АСТРОБИОЛОГИЯ
Современная астробиология основывается на достижениях биологии, астрономии, химии. В экспериментальном плане она использует возможности космонавтики для изучения Солнечной системы, а также методы астрономии и радиоастрономии для изучения органической составляющей межзвездной среды и поиска планетных систем, подобных Солнечной системе. Основные проблемы астробиологии – изучение обстоятельств зарождения и развития жизни на Земле, выяснение граничных условий органической жизни, поиск жизни на планетах Солнечной системы, исследование химической (предбиологической) эволюции органического вещества. Одним из способов решить некоторые проблемы астробиологии представляется поиск внеземных цивилизаций.
Зарождение жизни.
Наиболее богатый экспериментальный материал получен в связи с исследованиями зарождения жизни на Земле. Считается, что первичная атмосфера Земли имела основной состав, т.е. была богата водородосодержащими компонентами. В такой атмосфере, как предположил в 1923 А.И.Опарин, на поверхности планеты из простейших веществ могли формироваться сложные соединения, послужившие основой для развития жизни. Это убедительно показали еще в конце 1950-х опыты Стэнли Миллера, Хуана Оро, Лесли Оргела и других биохимиков, которые в лабораторных установках имитировали первичную атмосферу планет, содержавшую в большом количестве водород, метан и аммиак вместе с сероводородом и парами воды. Для имитации условий на молодой планете эту «первичную атмосферу» освещали ультрафиолетовым излучением и возбуждали искровыми разрядами (поскольку активная вулканическая деятельность должна сопровождаться сильными грозами).Например, Миллер действовал электрическими разрядами на смесь H2 + CH4 + NH3, циркулирующую над кипящей водой. Среди продуктов реакций в его установке обнаружились мочевина (NH2)2CO, метилмочевина, большой набор органических кислот и шесть аминокислот. Другие исследователи модифицировали опыт и получали несколько иной набор веществ. В результате подобных экспериментов выяснилось, что в условиях молодой планеты из простейших веществ быстро формируются сложные соединения. Например, в лабораторных условиях появлялись 12 из 20-ти аминокислот, образующих все белки земных организмов, и 4 из 5-ти оснований, образующих информационные молекулы РНК и ДНК. Из этих элементарных «кирпичиков» построены все земные организмы.
Однако в подобных экспериментах не удалось продвинуться до синтеза высокоорганизованных комплексов белков и, тем более, таких самовоспроизводящихся структур как молекулы ДНК. Осталось много нерешенных проблем, связанных с переходом от сложных органических веществ к простым живым организмам. Но большинство биологов считает, что таким путем постепенно могла образоваться биосфера Земли. Позже, в результате фотосинтеза, обусловленного деятельностью растений, земная атмосфера стала окислительной. Считается, что присутствие кислорода в составе атмосферы планеты является достаточным (хотя и не обязательным) признаком на ней жизни.
Гипотеза панспермии.
Некоторые ученые считают, что «чудо рождения жизни» требует невероятно редкого сочетания многих факторов, а потому не может происходить во Вселенной часто. Они не исключают, что жизнь, возникнув лишь однажды, затем распространяется с планеты на планету, подобно эпидемии. Поэтому наряду с теорией зарождения жизни на Земле сейчас активно обсуждается и гипотеза панспермии – перенос жизни с одних небесных тел на другие. Эту идею впервые высказал в 1908 шведский ученый Сванте Аррениус, а возродили ее спустя полвека биохимики Френсис Крик и Лесли Оргел. Сам Аррениус считал, что живые клетки переносятся от одной планеты к другой под давлением света звезды. Крик и Оргел предполагали «направленную панспермию» – организованный перенос живого вещества с планеты на планету какими-то разумными существами. В последнее время стали рассматривать и третью возможность: перенос жизни в составе метеоритов, выбитых с поверхности обитаемой планеты. Для проверки гипотезы панспермии важно обнаружить жизнь еще хотя бы на одной планете и сравнить ее с земной: если и там белки окажутся собранными из 20-ти таких же аминокислот, как на Земле, значит, действительно, все живые существа вышли из одной колыбели.
