Что такое панспермия в биологии
Панспермия
Пансперми́я (др.-греч. πανσπερμία — смесь всяких семян, от πᾶν (pan) — «всё» и σπέρμα (sperma) — «семя») — гипотеза о появлении жизни на Земле в результате занесения из космического пространства так называемых «зародышей жизни».
Содержание
Описание
Согласно панспермии, рассеянные в мировом пространстве зародыши жизни (например, споры микроорганизмов) переносятся с одного небесного тела на другое с метеоритами [1] или под действием давления света.
Гипотеза панспермии никак не объясняет возникновение жизни, суть этой концепции заключается в том, что жизнь как таковая просто является одним из фундаментальных свойств материи. [2]
Концепция панспермии базируется на двух исходных положениях:
Возникновение гипотезы и её развитие
Гипотеза Панспермии была выдвинута немецким учёным Германом Эбергардом Рихтером в 1865 году и поддержана Г. Гельмгольцем и С. Аррениусом. Также эту гипотезу поддерживали У. Томпсон (лорд Кельвин) и В. И. Вернадский.
После открытия космических лучей и выяснения действия радиации на биологические объекты позиция гипотезы весьма ослабла.
Однако после того, как миссией Аполлон-12 были найдены живые земные микроорганизмы на прилунившемся зонде Сервейер-3, о ней стали говорить чаще. В последнее время особенно часто идеи панспермии упоминаются в СМИ в контексте обмена веществом между Землёй и Марсом, когда на его поверхности ещё было много воды.
Аргументы
Полученные в 2006 году результаты миссии Deep Impact по исследованию кометного вещества показали наличие в кометном веществе воды и простейших органических соединений. По мнению сторонников панспермии этот факт указывает на кометы как на один из возможных переносчиков жизни во Вселенной.
Академик РАН А. Ю. Розанов, глава комиссии по астробиологии Российской академии наук, считает, что жизнь на Землю была занесена из космоса. В частности он утверждает:
Вероятность того, что жизнь зародилась на Земле, настолько ничтожно мала, что это событие практически невероятно
Критика
Один из двух базовых постулатов панспермии, вечность жизни во Вселенной, является неопровержимым (нефальсифицируемым) утверждением и поэтому не относится к доказательной науке.
Второй постулат, повсеместное распространение жизни во Вселенной, допускает проверку. Однако, достоверно проведённые анализы показали, что органические молекулы в метеоритном веществе не обладают свойством хиральной чистоты [2] и, следовательно, не могут быть биологическими. Неоднократно появлявшиеся сообщения о находках следов жизни на метеоритах основаны или на ошибочной интерпретации некоторых бактериоподобных неорганических включений, или на загрязнении земными микроорганизмами.
В середине 1980-х годов был преодолён тупик в теориях абиогенеза (работы М. Эйгена и В. И. Гольданского), и концепция панспермии перестала рассматриваться серьёзными учёными.
Техногенная панспермия
На основе гипотезы панспермии зародилось понятие ‘техногенной панспермии’. Учёные опасаются, что с космическими аппаратами, отправляемыми к другим космическим объектам, мы можем занести туда земные микроорганизмы.
Обнаружение
Что такое гипотеза панспермии и как она объясняет зарождение жизни на Земле?
Механизмы панспермии
Ученые предположили, что панспермия протекает множеством способов. Среди схем, по которым жизнь может покинуть Землю или планету, обнаруживаются два основных масштаба переноса: межзвездная панспермия и межпланетная панспермия. Для достижения первого и второго рассматриваются три основных механизма.
Во-первых, это механизм радиопанспермии, при котором микроорганизмы перемещаются в космосе благодаря радиационному давлению звезд, пока не достигнут объекта, на котором условия могут быть благоприятными или нет, чтобы он мог развиться в более крупные и сложные формы жизни. Однако эта гипотеза была опровергнута из-за длительного воздействия радиации на бактерии во время межпланетных путешествий, которая денатурирует любую форму ДНК или РНК и снижает любые шансы на успешную радиопанспермию почти до нуля.
Наконец, гипотезы о направленной панспермии, или намеренной реализации жизни на Земле, также считаются правдоподобными. По мнению лауреата Нобелевской премии Фрэнсиса Крика, жизнь на Земле могла возникнуть в результате «межзвездного осеменения» нашей планеты развитой внеземной цивилизации.
