Неизбежность или каприз: почему на Земле возникли жизнь и разум

К появлению человека привела цепочка маловероятных событий, которые вряд ли повторятся где-то во Вселенной. Такую точку зрения отстаивают многие исследователи. С ней спорят авторы свежей научной статьи, опубликованной в журнале Science Advances. Они заявляют: вполне возможно, что каждый шаг на пути от безжизненной планеты к Homo sapiens был закономерным и почти неизбежным. А это значит, что космос может быть полон разума.

Не опоздать к концу света

Оглянемся на историю биосферы. Земля образовалась около 4,6 млрд лет назад. Она немногим младше Солнца. Жизнь, в свою очередь, почти ровесница нашей планеты. Древнейшим известным следам живых существ от 3,75 до 4,28 млрд лет.

Однако лишь 2,1 млрд лет назад появляются первые многоклеточные организмы. Первые известные макроскопические животные младше еще на миллиард лет. Млекопитающие появились лишь около 200 млн лет назад, а последний общий предок человека и шимпанзе жил всего 6-7 млн лет назад. 

Что ждет Землю в будущем? Астрономы убедительно доказывают, что Солнце постепенно становится жарче. Этот факт неизбежно вытекает из устройства звезды. Примерно через 1,1 млрд лет на нашей планете станет слишком жарко. В живых останутся разве что микробы, обитающие глубоко под землей. Назовем это событие концом света. 

Между рождением Земли и ожидаемым концом света лежит 5,7 млрд лет, и более 80% этого срока планета не знала разума. Люди едва не опоздали появиться.

Почему интеллект возникает так близко к концу срока, отведенного биосфере? Что это — случайность или закономерность? Еще в 1983 году этим вопросом задался физик Брэндон Картер.

Представьте себя Богом

Представим себя богами-экспериментаторами. В нашем распоряжении множество одинаковых солнечных систем. Раз за разом мы наблюдаем за образованием Земли и ждем, когда на ней появится разум. Проведя множество экспериментов, мы можем вычислить среднее время, проходящее между возникновением планеты и людей — время ожидания разума.

Логически можно предположить три варианта. Время ожидания разума много меньше текущего возраста Земли (напомним, это 4,6 млрд лет) и тем более времени конца света. Время ожидания разума примерно равно этой цифре. Или же время ожидания разума много больше срока, отведенного биосфере, а человечеству просто повезло созреть раньше положенного.

Все три варианта вызывают вопросы, но Картер счел, что третий все же предпочтительнее. Вот его логика. Будь время ожидания разума сравнительно небольшим, мы бы осознали себя на куда более молодой Земле. Если разуму для возникновения требуется какой-нибудь миллиард лет, почему человек возник так поздно? Допустим теперь, что для появления нашего мозга требуется как раз около 4,6 млрд лет. Но время ожидания разума определяется законами биологии, а время до вскипания океанов — законами астрономии. С какой стати эволюция живых существ и гигантских шаров раскаленного газа оказалась так чудесно согласована? Остается последняя возможность. На самом деле время ожидания разума значительно больше возраста Земли, а мы — везунчики, родившиеся раньше срока. Конечно, можно возразить, что вероятность такого везения очень мала. Картер изящно отклоняет это возражение. Пусть вероятность мала, но, пойди события по более вероятному сценарию, некому было бы рассуждать тут о вероятности.

Приведем аналогию. В 1902 году извержение вулкана Монтань-Пеле на острове Мартиника уничтожило город Сен-Пьер. По иронии судьбы, среди немногих выживших оказался преступник. Его защитили толстые стены тюрьмы, где он отбывал наказание за пустяковый проступок. Будь этот хулиган склонен к философии, он мог бы долго размышлять, почему из 30 000 жителей уцелел именно он. Но что толку в таких изысканиях? Сложись судьба иначе, и вопросом «Почему я?» задаться было бы некому. Мы не обязаны считать наше существование вероятным, потому что не могли бы наблюдать наше отсутствие. Этот небесспорный тезис называется антропным принципом.

