. 1939)[18][19]. В 1974 году ими была предложена гипотеза, согласно которой космическая пыль в межзвёздном пространстве в основном состоит из органических веществ, что позже было подтверждено наблюдениями[20][21][22].
Не остановившись на этом, Хойл и Викрамасингхе выдвинули предположение о том, что живые организмы продолжают поступать из космоса в атмосферу Земли, вследствие чего возникают эпидемии, появляются новые заболевания и создаются условия для макроэволюции[23].
Хотя вышеуказанные предположения выходят за рамки общепринятых представлений о жизни во Вселенной, имеются определённые экспериментальные свидетельства того, что живые организмы в неактивном состоянии способны в течение довольно длительного времени переносить условия открытого космоса[24][25].
Аргументы
Начиная с начала 60-х годов XX века в научных журналах стали появляться статьи об обнаружении в некоторых метеоритах структур, напоминающих отпечатки одноклеточных организмов, а также о случаях детектирования в их составе сложных органических молекул. Однако факт их биогенного происхождения другими учёными активно оспаривался[26].
В пользу нехимического возникновения жизни свидетельствует тот факт, что в химически синтезированных молекулах количества правых и левых изомеров приблизительно равны, тогда как в живых организмах синтезируется только один изомер. (Хиральная чистота биологических молекул считается одной из фундаментальнейших характеристик живого)[16].
В 2001 году, предположительно после взрыва метеорита в атмосфере, на территории южного индийского штата Керала выпадали странные осадки — так называемый красный дождь. В ноябре 2001 года уполномоченный правительством Индии Отдел науки и технологий, CESS и TBGRI рапортовали о том, что дожди Кералы были окрашены спорами широко распространённых в данной местности эпифитных зелёных водорослей, принадлежащих к роду Trentepohlia и часто являющихся симбионтами лишайников.
Полученные в 2006 году результаты миссии Deep Impact по исследованию кометного вещества показали наличие в нём воды и простейших органических соединений. По мнению сторонников панспермии, этот факт указывает на кометы как один из возможных переносчиков жизни во Вселенной.
В 2014 году успешно завершился полет российского исследовательского спутника Фотон-М4, один из экспериментов которого заключался в исследовании возможности выживания микроорганизмов на материалах, имитирующих основы метеоритов и астероидов. После приземления аппарата часть микроорганизмов выжила и продолжила размножаться в земных условиях.[27] По словам ученого, из 11 термофильных и 4 спорообразующих бактерий в условиях полета в космос и возвращения на планету выжила одна линия бактерий.
В 2014 году швейцарские и немецкие ученые сообщили о высокой устойчивости ДНК к экстремальным суборбитальным полетам и перелетам в условиях космоса.[28] Исследование дает экспериментальное доказательство того, что генетическая информация ДНК способна выживать в экстремальных условиях космоса и после повторного входа в плотные слои атмосферы Земли.
В 2019 году ученые заявили об обнаружении в метеоритах молекулы различных сахаров, включая рибозу. Это открытие подтверждает принципиальную возможность того, что химические процессы в космосе могут производить некоторые необходимые биоингредиенты, важные для возникновения жизни, и косвенно поддерживает гипотезу мира РНК. Таким образом возможно, что метеориты как поставщики сложной органики сыграли важную роль в первичном абиогенезе[29][30].
В 2020 году ученые обнаружили белок гемолитин в метеорите Acfer 086, это первый и пока единственный белок внеземного происхождения[31].
В этом же году (2020) Ученые узнали, как земные бактерии приспосабливаются к жизни в космосе. Ученые обнаружили класс бактерий, который может выжить в чрезвычайно суровых условиях космического пространства. Спустя год работы с этими микроорганизмами, авторы исследования смогли понять, как им это удается. Это доказывает, что бактерии (в том числе и земные) могут путешествовать на значительные расстояния в космосе, и попадать на разные планеты.[32]
Техногенная панспермия
На основе гипотезы панспермии зародилось понятие «техногенной панспермии». Учёные опасаются, что с космическими аппаратами, отправляемыми к другим космическим объектам, мы можем занести туда земные микроорганизмы, что уничтожит местную биосферу, не позволив её изучить.
