Первичный бульон

Преодолеть эту дилемму помогает, в частности, антропный принцип, специфическим образом объясняющий, почему все во Вселенной, от законов физики и химии до уникальных условий на Земле, словно нарочно придумано для того, чтобы мы могли существовать, чтобы чудо человеческой жизни стало возможным. Нередко идут в ход варианты теории параллельных вселенных, согласно которым их число практически бесконечно и они имеют разные условия, в большинстве своем непригодные для жизни. Однако условия в нашей Вселенной должны были благоприятствовать жизни — иначе нас бы здесь не было. Впрочем, даже в таких вселенных, как наша, с подходящими условиями, зарождение жизни может быть затруднительно. Если же это случилось однажды, почему не может случиться снова, а потом еще раз и еще, о чем подробно пишет Пол Дэвис в главе 13? Если мы находимся именно в такой вселенной, где жизнь «легка на подъем», то опыт возникновения и развития живого на Земле, вероятно, должен был повториться на других планетах. Это оптимистичный сценарий для поиска внеземных обитателей.

Согласно второму подходу, законы физики и химии и значения базовых констант, таких как сила притяжения и электрический заряд электрона, являются необходимыми, но недостаточными условиями возникновения жизни. Возможно, потребовалась вторая попытка, и здесь, на Земле, она увенчалась успехом благодаря невероятно редкому сочетанию химических веществ, породившему жизнь исключительно на нашей планете, как описывает в главе 14 Мэтью Кобб. По этому сценарию жизнь «тяжела на подъем» и мы, скорее всего, одиноки во Вселенной.

Итак, сколько раз должны быть успешно выброшены «антропные кости» — не менее двух или хватит одного броска? Легка ли жизнь «на подъем»? Как отмечает Мэтью Кобб, поскольку все организмы произошли от одного общего предка, можно предположить, что жизнь на Земле воспользовалась единственным уникальным шансом. Но если нам земная жизнь известна лишь в одном воплощении, из этого совершенно не следует, что ей не могли предшествовать другие успешные попытки. Ныне существует только один вид рода Homo (Homo sapiens), но в прошлом было немало других, просто все они вымерли. Аналогично в еще более отдаленном прошлом теоретически могли возникать альтернативные источники жизни, также уступившие Землю нашим успешным предкам.

Аргументом в пользу оптимистичного сценария является возникновение жизни на земном шаре практически сразу, едва для нее сложились условия. Когда Земля сформировалась около 4,6 млрд лет назад, она была слишком горячей, чтобы на ней имелась жидкая вода (Крис Маккей в главе 6 и Андреа Селла в главе 10 сходятся на том, что это важное условие возникновения жизни на нашей планете и, возможно, в любом другом месте). Соответственно, она не была пригодна для обитания вплоть до момента не ранее 3,8 млрд лет назад. И примерно этим временем датируются самые ранние следы организмов в древнейших горных породах. Если жизнь «тяжела на подъем» и требует исключительно удачного броска «химических костей», тогда, скорее всего, прошло бы много миллионов, а то и миллиарды лет, прежде чем химические компоненты сошлись в нужном сочетании для появления жизни. Жизнь, однако, возникла относительно быстро. Можно предположить, что, как только выполнены условия ее существования — например, наличие жидкой воды, — жизнь становится не просто возможной, а вероятной. Следовательно, в нашей Вселенной жизнь «легка на подъем», и если такие же условия, как на молодой Земле, сложились в инопланетных мирах — что представляется вероятным, — то живая материя должна была возникнуть и на этих планетах, причем столь же быстро. Инопланетяне должны быть повсюду.

Чтобы подкрепить эту гипотезу, нужно как-то решить парадокс Хойла о торнадо и автосвалке. Как возможна случайная сборка из химического «мусора» чудовищно сложной — и чрезвычайно маловероятной — функции самокопирования?

В качестве первых носителей этой функции назывались различные биомолекулы, которые могли бы сформироваться в первичном бульоне. Тем не менее даже простейшие из них должны быть чрезвычайно сложными структурами. Расчетная вероятность формирования реплицирующейся молекулы исключительно в ходе случайных процессов исчезающе мала, так что ею можно пренебречь. Вот она, главная загвоздка с происхождением жизни. Проблема не в том, что так уж трудно получить химические предпосылки для жизни или выявить биомолекулы, способные пройти ряд необходимых шагов репликации. Проблема в том, что каждый такой репликатор может быть лишь одним из горстки структур в ошеломляюще большом множестве возможных вариантов. Это так называемая «проблема поиска»: как может правильная структура найтись случайно? Случайный поиск (фактически в ходе соударений атомов и молекул, взаимодействующих и соединяющихся друг с другом по законам термодинамики и химии) чудовищно неэффективен, он не уложился бы в сколько-нибудь разумный интервал времени, исчисляющийся даже сотнями миллионов или миллиардами лет.

Для наглядности воспользуемся сравнением с компьютером, заменив множество неохотно образующихся химических соединений простыми строительными блоками цифрового мира — битами или элементами информации, которые могут иметь только два значения, 1 или 0 (или истинно/ложно, да/нет). Байт данных, состоящий из восьми бит, является отдельным знаком текста в компьютерном коде. Его можно уподобить одному знаку алфавита генетического кода. Теперь зададимся вопросом: насколько часто встречаются среди всех возможных строк байтов такие, которые могут реплицировать себя в компьютере?

В этом контексте у нас имеется громадное преимущество, поскольку реплицирующиеся строки байтов весьма распространены — это всем известные компьютерные вирусы, представляющие собой относительно короткие программы, которые умеют заражать компьютеры, заставляя процессор делать огромное количество копий. Затем вирусы проникают в наши электронные письма и заражают компьютеры друзей и коллег. Таким образом, если считать память компьютера чем-то вроде цифрового первичного бульона, то компьютерные вирусы — цифровые эквиваленты первичных репликаторов.

Один из простейших компьютерных вирусов, Tinba, имеет только 20 Кб — всего ничего по сравнению с основной массой компьютерных программ. Несмотря на то что для компьютерного кода 20 Кб — это совсем мало, их хватает, чтобы продуцировать относительно длинные строки цифровой информации, поскольку при 8 битах в каждом байте получается 160 000 бит информации. Чтобы имелся хотя бы один шанс на генерирование Tinba из случайного комплекса бит, их потребовалось бы по меньшей мере 10³²⁰⁰⁰ (число, записываемое единицей с 32 тысячами нулей). Это непостижимо большое число — несоизмеримо больше, чем частиц во Вселенной. Вывод однозначный: Tinba не мог бы возникнуть по чистой случайности.

Наверное, возможно множество реплицирующихся кодов еще проще Tinba, что повышает шансы на их самозарождение. Но если бы оно действительно имело место, то на данный момент компьютерный вирус уже возник бы спонтанно из огромного потока гигабайт, пронизывающих интернет каждую секунду. Все эти коды функциональны, т.е. могут передать процессору нашего компьютера команду выполнить базовую операцию, скажем копирование или удаление, — и теоретически все они могут быть версиями Tinba, — однако каждый компьютерный вирус, когда-либо заражавший чей-то компьютер, по однозначным признакам определяется как творение рук человеческих. Насколько нам известно, в огромном потоке цифровой информации, наводняющей мир, спонтанно не зародилось ни единого компьютерного вируса.