Трудные шаги к человеку

Если появление разума было маловероятным, значит, маловероятными были какие-то ведущие к нему события — «трудные шаги» в терминологии Картера. Скорее всего, их было немного. Несмотря на антропный принцип, представлять появление человека следствием десятка маловероятных совпадений все же чересчур.

Сам ученый предлагал на роль трудных шагов возникновение жизни на Земле и возникновение вида Homo sapiens на эволюционном древе приматов. Для 1983 года это была более или менее разумная точка зрения, но сегодня она вызывает улыбку. Что-что, а жизнь появилась на Земле почти сразу. Приматов с развитым мозгом тоже было столько, что не всегда понятно, кто из них наш прямой предок. Другие исследователи называли трудными шагами возникновение фотосинтеза, кислородного дыхания, появление эукариот (организмов со сложными клетками), возникновение многоклеточных животных, заселение суши и другие события.

Гипотеза трудных шагов оказалась довольно популярной среди мыслителей, рассуждающих о поисках внеземной жизни. Но у биологов и палеонтологов к ней много вопросов. Авторы недавней статьи в Science Advances собрали и подытожили факты, добытые многими специалистами. Их вывод: возможно, необходимые события совсем не были маловероятными.

Нечто по-настоящему маловероятное может произойти максимум один раз. Но многие ключевые события в истории биосферы, похоже, происходили неоднократно. По некоторым оценкам, многоклеточность возникала более 20 раз. Так, зеленые растения, животные и грибы приобрели ее независимо друг от друга. Есть некоторые свидетельства, что красные водоросли стали эукариотами независимо от других организмов. Список примеров можно продолжать.

Правда, кое-чему в живом мире действительно нет аналогов. Например, фотосинтез с производством кислорода (оксигенный) «изобрели» цианобактерии. Некоторые виды цианобактерий вошли в состав клеток растений и других существ. Органеллы растений, отвечающие за фотосинтез — это по сути утратившие самостоятельность цианобактерии. Другие виды до сих пор живут свободно. Так или иначе, сегодня весь кислород на Земле вырабатывается цианобактериями.

Реализовать оксигенный фотосинтез было непросто. Этот процесс требует разорвать молекулу воды — одну из самых прочных в природе. Для этого цианобактерии «изобрели» фотосистему II – столь сложный биохимический механизм, что биолог Николай Кукушкин назвал ее Большим адронным коллайдером молекулярного мира. Но значит ли это, что его появление — маловероятное событие? Как раз наоборот. Система из более чем сотни химических компонентов не могла возникнуть одномоментно. Эволюция упорно шла к своей цели — использовать для фотосинтеза вездесущие воду и углекислый газ, а не редкие вещества вроде сероводорода. В конце концов, мы даже не можем быть уверенными, что этот прорыв удался только цианобактериям. Возможно, они просто вытеснили конкурентов, и те вымерли, не оставив потомков. Глядя на микроскопические остатки возрастом в многие сотни миллионов лет, трудно понять, какова была их биохимия.

Путь в тысячу ли

Если трудные шаги не были такими трудными, почему же человек возник так поздно? Потому что для его возникновения потребовалось время. Каждый шаг на пути к разуму был закономерным, но эволюция не могла сказать «Б», не сказав прежде «А». Многоклеточность могли освоить только эукариоты с их сложными клетками. Эукариоты дышат только кислородом, ведь этот тип дыхания дает много энергии. Кислородное дыхание появилось, когда в атмосфере стало много кислорода. А произошло это не раньше, чем цианобактерии «изобрели» фотосистему II и расселились по всей планете. Эволюция многоклеточных животных, возникновение теплокровности, развитие нервной системы — все было закономерным, но требовало времени. Почему этот процесс завершился как раз незадолго до конца света? Похоже, что все-таки по чистой случайности.