Дополнительные факты
- Академик РАН А. Ю. Розанов, глава комиссии по астробиологии Российской академии наук, считает, что жизнь на Землю была занесена из космоса. В частности, он утверждает: «Вероятность того, что жизнь зародилась на Земле, настолько ничтожно мала, что это событие практически невероятно». В качестве аргументов академик приводит информацию о том, что несколько лет назад в Гренландии были найдены бактерии возрастом 3,8 миллиарда лет, в то время как нашей планете 4,5 миллиарда лет, а за такой короткий промежуток времени жизнь, по его мнению, просто не смогла бы возникнуть[33]. Розанов утверждает, что при изучении метеорита Ефремовка и Мурчисонского метеорита, относящихся к углистым хондритам, в них, при помощи электронного микроскопа, были обнаружены ископаемые частички нитчатых микроорганизмов, напоминающих низшие грибы и сохранивших детали своего клеточного строения, а также окаменелые остатки неких бактерий[34]. Анализировались при этом псевдоморфозы, образованные теми или иными минералами, не отличающиеся по составу от всего остального материала метеорита, а не современные или фоссилизированные остатки[35]. Однако другие специалисты с таким выводом не согласны.[34]
- По мнению учёных Фреда Хойла и Чандры Викрамасинга, частицы межзвёздной пыли состоят из замёрзших клеток и бактерий[36]
Панспермия в фантастике
Панспермия — популярный сюжет в научной фантастике[37]. Попадание инопланетных спор на землю описано в романах «Вторжение похитителей тел» и «Штамм „Андромеда“» и показано в их экранизациях. Особенно популярен сюжет с разумной панспермией — намеренным созданием инопланетянами жизни на Земле. Разумная панспермия упоминается или описывается в сериалах «Звёздный путь» и «Доктор Кто», фильме «Миссия на Марс», с акта намеренной панспермии начинается фильм «Прометей». Музыкальный проект Ayreon посвятил теме разумной панспермии ряд концептуальных альбомов (особенно подробно тему раскрывает 01011001). В мифологию саентологов входит придуманная фантастом Л. Роном Хаббардом история об инопланетянине Ксену, создавшем жизнь на Земле путём панспермии.
Примечания
- Rampelotto, P. H. Panspermia: A promising field of research // Astrobiology Science Conference. — 2010. — Т. 1538. — С. 5224. — .
- Wickramasinghe, Chandra. Bacterial morphologies supporting cometary panspermia: a reappraisal (англ.) // International Journal of Astrobiology : journal. — 2011. — Vol. 10, no. 1. — P. 25—30. — doi:10.1017/S1473550410000157. — .
- Hoyle, F. and Wickramasinghe, N.C. (1981). Evolution from Space. Simon & Schuster Inc., NY, and J.M. Dent and Son, London (1981), ch3 pp. 35-49.
- Wickramasinghe, J., Wickramasinghe, C. and Napier, W. (2010). Comets and the Origin of Life. World Scientific, Singapore. ch. 6 pp. 137—154. ISBN 981-256-635-X
- Klyce, Brig Panspermia Asks New Questions (2001). Дата обращения: 25 июля 2013.
- Klyce, Brig. Panspermia asks new questions // The Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) in the Optical Spectrum III (англ.) / Kingsley, Stuart A; Bhathal, Ragbir. — 2001. — Vol. 4273. — P. 11. — (The Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) in the Optical Spectrum III). — doi:10.1117/12.435366.
- Dalgarno, A. The galactic cosmic ray ionization rate (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 2006. — Vol. 103, no. 33. — P. 12269—12273. — doi:10.1073/pnas.0602117103. — . — PMID 16894166.
- Brown, Laurie M.; Pais, Abraham; Pippard, A. B. The physics of the interstellar medium // Twentieth Century Physics. — 2nd. — CRC Press, 1995. — С. 1765. — ISBN 0-7503-0310-7.
- Madhusoodanan, Jyoti. Microbial stowaways to Mars identified (англ.) // Nature : journal. — 2014. — 19 May. — doi:10.1038/nature.2014.15249.
- Margaret O’Leary (2008) Anaxagoras and the Origin of Panspermia Theory, iUniverse publishing Group, ISBN 978-0-595-49596-2
- Berzelius (1799–1848), J. J. Analysis of the Alais meteorite and implications about life in other worlds (англ.) : journal.
- Rothschild, Lynn J.; Lister, Adrian M. Evolution on Planet Earth – The Impact of the Physical Environment (англ.). — Academic Press, 2003. — P. 109—127. — ISBN 978-0-12-598655-7.
- Thomson (Lord Kelvin), W. Inaugural Address to the British Association Edinburgh. "We must regard it as probably to the highest degree that there are countless seed-bearing meteoritic stones moving through space." (англ.) // Nature : journal. — 1871. — Vol. 4, no. 92. — P. 261—278 [262]. — doi:10.1038/004261a0. — .
- The word: Panspermia (англ.) // New Scientist : magazine. — 2006. — 7 March (no. 2541).
- History of Panspermia (недоступная ссылка). Дата обращения: 25 июля 2013. Архивировано 13 октября 2014 года.
- 4. Происхождение жизни: абиогенез и панспермия. Гиперцикл. Геохимический подход к проблеме. Архивная копия от 2 апреля 2010 на Wayback Machine // К. Ю. Еськов. История Земли и жизни на ней. (рус.)
- Arrhenius, S. (1908) Worlds in the Making: The Evolution of the Universe. New York, Harper & Row.
- Napier, W.M. Pollination of exoplanets by nebulae (англ.) // Int. J. Astrobiol. : journal. — 2007. — Vol. 6, no. 3. — P. 223—228. — doi:10.1017/S1473550407003710. — .
- Line, M.A. Panspermia in the context of the timing of the origin of life and microbial phylogeny (англ.) // Int. J. Astrobiol. : journal. — 2007. — Vol. 3, no. 3. — P. 249—254. — doi:10.1017/S1473550407003813. — .
