Возможные следы жизни в метеоритах

Всего через три года после того, как французская Академия Наук, наконец, снизошла до того, что бы признать, что камни всё же могут падать с неба, один из таких камней "приземлился" вблизи французского города Алиас. Обстановка в Европе вообще, и во Франции в частности, в то время была непростая, наполеоновские войны были в самом разгаре, так что на очередной метеорит практически никто из учёных того времени не обратил особого внимания даже несмотря на то, что его первый поверхностный анализ показал необычайно высокое по сравнению с теми немногими образцами других метеоритов, которые были известны к тому времени, содержание углерода. Лишь 28 лет спустя, в 1834-м году, когда один из фрагментов данного метеорита попал в руки известного химика того времени Берцелиуса, было проведено его более-менее серьёзное (по меркам того времени, разумеется!) исследование. Поначалу Берцелиус даже решил, что произошла какая-то ошибка, и попавший к нему объект вовсе не является метеоритом, настолько он был непохож на известные к тому времени образцы железных, каменных, и железно-каменных метеоритов. Кроме того, быстро выяснилось, что метеоритное вещество содержит достаточно много воды, что тоже резко контрастировало с представленями того времени о том, из чего может состоять вещество метеоритов. Тем не менее, оплавленность его поверхности красноречиво свидетельствовала, что "камень", по видимому, действительно упал с неба. Как мы теперь знаем, данный образец оказался первым представителем нового типа метеоритов, которые впоследствии стали называть углистыми хондритами. Название данного типа указывает на две характерные особенности данных метеоритов, отличающие их от остальных. Во-первых, они перенасыщены углеродом, из-за чего имеют чёрный цвет. Во-вторых, в них присутствуют хондры - специфические включения сферической формы силикатного состава с характерным размером около одного миллиметра. Наиболее типичными минералами в составе хондр являются оливин и пироксен которые на Земле обычно образуются на достаточно большой глубине (в мантии) в условиях высоких температур. Снаружи хондры окружены минералами, по своему строению и химическому составу напоминающему полевой шпат, образующиийся на Земле при охлаждении и кристаллизации мантийного вещества, поднимающегося из глубины на поверхность. Исходя из результатов исследований, хондры по всей видимости образовались в результате быстрого (не более нескольких минут) разгорева исходной породы до температур порядка 1500-1900 градусов Цельсия (что привело к их плавлению) и последующего их относительно медленного (от одного до нескольких часов) остывания. Изотопный анализ серы и железа, входящих в состав хондр, указывает на то, что одной из возможных причин внезапного и резкого разогрева породы могли быть излучение и ударная волна от взорвавшейся относительно недалеко суперновой звезды. Но вернёмся в XIX век, в лабораторию Берцелиуса. Дополнительные исследования выявили, что вещество матрицы метеорита при нагревании обугливалось (примерно как дрова в камине), что является характерным признаком того, что в его составе присутствуют органические вещества. Тем не менее, как и подобает настоящему учёному, осторожный Берцелиус отметил, что это ещё отнюдь не означает, что в метеорите присутствуют (или присутствовали) живые организмы . Вскоре (в 1838-м году) в Южной Африке упал ещё один углистый хондрит, за изучение которого взялся немец Вёлер, прославившийся незадого до этого тем, что ему впервые в мире удалось синтезировать органическое вещество (мочевину) из неорганического. Не сплоховал он и в этом случае. Ему удалось выделить из матрицы метеорита похожее на тяжёлые фракции нефти вещество с сильным запахом битума. При этом, он пошёл дальше Берцелиуса, и сделал вывод о том, что "если опираться на современный уровень знаний" подобные вещества могут быть синтезированы только живыми организмами. В скобках заметим, что окончательно данный вопрос не решён по сей день, ибо даже сегодня среди учёных нет единого мнения о том, образуется ли нефть биогенным или абиогенным способом, либо же возможны оба варианта. В 1864-м году вблизи французской деревушки Оргэй (похоже, углистые хондриты почему-то "запали" именно на Францию) выпал целый метеоритный дождь. Всего было найдено более 20-ти обломков большого метеорита. Как быстро выяснилось, внешний вид матрицы его вещества напоминал минералы, образующиеся при взаимодействии вулканического пепла с водой, хотя детальный состав содержащихся в нём химических веществ заметно отличался от состава пепла, извергаемого земными вулканами. Французский химик Клоэц, изучивший состав новой находки, нашёл состав выделенных им из метеорита органических веществ весьма похожим на состав органики, присутствующей в месторождениях торфа и бурого угля. На основе этого факта в своём докладе французской Академии Наук он нашёл возможным высказать мнение, что это, по-видимому, может указывать на существование "организованной материи" на небесных телах. Предложили вынести свой вердикт и Пастеру, находившемуся в это время не вершине своей славы. Тщательно простерилизовав питательный растор, он выкрошил в него стерильными инструментами часть вещества из внутренней области фрагмента метеорита Оргэй, и стал ждать. Чуда, конечно, не произошло, из чего Пастер сделал очевидный вывод, что "в Оргэйе жизни нет". Впрочем, на вопрос о том, была ли она там раньше, данный опыт, естественно, ответить не мог. В последущие десятилетия было выполнено ещё несколько исследований углистых хондритов, которые в общем и целом подтвердили данные, уже известные из первых опытов. В частности, в 1889 году один из основателей отечественной метеоритики Ю.И.Симашко исследовав углистый хондрид Мигеи тоже обнаружил в его составе вещество, похожее на битум. Впоследствии отсутствие новых данных, а так же, возможно, бурные событся первой половины XX-го века, резко ослабившие интерес к научным направлениям, которые нельзя было быстро конвертировать в технологии, интересные военным, привели к длительному застою в изучении углистых хондритов.