Организмы, склонные к панспермии
Первым условием выживания организмов в открытом космосе является их способность выживать в отсутствие солнечного света. Однако вплоть до 1970-х годов такие живые организмы были неизведанными, пока в глубинах Галапагосского разлома не были обнаружены организмы, для существования которых требовались только вода и энергия, синтезированные из окисления реактивных химических веществ, обнаруженных в почве Земли.
Это пролило свет на новую категорию бактерий, ныне известных как экстремофилы. У этих микроорганизмов развиваются цисты и споры, чтобы защитить себя при воздействии сильного стресса (гамма-излучение, температура, ультрафиолет…). Однако после восстановления жизнеспособных условий эти споры и цисты прорастут и позволят организму снова стать метаболически активным.
Критика
Наконец, панспермия не получает широкого признания или уважения в научном сообществе, потому что она просто откладывает ответ на вопрос: «Как возникла жизнь?», помещая ее на другое небесное тело, чем наше. Несмотря на то, что она может быть убедительным в объяснении абиогенеза на Земле, она принципиально не может объяснить, как с общей точки зрения жизнь возникла где-либо во Вселенной.
Все земляне — инопланетяне: что такое теория панспермии и как она объясняет жизнь
Возможно, жизнь зародилась вовсе не на Земле, а случайно попала на нашу планету из другого места в космосе. «Хайтек» разбирается, насколько это реально и какие существа могут считаться «инопланетянами».
Читайте «Хайтек» в
Представьте, что марсоход НАСА Perseverance («Персеверанс») действительно обнаружит на Красной планете микроорганизмы. Это изменило бы все, что мы знаем о жизни в Солнечной системе и далеко за ее пределами. Или нет? Что, если бы мы случайно перенесли жизнь на Марс на космическом корабле? А что, если так во Вселенной жизнь и движется с планеты на планету? Ученые не первый год пытаются доказать возможность панспермии: исследуют возможность того, что микробы и экстремофилы могут мигрировать между планетами и распространять жизнь по Вселенной.
Что такое панспермия?
Микробная жизнь может путешествовать, используя кометы и астероиды в Солнечной системе в качестве космических кораблей. Согласно теории панспермии, жизнь может переноситься даже между звездными системами, используя такие объекты, как Оумуамуа.
Эту теорию проверяли?
Несколько исследований были связаны с проверкой теории панспермии, среди них — миссия «Танпопо» (в переводе с японского — «одуванчик»). Это астробиологический эксперимент на МКС, который провели, чтобы выяснить, способны ли бактерии выжить в экстремальных условиях открытого космоса.
В 2018 году ученые из Токийского университета, исследуя нижние слои стратосферы, обнаружили, что на высоте 12 км над землей, несмотря на мощную солнечную радиацию, как-то выживают бактерии Deinococcus (деинококки). После этого ученые захотели выяснить, смогут ли эти организмы выжить и в открытом космосе.
Для этого они совместно с японским национальным космическим агентством JAXA организовали эксперимент на МКС. Образцы поместили на экспозиционные панели экспериментального модуля «Кибо», все они подвергались воздействию космической среды. Результаты трехлетнего эксперимента показали, что колонии бактерий деинококков могут пережить перелет в несколько месяцев (например, с Земли на Марс) и не погибнуть в суровых космических условиях в течение нескольких лет.
Инопланетные животные
На Земле живут странные животные, некоторые ученые считают их теми самыми космическими путешественниками. Это тихоходки — тип микроскопических беспозвоночных, близких к членистоногим, — организмы-супергерои. Они могут жить при рекордно высоких или низких температурах, давлении, радиации и восстановиться после десятидневного пребывания в открытом космосе. Также тихоходки могут впадать в криптобиоз — восстанавливаемое состояние организма, в котором он не проявляет видимых признаков жизни, а его метаболическую активность трудно обнаружить.
Некоторые модели панспермии, например, литопанспермия, предполагают, что живые организмы могут перемещаться в камнях между планетами и их спутниками. Ученые предполагают, что на это способны тихоходки. Их выживаемость уже проверяли при статической нагрузке: они не погибли в условиях гидростатического давления 7,5 гигапаскалей в течение 12 часов.