- Wickramasinghe, D. T.; Allen, D. A. The 3.4-µm interstellar absorption feature (англ.) // Nature. — 1980. — Vol. 287, no. 5782. — P. 518—519. — doi:10.1038/287518a0. — .
- Allen, D. A.; Wickramasinghe, D. T. Diffuse interstellar absorption bands between 2.9 and 4.0 µm (англ.) // Nature : journal. — 1981. — Vol. 294, no. 5838. — P. 239—240. — doi:10.1038/294239a0. — .
- Wickramasinghe, D. T.; Allen, D. A. Three components of 3–4 μm absorption bands (англ.) // Astrophysics and Space Science : journal. — 1983. — Vol. 97, no. 2. — P. 369—378. — doi:10.1007/BF00653492. — .
- Fred Hoyle; Chandra Wickramasinghe; John Watson. Viruses from Space and Related Matters. — University College Cardiff Press, 1986.
- Cockell, Charles S. Exposure of phototrophs to 548 days in low Earth orbit: microbial selection pressures in outer space and on early earth (англ.) // The ISME Journal : journal. — 2011. — 19 May (vol. 5, no. 10). — P. 1671—1682. — doi:10.1038/ismej.2011.46. — PMID 21593797.
- Beer microbes live 553 days outside ISS, BBC News (23 августа 2010). Дата обращения 11 февраля 2016.
- Примечание № 39 к книге В. И. Вернадского «Живое вещество» (М.: Наука, 1978. — С. 329)
- http://tass.ru/nauka/1582283 Российские ученые доказали возможность занесения жизни на Землю метеоритами
- http://lenta.ru/news/2014/11/27/dna/ НК показала высокую устойчивость к экстремальным условиям космоса
- First Detection of Sugars in Meteorites Gives Clues to Origin of Life, NASA (18 ноября 2019). Дата обращения 18 ноября 2019.
- Furukawa, Yoshihiro. Extraterrestrial ribose and other sugars in primitive meteorites (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 2019. — 18 November (vol. 116, no. 49). — P. 24440—24445. — doi:10.1073/pnas.1907169116. — . — PMID 31740594.
- https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2002/2002.11688.pdf
- Ученые узнали, как бактерии приспосабливаются к жизни в космосе
- Круглый стол в Дубне: внеземная жизнь есть . Правда.Ру (26 декабря 2011). Дата обращения: 20 января 2012. Архивировано 5 февраля 2012 года.
- Екатерина Горбунова. Кто в космосе живет? . Итоги (4 апреля 2004). Дата обращения: 14 апреля 2012.
- А. Ю. Розанов. Бактериально-палеонтологический подход к изучению метеоритов // Вестник Российской академии наук : рец. науч. журнал. — 2000. — Т. 70, № 3. — С. 214—226. — ISSN 0869-5873.
- Interstellar Dust Grains as Freeze-Dried Bacterial Cells: Hoyle and Wickramasinghe’s Fantastic Journey (англ.). Suburban Emergency Management Project (22 августа 2007). Дата обращения: 12 февраля 2012. Архивировано 9 мая 2009 года.
- Дмитрий Злотницкий. Панспермия. Что, если нас создали пришельцы? «Мир фантастики» № 105 (Май 2012)
Литература
- М. М. Астафьева, Л. М. Герасименко, А. Р. Гептнер, и др. Ископаемые бактерии и другие микроорганизмы в земных породах и астроматериалах / Под научн. ред. А. Ю. Розанова, Г. Т. Ушатинской. — 1-е изд. — М.: ПИН РАН, 2011. — 172 с. — 400 экз. — ISBN 978-5-903825-16-5. (рус.) (7,65 Мб).
- Манагадзе Г. Г. Синтез органических соединений в экспериментах, моделирующих сверхскоростной удар метеоритов. Препринт ИКИ РАН № ПР-2037, 2001.
Ссылки
- К. Ю. Еськов История Земли и жизни на ней
- М. Д. Нусинов Занесение жизни из космоса на Землю.(Панспермия)
- Где зародилась жизнь и одиноки ли мы во Вселенной? // газета Объединенного института ядерных исследований № 49 (4089) от 23 декабря 2011.
- Андрей Ваганов Как была заселена Вселенная (недоступная ссылка). Интервью с В. С. Летоховым в Независимой Газете от 9.02.2002
- Злобин А. Е. Импактные события типа Тунгусского и происхождение жизни // ГГМ им. Вернадского РАН, Современные научные исследования и инновации. — Декабрь 2013. — № 12 (англ.)
- Панспермия: жизнь на Землю пришла из космоса // Популярная механика, январь 2018
- Видео
- Розанов А. Ю. «Зарождение жизни на Земле» // Лекции из телецикла ACADEMIA на телеканале «Культура» — Эфир 13—14 декабря 2010 года — Лекция № 1 (недоступная ссылка) — Лекция № 2 (недоступная ссылка)
- Манагадзе Г.Г. «Жизнь обречена на зарождение» // Телепрограмма «Русский космос» (Телестудия Роскосмоса, 12 мая 2012)