Второе дыхание у исследователей открылось лишь после окончания Второй Мировой войны. Вместе с наступившим миром возрадился и интерес к фундаментальным исследованиям, а существенно возросшая мощность оптических, а потом и электронных микроскопов позволила рассмотреть ранее недоступные учёным детали матриц метеоритов. Начав с разминки в виде повторения и уточнения опытов, осуществлённых ещё в XiX-м веке, уже в 1960-м году на международной конференции, посвящённой освоению космоса, американские биохимики Калвин и Вон выступили с сенсационным по тем временам докладом об обнаружении (с помощью масс-спектрометра) в летучих соединениях, полученных из вещества углистого хондрита одного из четырёх азотистых оснований, являющихся своебразной "изюминкой" ДНК - цитозина. Это событие послужило своебразным спусковым крючком и масса исследователей вооружившись масс-спектрометрами бросились изучать состав квазибитумного вещества углистых хондритов. Практически сразу же ошеломляющие результаты посыпались как из рога изобилия. Уже через год было объявлено об обнаружении в углистых хондритах алифатических и ароматических соединений углерода, аминокислот, липидов, порфиринов, пуриновых и пирамидиновых азотистых оснований. Впрочем, нашлось и немало скептиков, включая лауреата Нобелевской премии Урея, советовавших перед экспериментами тщательнее мыть руки и пробирки, и, главное, убедительно доказать, что обнаруженную органику метеориты не "подцепили" уже на Земле. По-видимому, критики частично были правы, и в спешно проведённых в погоне за сенсацией экспериментах учёные иногда слишком торопились с выводами и публикациями. Тем не менее, во многих случаях исследования были сделаны образцово, и самые придирчивые скептики не могли найти в них повод для критики. В настоящее время внеземное происхождении органики в метеоритах уже не вызывает практически никаких сомнений, так как изотопный состав "метеоритных" органических молекул заметно отличается от такового для земных организмов.

В любом случае, после первоначальных восторгов, наступило некоторое отрезвление, ибо стало понятно, что одно наличие органических молекул, пусть и относительно сложных, ещё не доказывает их биологического происхождения. Даже по поводу биогенного происхождения нефти в настоящее время продолжаются ожесточённые споры, а большинство из обнаруженных в углистых хондритах органических молекул могут при определённых условиях синтезироваться и абиогенно. Особенно легко абиогеным путём идёт синтез аминокислот в восстановительных условиях при условии подвода энергии извне. Это было продемонстрировано ещё в знаменитых опытах Миллера. По-видимому, это было одной из основых причин, почему центр дискуссий уже в начале 60-х годов прошлого века сместился с обсуждения достоверности результатов экспериментов, подтверждающих наличие органических молекул в метеоритах, к обсуждению достоверности обнаруженных в них предпологаемых окаменелостей микроорганизмов, тем более, что соответствующие статьи начиная с 1961-го года тоже начали появляться регулярно. Одна из первых публикаций на эту тему вышла ни много ни мало, а в самом престижном в мире научном журнале Nature. Статья была написана в соавторстве американскими учёными Клаусом и Надем на основе изучения материала из матрицы двух углистых хондритов (Оргэй и Ивуна) и содержала описание многочисленных включений микрометрового размера весьма напоминающих отпечатки одноклеточных водрослей, пыльцы и других объектов, похожих на следы  палеонтологической летописи в земных породах древних геологических эпох. В качестве контрольной выборки было исследовано вещество двух метеоритов, не являющихся углистыми хондритами, в нём ничего похожего на отпечатки микроорганизмов обнаружено не было. Всего исследователи выделили и описали пять различных типов предпологаемых биологических объектов. Что бы избежать вполне ожидаемых обвинений в популизме и недоказанности биологического происхождения обнаруженных ими загадочных образований, авторы предпочли называть их "организованными элементами".

Рис. 1. Одна из иллюстраций к статье Клауса и Надя "A Microbiological Examination of Some Carbonaceous Chondrites", опубликованной в ноябрьском номере журнала Nature за 1961-й год.