Также в мае этого года ученые провели эксперимент — оказалось, что тихоходки могут выжить даже в том случае, если начинить ими специальные пули. Однако и тут есть предел, эти организмы не выживают на скорости более 900 м/с, испытывая давление 1,14 гигапаскалей. По мнению ученых, перенос с поверхностей планет живых тихоходок на близлежащие спутники возможен, но маловероятен.
Что в итоге?
После открытия двух внесолнечных объектов — Оумуамуа и кометы Борисова — ученые активнее заговорили о панспермии. Проводится все больше исследований и экспериментов. Хотя результаты как минимум удивляют, панспермия не считается основной теорией происхождения жизни на Земле.
Путешествие жизни от планеты к планете и, тем более, от звезды к звезде как минимум требует слишком много времени, считают ученые. В случае панспермии исследователи обращаются к бритве Оккама — зачастую самое простое решение оказывается лучшим. Скорее всего, жизнь действительно зародилась и развивалась на Земле. Но как именно это произошло — неизвестно до сих пор, и поэтому некоторые ученые не снимают панспермию со счетов и продолжают проводить эксперименты.
Экстремофилы — совокупное название для живых существ, способных жить и размножаться в экстремальных условиях окружающей среды. По сравнению с этим, организмы, обитающие в более умеренной среде, могут быть названы мезофилами или нейтрофилами.
В более научной форме предположения о возможности переноса жизни через космическое пространство были высказаны Якобом Берцелиусом (1834), Германом Эбергардом Рихтером (1865), У. Томсоном (1871) и Г. Гельмгольцем (1879).
Бритва Оккама — методологический принцип. Простыми словами, это способ найти самое простое и логическое объяснение происходящему. В качестве классического примера можно привести выражение: «если вы слышите звук копыт, то скорее всего это будут лошади, а не зебры».
Что такое панспермия? Определение, сущность гипотезы и доказательства
Панспермия (др.-греч. πανσπερμία — смесь всяких семян, от πᾶν (pan) — «всё» и σπέρμα (sperma) — «семя») — гипотеза о существовании жизнь во всей Вселенной в форме микроорганизмов или спор, которые распространяются вместе с метеоритами, астероидами, кометами или даже при помощи космических аппаратов и развиваются в подходящей среде.
Принцип, лежащий в основе панспермии, заключается в том, что жизнь возникла за пределами Земли и попала на нашу планету, найдя гостеприимный климат, в котором смогла развиваться и процветать.
Панспермия — это старая гипотеза, восходящая к концепции таксономии, когда французский историк Бенуа де Майе предположил, что жизнь на Земле является результатом микроорганизмов, занесенных из космоса. С тех пор ученые от Стивена Хокинга до сэра Фрэнсиса Крика (который отказался от своей ранней поддержки гипотезы мира РНК) были убеждены, что жизнь зародилась вдали от нашей планеты.
Гипотеза панспермии делится на три большие категории. Жизнь была занесена через обломки горных пород откуда-то из-за пределов нашей звездной системы, концепция литопанспермии, или с другой планеты Солнечной системы, баллистическая панспермия. Третья гипотеза, направленная панспермия, утверждает, что жизнь на нашей планете целенаправленно распространялась уже существующей разумной жизнью.
Согласно гипотезе о панспермии, баллистическая панспермия (также называемая межпланетной панспермией) пользуется наибольшим признанием в научном сообществе. Осколки других планет уже давно бомбардируют Землю в виде метеоритов. Фактически, один метеорит, ALH84001, обнаруженный в Антарктиде в 1984 году, содержит в себе то, что некоторые ученые считают следами жизни или предшественниками жизни, такими как аминокислоты. Было подсчитано, что он оторвался от Марса более 4 миллиардов лет назад.
При исследовании ALH84001 ученные-астробиологи, изучающие потенциал жизни в космосе, обнаружили на нем по крайней мере четыре следа древней жизни, от того, что похоже на окаменелые микроорганизмы до цепочек магнетита. С тех пор как результаты исследований опубликовали в 1996 году, три свидетельства жизни в метеорите были отброшены. Но вопрос о том, является ли последний след, цепочки магнетита, минеральными или были биологически произведены древними марсианскими бактериями, остается под вопросом.
