Рассуждая по поводу возможной природы внеземной жизни, ученые не исключают, что она может быть далека от привычных нам форм. Мы относимся к этому с долей скептицизма. Но о реальности такого развития событий свидетельствует история нашей собственной планеты. ­ Вообще-то, изначально предполагалось, что тут будут жить существа, дышащие смесью углекислого газа, сероводорода, аммиака и метана. Но 2,45 миллиарда лет назад произошло событие, перевернувшее все с ног на голову.

Земля — единственная планета в Солнечной системе с кислородной атмосферой. На остальных, как и положено, основу «воздуха» составляют метан, аммиак, сера и так далее
kipmu.ru

Подруга парадоксов

Среднестатистический человек мало что смыслит в науке, но привык считать ее законы логичными и незыблемыми. По большей части это верно, если бы не элемент случайности, из-за которого все вдруг может пойти если не наперекосяк, то в некоторой мере не так, как задумывалось изначально. Над этим парадоксом много размышляли ученые древности и средневековые натурфилософы. А в начале XX века по поводу случайных явлений и их влияния на физику ожесточенно спорили Альберт Эйнштейн и Нильс Бор. Любопытно, что автор Общей теории относительности в случайности не верил, а его оппонент — наоборот. Как бы то ни было, на данный момент теория вероятностей — вполне законный и работающий раздел математики (попробуйте найти науку точнее). Предмет ее изучения — случайные события, случайные величины, их свойства и операции над ними.

Справедливости ради стоит отметить, что случайности далеко не всегда бывают досадными или катастрофическими. Порой именно благодаря им все складывается наилучшим образом. Вспомним хотя бы сенсационное открытие антибиотиков по причине неряшливости британца Александра Флеминга, который укатил с семьей в отпуск и банально забыл прибрать в лаборатории. В чашке Петри выросла плесень, изучив которую, будущий нобелевский лауреат спас миллионы жизней, дал старт развитию нового направления бактерио­логии и так далее. И вот тут мы подходим к вопросу, почему теория вероятностей была признана и даже определена в сферу математического анализа.

Дело в том, что для запуска альтернативной версии событий требуется цепочка закономерностей, где все должно цепляться одно за другое. Посудите сами: плесень вообще и в немытой посуде в частности — не сенсация. Но здесь нужен был именно микробиолог, специализирующийся на болезнетворных бактериях и находящийся в соответствующем настроении для того, чтобы не просто психануть и выкинуть двухнедельную грязь, а заметить: что-то с ней не так. И из любопытства засунуть ее кусок под микроскоп. Не говоря уже о том, что карты могли вообще не сложиться: в свое время Флеминг колебался, что выбрать в качестве основного занятия в жизни — хирургию, к которой у него были неплохие способности, или лабораторную медицину.

Согласитесь, как-то лихо все закручено. Немудрено, что вопрос о том, случайны ли случайности, до сих пор является главным предметом спора теоретической физики (Эйнштейн и Бор так и не пришли к консенсусу).

Бытие как вероятность

Если отбросить версию о том, что жизнь на Землю была занесена в готовом виде, вопрос ее возникновения тоже относится к теории вероятностей. Причем какой этап эволюции ни возьми — нюансов хватает с лихвой. Например, откуда взялись существа, дышащие смесью кислорода и азота (основные компоненты воздуха), если изначально атмосфера содержала только аммиак, сероводород, метан и углекислый газ? Когда ученые об этом задумались, у них чуть ум за разум не зашел. Какой кислород, если единственным его источником является биосфера, а конкретно процесс оксигенного фотосинтеза? И если исходить из начальных данных, на нашей планете должны были сформироваться вовсе не те жизненные формы, которые есть сейчас. Но какие?

Наверняка каждому хоть раз в жизни приходилось по необходимости или из любопытства нюхать аммиак. Согласитесь, ощущения жуткие. Существо, которое дышит им полноценно, представляется не иначе как мутантом. Но если разобраться, то и кислород (чистый) — тоже крайне токсичный газ. Мы же вдыхаем его без проблем по двум причинам. Во-первых, так изначально устроен наш организм. А во-вторых, в атмосфере кислорода всего 21 %. То есть на самом деле при соблюдении безопасной концентрации ничто не мешает дышать и аммиаком. Как говорится, дело вкуса. Скорее всего, эволюция пошла бы именно в таком направлении, поскольку земные бактерии и археи чувствовали себя прекрасно в условиях аноксигенного фотосинтеза (не вырабатывая молекулярный кислород). Но вмешался неучтенный фактор.

Внезапные перемены

Примерно 2,8 миллиарда лет назад незначительная часть цианобактерий, живших в так называемых бактериальных матах у дна водоемов, вдруг «заглючила» и начала вырабатывать кислород. Ну начала и начала — у каждого свои странности. Однако эта случайность, идеально встроившись в цепочку последующих событий, по меткому выражению биологов, вывернула всю биосферу наизнанку.

В какой-то момент цианобактерии активизировались и стали производить кислород, так сказать, в промышленных масштабах. О причинах спорят, но наиболее вероятными считаются две: замедление вращения планеты (соответственно, увеличение продолжительности светового дня) и временное снижение вулканической активности. Дело в том, что большинство среди анаэробов составляли хемоавтотрофы, получающие энергию за счет химических реакций геологических процессов. То есть вулканы и тектонические разломы регулярно выносили на поверхность всякие «вкусняшки» (например, сероводород), которые бактерии и археи с аппетитом поедали. А затем радостно плодились и размножались. Но вдруг источник пищи начал работать с перебоями.

В принципе, ничего страшного — посидели бы на диете. Но, воспользовавшись ситуацией, на сцену вылезли цианобактерии, увеличив в разы производство кислорода, который и потравил конкурентов. Уцелевшие счастливчики переселились на место бывших изгоев — в бактериальные маты около океанических горячих источников. Через какое-то время вулканы снова начали функционировать в нормальном режиме, но поезд любителей тяжелой химии ушел — их место заняли аэробные (работающие на кислороде) формы жизни. Кстати, чтобы вы знали, Земля — единственная планета в Солнечной системе с кислородной атмосферой. На остальных, как и положено, основу «воздуха» составляют метан, аммиак и сера. Нам просто фантастически повезло.

В ТЕМУ

Помимо кислорода, в состав воздуха входят еще девять газов (кстати, по большей части, если уж быть справедливыми, дышим мы азотом — его 78 %). Но именно кислород является главным «топливом», на котором работает наш организм. Внутрь он попадает в чистом (при дыхании) и связанном (в составе разных веществ с пищей и жидкостями) виде. При его участии в роли окислителя идут реакции сжигания питательных веществ и высвобождения энергии. На кислороде работают наши клетки, мышцы, внутренние органы и мозг. И если без пищи и воды можно протянуть какое-то время, то без воздуха нам конец уже через 6 минут (тренированные ныряльщики не в счет). Затем — потеря сознания и смерть. Естественно, чудеса случаются, человека можно откачать и после длительной гипоксии. Проблема в том, что клетки мозга (в первую очередь основных отделов — коры, таламуса и гиппокампа) повреждаются быстро и безвозвратно. А это означает, что спасенный может остаться глубоким инвалидом. 

pausa.me

bebenina@sb.by