рассматривать свойства отдельного организма, эколог обращает внимание на то, как этот организм включается в сложную сеть отношений, составляющих экосистему, частью которой данный организм является. Возможно, наиболее известный пример этой позиции – так называемая гипотеза Геи. Выдвинувший ее эколог Джеймс Лавлок рассматривает всю Землю в целом, включая равно и «живые», и «неживые» ее составляющие, как некий единый организм. На основе этой гипотезы обычно выдвигается предположение о том, что различные экосистемы Земли будут функционировать совместно во имя создания устойчивой среды, благоприятствующей развитию жизни. (Здесь стоит вспомнить, кто такая Гея в древнегреческой мифологии – богиня‐прародительница, древняя праматерь всего живого.)
Гипотезу Геи неоднократно критиковали – ведь реальная геологическая история Земли полнится катастрофами, которые вряд ли стыкуются с представлением о нашей планете как об итоге тщательного и планомерного создания экологического равновесия. В ее истории были, например, эпизоды, когда вся Земля представляла собой гигантский «снежок» – промерзшая поверхность планеты (включая океаны) была целиком покрыта снегом и льдом, которые растапливали только огромной мощности извержения вулканов. Так что, хотя мы и не можем отрицать, что все живые организмы на Земле входят в состав обширных экосистем, все, что экологический подход может нам дать в плане определения понятия жизни, – добавление еще одного пункта в наш список свойств живого: «чтобы считаться живым, надо быть частью обширной экосистемы». Однако, если для живых организмов на Земле это, возможно, и соответствует действительности, нет никаких причин считать это свойство обязательным для жизни на экзопланетах.
То же самое можно сказать и о тезисе, гласящем что живые системы должны состоять из клеток. Хотя жизнь, похожую на нашу, нам привычно представлять состоящей из клеток, нет никаких оснований полагать, что жизнь на экзопланетах должна быть похожа на нашу именно по этому параметру.
Проще говоря, большинство свойств из вышеприведенного списка несомненно присущи живым организмам Земли, но столь же несомненно, что внеземная жизнь совершенно не обязана ими обладать. Поэтому, когда мы наконец отправимся в путешествие по Галактике, мы можем на всякий случай захватить наш список с собой, но не будем слишком рассчитывать на то, что в наших поисках он нам пригодится.
Определения, основанные на описании жизни как процесса
В 1994, когда в NASA решили возвратиться к поискам жизни на просторах Галактики, была создана группа ученых‐экспертов, целью которой стала разработка критериев определения этого понятия. Следуя предложению, выдвинутому астрофизиком из Корнелльского университета Карлом Саганом, они определили жизнь как «самоподдерживающуюся химическую систему, способную к дарвиновской эволюции». Эта формулировка вошла в историю науки как «определение NASA», и, хотя она очевидно геоцентрична, мы, размышляя о возможных формах жизни на экзопланетах, увидим, что эта формулировка, несомненно, полезна.
Процесс дарвиновской эволюции называют также естественным отбором. Мы утверждаем, что, по всей вероятности, этот процесс должен действовать на подавляющем большинстве экзопланет.
Вот как он протекает на Земле. Каждый организм получает от своих родителей генетический материал, который влияет на свойства и качества этого организма. Эти свойства, в свою очередь, играют основную роль в определении того, проживет ли организм достаточно долго, чтобы передать генетический материал следующему поколению, – вам может быть знакома формулировка «выживает сильнейший» (или «наиболее приспособленный».) Постепенно в популяции будут накапливаться признаки, способствующие выживанию. Таким образом, с течением времени естественный отбор создаст организмы, хорошо приспособленные к окружающей их среде. Именно так и возникло то разнообразие форм жизни, которое мы видим на нашей планете.
Но хотя все живые организмы на Земле и являются продуктами естественного отбора, из этого не следует напрямую, что нечто, не являющееся продуктом естественного отбора, не может быть живым. Мы рассмотрим несколько вариантов таких ситуаций в главе 16, когда будем говорить о жизни, совершенно непохожей на нашу.
Фактически, определение NASA – лишь одна из множества попыток дать определение жизни в терминах процессов, в результате которых она появляется. Это определение, в сущности, говорит, что для того, чтобы узнать, является ли что‐то живым, мы должны узнать, как оно появилось. Если организм возник в результате естественного отбора, то, в соответствии с этим определением, он живой. Рассматриваемый под таким углом, естественный отбор становится способом определения живого.
Для определения жизни пытались использовать и другие процессы. Один из самых интересных примеров связан с теорией систем: речь идет о так называемом свойстве эмерджентности. В этом случае мы определяем жизнь как эмерджентное свойство химических систем.
Пример, на котором проще всего объяснить, что такое эмерджентность, – куча песчинок. Представьте себе, что вы собираете кучу, добавляя к ней по одной песчинке. По мере увеличения числа песчинок взаимодействие сил внутри кучи становится все более и более сложным, хотя эти силы возникают в результате контактов между песчинками и ничего больше. В конце концов – скажем, на миллионной песчинке – происходит нечто новое: мы добавляем эту песчинку, и вдруг с какой‐то стороны кучи сходит оползень. Этот оползень – эмерджентное свойство песчинок. Суть здесь в том, что одна песчинка не станет причиной миллионной доли оползня, но при этом для того, чтобы куча песка пришла в движение, вам потребуется сначала собрать 1 000 000 песчинок.
Таким образом, сторонники этого определения заявляют, что жизнь есть проявление некоей химической лавины. Усложните химическую систему в достаточной степени, и вы, по всей вероятности, получите жизнь.
Главная сложность этого типа определений состоит в том, что они требуют весьма подробного и четкого знания о том, как именно рассматриваемая система пришла к состоянию, в котором сейчас находится. В главе 5 мы обсудим более сложные проблемы, которые ожидают нас при поиске следов жизни на других планетах, не говоря уж о том, чтобы выяснить, как эта жизнь развивалась. Даже на Марсе, куда мы можем посылать спускаемые аппараты и зонды и проводить измерения in situ, отыскать достаточно убедительные доказательства того, что жизнь там существует (или существовала), оказалось крайне трудно. Представьте, насколько трудно было бы не только обнаружить жизнь, но и проследить за ее эволюцией на далекой экзопланете.
Определения, сформулированные на основании законов термодинамики
Когда физики рассматривают какую‐то проблему, например определение жизни, их ключевой подход состоит в том, чтобы докопаться до самых базовых законов природы, действующих в исследуемой ими системе, какой бы эта система ни была. Этот метод известен нам по крайней мере со времен Исаака Ньютона, который обнаружил, что движение любого объекта, где бы во Вселенной он ни находился, можно описать тремя открытыми им законами. Как мы уже говорили в предыдущей главе, можно сказать, что цель физики – свести законы бытия Вселенной к системе уравнений, которая поместилась бы на футболке. Таким образом, когда физик думает о жизни на Земле, он вспоминает
