На каком-то раннем этапе истории Земли набор все более сложных химических веществ совершил нечто удивительное. Эти соединения превратились в клетку, способную вырабатывать энергию и самовоспроизводиться. Точный момент этого критически важного перелома в истории нашей планеты скрыт за давностью лет.
Наука обнаружила свидетельства жизни, существовавшей уже 4,2 миллиарда лет назад — то есть всего через 250 миллионов лет после рождения Земли. Строматолиты — окаменелые микробные маты, оставшиеся от древних цианобактерий, датируются 3,7 миллиардами лет. В ископаемых австралийских породах найдены изотопные сигнатуры, указывающие на возможную жизнь 4,1 миллиарда лет назад. А нитевидные структуры в канадских породах, возможно, биологического происхождения, имеют возраст 4,28 миллиарда лет.
Генетики, изучающие самые ранние формы жизни, используют концепцию Последнего универсального общего предка (last universal common ancestor — LUCA) — гипотетической клетки-предшественницы бактерий, архей и эукариот. LUCA существовала как минимум 3,6 миллиарда лет, а возможно, и 4,3 миллиарда лет назад.
Споры о точном времени появления жизни продолжаются, но ясно одно: это произошло очень быстро после формирования планеты.
Американо-британский астроном Дэвид Киппинг из Колумбийского университета проанализировал данные о быстром абиогенезе (самозарождении жизни) на Земле и других похожих планетах. Результатами он поделился в статье, принятой к публикации в журнале Astrobiology.
«Впервые у нас официально есть веские доказательства в пользу гипотезы о том, что жизнь быстро зарождается в условиях, подобных земным», — заявил исследователь.
Антропный принцип и сроки зарождения
Раннее зарождение жизни наводит на мысль, что абиогенез — быстрый процесс. Однако для появления разумной жизни (вроде нас) потребовалось около 4 миллиардов лет эволюции. Учитывая, что обитаемость Земли продлится не более 5–6 миллиардов лет, жизнь должна была начаться очень рано — и, возможно, нетипично. По мнению Киппинга, это пример слабого антропного принципа.
Слабый антропный принцип гласит: если бы наша планета не подходила для разумной жизни, нас бы здесь не было. Но возникает вопрос: не искажает ли наше существование понимание сроков абиогенеза?
Если на других землеподобных мирах есть жизнь, развивается ли она по тому же сценарию? Земля останется обитаемой не вечно: через 900 миллионов лет Солнце станет на 10% ярче и сделает ее непригодной для жизни. Значит, жизнь должна начаться как можно раньше после формирования планеты, чтобы успеть породить разумные формы.
«В этой картине жизнь должна была начаться 3,6±0,8 млрд лет назад — иначе нас бы здесь не было. Поэтому возраст древнейших микробов 3,7 млрд лет неудивителен», — пишет Киппинг.
Байесовский анализ и новые данные
Он использовал байесовский анализ для оценки времени появления жизни. Ранее на основе окаменелостей возрастом 3,7 млрд лет, астроном получил соотношение 3:1 в пользу быстрого абиогенеза. Данные по изотопам углерода в древних породах дали 9:1. Сильным доказательством считается 10:1 — и новейшие данные о LUCA (4,2 млрд лет) впервые вывели показатель за этот порог — 13:1.
«Теперь у нас есть формально сильные доказательства, что жизнь быстро возникает в условиях, подобных земным (хотя сами такие условия могут быть редкими)», — заключил Киппинг.
Но есть нюансы То, что LUCA могла быть еще древнее — требует проверки. Это не значит, что разумная жизнь распространена — Земля может быть исключением. Мы знаем только одну планету с жизнью: открытие жизни на Марсе, в океанах Европы или на экзопланетах изменит картину.
Жизнь на Земле появилась очень быстро — и, вероятно, это не случайность. Но означает ли это, что мы не одиноки во Вселенной? Пока ответа нет.