Марс — самый вероятный кандидат на баллистическую панспермию. Расположение орбит Марса и Земли вокруг Солнца примерно в 100 раз облегчает перемещение осколков с красной планеты на нашу, чем наоборот. И, по оценкам, за всю историю Земли около 5 триллионов осколков горных пород совершили это путешествие. Более того, в своей ранней истории Земля и Марс одинаково подходили для жизни, и обе планеты имели влажную атмосферу и воду на поверхности.
Несмотря на все эти доказательства, до сих пор нет единого мнения, как зародилась жизнь на Земле. Пока одни ученые поддерживают теорию абиогенеза, другие больше склоняются к панспермии. Гипотеза панспермии не обязательно противоречат абиогенезу, она просто перемещают источник возникновения жизни в другое место. Тем не менее, до сих пор нет оценок по нескольким важным факторам, которые должны быть соблюдены, чтобы панспермия была правильной. Возможно ли, например, чтобы микробная жизнь выжила в суровых условиях полета в космосе, входа в атмосферу Земли и столкновения с поверхностью нашей планеты?
Теория панспермии – суть гипотезы Рихтера, доказательства за и против
Теория панспермии – это гипотеза, которая в основе своей имеет предположение о том, что жизнь на Земле возникла в результате перенесения на нее жизнеспособного материала из космического пространства. Гипотеза включает в себя множество различных концепций, однако, наиболее интересной и заслуживающей внимания является гипотеза Рихтера – немецкого ученого.
Гипотеза панспермии: основные положения
Теория панспермии предполагает, что некий биологический материал, или как его по-другому называют – «зародыши жизни», попал на Землю посредством метеоритного дождя или светового давления. Считается, что материал, положивший основу жизни на планете, являлся микроорганизмом или спорами с другой планеты. Согласно мнению приверженцев этой теории, попавшие на нашу планету микроорганизмы сумели приспособиться к условиям, начали развиваться и послужили началом для зарождения всей жизни на Земле.
Единственное, чего не может объяснить концепция панспермии, – это откуда на планете взялась разумная жизнь. Суть панспермии заключается лишь в объяснении попадания живых клеток на Землю. При этом сторонники теории считают, что для начала жизнедеятельности первых микроорганизмов не требовалось никаких дополнительных условий, жизнь подразумевается как нормальное свойство организмов.
Сторонники панспермии
Рихтер – не единственный ученый, который был приверженцем теории панспермии. Также сторонниками данной идеи являются знаменитые научные деятели Кельвин, Гельмгольц и Аррениус.
Стоит отметить, что Аррениус даже рассчитал возможность попадания бактериальных спор из космоса на нашу планету. Более того, именно он обратил внимание на эксперименты, проводимые отечественным физиком Лебедевым, который открыл давление потока света. Согласно теории Аррениуса, микроорганизмы перемещаются среди разных космических объектов не посредством метеоритов, комет или астероидов, а благодаря давлению солнечного света.
По мнению другого ученого – Вернадского, жизнь находилась на Земле на протяжении всего периода ее существования. Однако, благодаря прогрессу в науке, открытию радиации и ее влияния на все живое, а также открытию явления лучей в космосе, подвергло сомнениям многие концепции панспермии.
Тем не менее, даже при таких условиях, теория панспермии имеет возможность развиваться за счет обнаружения доказательств и аргументов в пользу концепции. К примеру, во время миссии в космосе под названием «Apollon» были найдены микроорганизмы, произошедшие на Земле. Это подтвердило возможность переноса живых микроорганизмов между различными космическими объектами.
Также многие ученые утверждали, что на поверхности метеоритных остатков были обнаружены вещества органического происхождения. Однако, первое же исследование определило, что вещества, найденные в составе метеоритов, являются сложными образованиями углерода, которые никакого отношения к жизни не имеют.
В 2006 году были опубликованы результаты новых исследований, которые доказывали, что в составе комет и астероидов имеются небольшие участки, содержащие воду и некоторые простые микроорганизмы. Приверженцы гипотезы, что данное явление подтверждает возможность перенесения жизнеспособных организмов из космоса на нашу планету с помощью космических объектов – метеоритов, астероидов и комет.
Отечественный ученый Розанов считает, что возможность зарождения жизнеспособных организмов на Земле без внешнего вмешательства очень мала. Поэтому ученый является приверженцем панспермии, считая ее наиболее близкой к истине теорией. Согласно его мнению, микроорганизмы, положившие начало жизни на Земле, попали на планету из комического пространства.
