Максим Іванович Дідрук - Теорія неймовірності, Максим Іванович Дідрук

тих, кому палеонтологічні знахідки все ж видаються недостатньо переконливими доказами еволюції, знайдеться яскравіший приклад. Він спростовує ще одне хибне твердження про те, що для спостереження виявів еволюції треба значні проміжки часу. Йдеться про нільського багатопера. Це прісноводна риба, яка, як зрозуміло з назви, водиться в заболочених заплавах Нілу. Нільський багатопер особливий тим, що має два органи дихання та здатний вибиратися з води й повзати суходолом. По суті, цей вид риб просто зараз відтворює еволюційний шлях первісних дводишних риб, які першими опинилися на суходолі 400 мільйонів років тому й потім еволюціонували в наземних амфібій. Професорка Емілі Станден з Університету Оттави провела серію експериментів із метою довести, що нільський багатопер у буквальному сенсі перебуває в процесі еволюційного переходу з одного середовища в інше. Дослідниця вісім місяців утримувала щойно вилуплених мальків багатопера на суходолі, після чого порівнювала їх з іншими багатоперами, які перебували у воді. Так ось, ті рибини, що росли на суходолі, повзали швидше та вправніше за тих, що росли у воді. Вони тримали голову вище та менше вимахували хвостами. Змінилася навіть анатомія: кістки в передній частині тіла набули такої форми, що плавці стали більше схожими на лапи. І це тільки за одне покоління!

Які ще докази еволюції вам потрібні?

Вуглець як основа життя

Уявіть, що за багато тисяч років від сьогодні астронавти із Землі дісталися найближчих зоряних систем, знайшли там землеподібну планету й виявили на ній життя. Запитання: що саме вони побачать? Який вигляд можуть мати розвинуті позаземні істоти?

Коротка відповідь: певна річ, ми не знаємо. Але ніхто не забороняє висувати обґрунтовані припущення. І для того, щоби принаймні спробувати уявити іншопланетну біосферу, варто уважно придивитися до життя на Землі, поки що єдиній планеті, яка уможливила появу складних істот, здатних розмножуватися й еволюціонувати.

Отже.

Усе живе на Землі складається з чотирьох елементів: кисню, вуглецю, водню й азоту. І це не збіг, що всі названі елементи належать до п’ятірки найпоширеніших у Всесвіті (п’ятий серед них — гелій, але він інертний, тобто практично не бере участі в хімічних реакціях). Це означає, що навряд чи основою позаземного життя стануть елементи на кшталт берилію, цинку чи хлору. Незважаючи на хімічну активність останніх, їх просто надто мало для побудови складних макромолекул. Майже напевно будь-яка іншопланетна форма життя складатиметься з тих самих кисню, вуглецю, водню й азоту.

Далі. У біосфері Землі з перелічених чотирьох елементів найпоширенішим є кисень. (Невелика ремарка: йдеться не про атмосферний кисень, яким ми дихаємо, а про атоми кисню в органічних молекулах.) Так, масова частка кисню в тілі людини становить аж 65 %. Попри це кисень — не головний елемент життя. Вуглецю в тілі людини втричі менше, близько 18 % за масою, але він набагато важливіший. Вуглець — основа всього. Його атоми є таким собі каркасом для всіх органічних молекул. Вітаміни, білки, гормони — це, по суті, карбонові каркаси, на які нанизані атоми кисню, водню й азоту. Виникає запитання: що такого особливого у вуглецеві, що зробило його основою всього живого на Землі?

Причина криється в хімічних властивостях вуглецю, а їх, як ви пам’ятаєте зі шкільного курсу хімії, визначає кількість електронів на зовнішній електронній оболонці. Наприклад, кисень має на зовнішній оболонці 6 електронів. Для того щоб оболонка була повною, потрібно 8 електронів, відповідно кисень може утворювати хімічні зв’язки, лише відриваючи 2 електрони від сусідніх атомів. Натомість у, нехай, літію на зовнішній оболонці тільки 1 електрон, тож під час формування зв’язків літій легко його віддає. Вуглець особливий тим, що на його зовнішній оболонці розташовані 4 електрони. Тобто він однаково легко може й віддавати, і приймати 4 електрони, і це дає йому змогу утворювати значно більшу кількість стабільних з’єднань порівняно з рештою елементів періодичної системи, разом узятих.

Вуглець справді унікальний. Жоден інший з хімічних елементів не спроможний витворювати довжелезні полімерні ланцюги, що слугують скелетами для живих молекул. Водень з’єднується лише з одним елементом воднораз, він не універсальний. Гелій, як згадували вище, інертний. Літій, берилій і бор надто нечисленні. Реакції із залученням азоту надміру енергійні. Кисень надміру агресивний, відриває електрони в усього, до чого може дотягтися, й не формує довгих ланцюгів. Фтор іще агресивніший за кисень: роз’їдає метал, протравлює скло, вибухає від контакту з водою. Неон й аргон — це інертні гази. Натрій, магній, алюміній дуже вже прагнуть віддавати електрони, а фосфор, сірка та хлор, навпаки, приймають їх вельми охоче. Інші атоми недостатньо розповсюджені. У всій періодичній таблиці є хіба один хімічний елемент, який теоретично міг би бути конкурентом вуглецю, і це — кремній. У нього так само, як і у вуглецю, 4 електрони на зовнішній оболонці. Він однаково просто й віддає їх, і приймає додаткові 4 від інших атомів. Кремній приблизно так само поширений, як і вуглець, і через це письменники-фантасти полюбляють вигадувати позаземне кремнієве життя. Але навряд чи кремній може стати основою стійкої біосфери. Річ у тім, що утворювані каркасним елементом зв’язки мають бути достатньо міцними, щоб формувати довжелезні ланцюги, і водночас не надто сильними, щоб ці ланцюги розмикалися в певних місцях і взаємодіяли між собою. Як це, наприклад, відбувається під час синтезу ДНК, складання білків з амінокислот тощо. Й на відміну від вуглецевих, кремнієві зв’язки негнучкі. Так, на основі кремнію вдасться побудувати довжелезні полімерні молекули, але вони вкрай рідко вступатимуть у взаємодію з іншими схожими молекулами, що зрештою унеможливлює хімію, здатну до самореплікації.

Тож якщо ми колись знайдемо життя на інших планетах, то дуже ймовірно, що за своєю суттю воно буде вуглецевим, як і земне. Такий висновок скептики називають вуглецевим шовінізмом, але це аж ніяк не спростовує фактів і міркувань, які його зумовлюють.

Яким саме виявиться це життя, уявити важко. Лише погляньте на всі дивовижі, що їх витворила еволюція за сотні мільйонів років на нашій планеті. Ікла моржів, гребені динозаврів, броньовані панцири черепах, очі павуків, крила кажанів, пір’я в павичів. Істоти на інших планетах можуть набути тисяч найнеймовірніших форм. Буде тільки дивним, якщо ці форми матимуть не вуглецеву основу.

Теплий Усесвіт

Сьогодні більшість учених схиляється до думки, що історія Всесвіту розпочалася 13,8 мільярда років тому з події, яку називають Великим вибухом. Історія про те, як науковці крок за кроком дізнавалися, яким був Усесвіт на зорі свого