Тем не менее, несмотря на утверждения разных ученых, теорию панспермии часто упрекают в том, что она ничего не говорит о зарождении жизни в космосе как таковой. Согласно такой идее, жизнь находится в космосе повсеместно, образовавшись когда-то в одной или нескольких точках, а затем просто переносится от одного объекта к другому. При этом ученые-панспермисты не рассказывают, под влиянием какой силы зародилась жизнь в космосе, где и когда это произошло.
Что нужно преодолеть «зародышам жизни» при преодолении космического пространства?
Перед тем, как преодолеть космическое пространство и попасть на другой космический объект, простейшие микроорганизмы должны пройти несколько испытаний:
Помимо данных препятствий нельзя забывать и о том, что до попадания на какую-либо планету, в том числе и на нашу, живому организму предстоит преодолеть огромное астрономическое расстояние, которое измеряется миллионами лет. Возможность того, что за такое время хотя бы один простейший организм мог попасть на планету и дать начало жизни, очень мала, однако, она все-таки существует.
Доказательства панспермии
Основное доказательство, которое используют ученые-панспермисты, являет собой факт того, что в Гренландии были найдены микроорганизмы, возраст которых составил 3,8 миллиардов лет. Если учесть, что нашей планете насчитывается 4,5 миллиарда лет, то для возникновения жизни остается 0,7 миллиарда лет. Согласно гипотезе панспермии, данного времени недостаточно для того, чтобы на планете зародилась новая жизнь, что подтверждает факт попадания живых клеток на Землю из космоса.
Также определенные исследования определили, что в составе метеоритных объектов, попавших на Землю, имеются остатки простейших организмов с нитчатой структурой, которые схожи по своим свойствам с низшими грибами. Кроме того, ученые находили и различные окаменевшие бактерии, однако, биологи не согласны с данной теорией.
В 2014 году было закончено еще одно исследование, которое подтвердило суть панспермии как теории возникновения жизни. Эксперимент состоял в том, что на борт аппарата Фонтон-М4 были помещены различные микроорганизмы. Для чистоты опыта простейшие клетки были расположены в безвоздушном пространстве, чтобы максимально приблизить условия эксперимента к космическим условиям.
После того, как аппарат приземлился, микроорганизмы были проверены, в результате чего выяснилось, что полет успешно пережили 11 бактериальных клеток, а также 4 поры. Более того, данные организмы не просто выжили, но после попадания в привычные условия начали размножаться.
Косвенное доказательство представили ученые из Швейцарии, которые показали, что ДНК вполне могут сохранить свою структуру даже в условиях преодоления космического пространства. Более того, хромосомы успешно переживают повторное прохождение атмосферы Земли.
Техногенная панспермия
Теория панспермии, как и множество других концепций, со временем претерпевала множество изменений. Суть такой идеи трактуется как возможность того, что аппараты, которые совершают перелеты с Земли к космическим объектам, разрушают имеющиеся там атмосферу и биосферу. Данная концепция не беспочвенна, на данный момент существуют некоторые доказательства техногенной панспермии:
Гипотеза техногенной панспермии утверждает, что велика вероятность того, что в скором времени мы не сможем исследовать биологические вещества, так как они просто будут разрушены при прохождении атмосферы. Произойти это может в первую очередь из-за того, в последнее время в космос отправляется большое количество аппаратов, путешествующих по его просторам.
Рекомендуем к прочтению:
Рекомендуем к прочтению:Панспермия: за и против
С одной стороны, теория панспермии доказывает, что сама по себе жизнь на Земле зародиться не могла только под влиянием сил природы, и это действительно доказывается фактами, и в первую очередь тем, что были обнаружены очень древние простейшие микроорганизмы, возраст которых 3,8 миллиардов. Кроме того, также ученые панспермисты доказали и то, что споры и бактерии способны преодолевать космические пространства и после этого продолжать жизнедеятельность.
Но, с другой стороны, теория не объясняет сам момент зарождения жизни в космосе, где именно она образовалась, каким образом, и в какое время. В связи с этим возникает множество пробелов, которые невозможно заполнить научными фактами по сей день. Именно это является препятствием для дальнейшего развития концепции. К сожалению, такая проблема возникает во многих гипотезах.