Нужно сказать, что плотность "организованных элементов" в изученных авторами углистых хондритах оказалась очень высокой. Так, в крохотной (весом около милиграмма) крупинке из метеорита Оргэй их было обнаружено около полутора тысяч. Так же стоит отметить, что авторы с максимальной тщательностью подошли к проблеме исключения из рассмотрения возможных более поздних загрязнений образцов земными микроорганизмами, что выгодно отличало их исследование от ряда других публикаций того времени. После пионерской работы Клауса и Надья исследование микроструктуры углистых хондритов резко активизировалось. В течении нескольких лет вышло сразу несколько статей, авторы которых сообщали об обнаружении "организованных элементов" в различных углистых хондритах. Например, ленинградский геолог Тимофеев, исследовавший в 1962-м году метеориты Саратов и Мигея, обнаружил в них шарообразные отпечатки спороподобных образований с характерным диаметром от 10 до 60 микрон, весьма напоминающие акритархи - таинственные ныне вымершие докембрийские одноклеточные, которые некоторые палеонтологи отождествляют с эукариотическими организмами типа водрослей. Ещё более убедительные данные по поводу акритархов были опубликованы В.А.Рудковской в 1972-м году. Обнаруженные ею в слоях раннего палеозоя возрастом около 600 млн. лет микроструктуры, идентифицированные как акритархи рода Polyrixium, оказались весьма похожи на один из типов "организованных элементов", описанных ранее в метеорите Оргэй (см. рис. 2). Так как акритархи в настоящее время считаются вымершими организмами, возможность загрязнения полностью исключена.

Рис. 2. А - Фоссилизированная клетка акритарха из раннепалеозойских отложений Восточной Сибири, Б - похожий на акритарх "организованный элемент" из матрицы метеорита Оргэй.

По-видимому, самая серьёзная независимая проверка биогенного происхождения "организованных  элементов" в углистых хондритах была осуществлена в 1971-м году ведущими в то время специалистами по древним следам жизни Россигнол-Стриком и Бархурном. Они со всей серьёзностью подошли к предстоящему исследованию, применяя те же методы обработки исходного материала (вещества из матрицы метеорита Оргэй), которые они до этого с успехом использовали при изучении окаменелостей микроорганизмов докембрийского периода. Результаты исследования оказались противоречивыми. С одной стороны, было подтверждено, что многие изученные ими "организованные элементы" по своим размерам, форме и внешнему виду похожи на отпечатки и окаменелости, оставленные в земных породах микроорганизмами времён Архея и Протерозоя. В частности, гистограммы распределения размеров полых микроструктур в изучаемом метеорите оказались очень похожими на аналогичные гистограммы распределения размеров окаменелостей микроорганизмов в породах железистых кварцитов формации Ганфлита в канадской провинции Онтарио возрастом около двух миллиародов лет. С другой стороны, несмотря на обилие воды в веществе метеорита, признаков осадочных пород обнаружнено не было. Так как к тому времени (начало 70-х годов прошлого века) все известные учёным палеонтологические находки остатков бактериальных сообществ были обнаружены именно в осадочных породах (экосистемы гидротермальных источников, глубинных базальтовых и гранитных пород и вулканичесаких туфов были открыты позже), авторы исследования в итоге сделали вывод об абиогенном происхождении "организованных элементов". Видимо, по этой причине, а так же ввиду отсутствия других (кроме внешней схожести обнаруженных объектов с окаменелостями микроорганизмов, найденными в древних земных породах) независимых подтверждений биогенности происхождения наблюдаемых структур, интерес к данной проблеме в научном сообществе стал постепенно угасать, и ко второй половине 70-х годов публикации на эту тему в серьёзных реферируемых научных журналах практически прекратились. Этому дополнительно способствовало так же то обстоятельство, что многие учёные рассматривали саму идею о том, что жизнь на Землю была занесена из космоса, как идеологически вредную (что-то то вроде облегчённой формы креаценизма) и мешающую сконцентрироваться на решении гораздо более конкретно поставленной проблемы происхождения жизни в условиях ранней Земли.

В очередной раз дискуссии на тему внеземного абиогенеза возобновились лишь в 90-х годах прошлого века вместе с увеличением доступности для исследователей электронных микроскопов, дающих возможность рассмотреть неразличимые ранее детали строения "организованных элементов" и появлением нового поколения других приборов, позволяющих получить даже на тех же материалах достаточно много новых данных. Первой сенсационной работой "новой волны" стала публикация 1996-го года в американском журнале Science работающего в НАСА астробиолога МакКея с соавторами. В статье утверждалось, что в обнаруженном ранее в Антарктиде метеорите ALH 84001, который большинством учёных признаётся фрагментом выбитой около 15-ти миллионов лет назад астероидом марсианской породы, ими обнаружены напоминающие бактерий окаменелости, а так же включения кристаллов магнетита (Fe₃O₄) и грейгита (Fe₃S₄) в виде гранул. На Земле подобные гранулы (магнетосомы) обычно появляются в результате процессов жизнедеятельности так называемых магнитотаксических бактерий. Кроме того, МакКей с сотрудниками обнаружили в веществе метеорита специфические сложные молекулы, состоящие из циклических цепочек атомов углерода, так называемые полициклические ароматические углеводороды (ПАУ),  которые могут образовываться, в том числе, и в результате разрушения клеток погибших бактерий. Результаты исследования основной породы и поверхностных отложений карбонатов на поверхности метеорита привели учёных к выводу, что будущий незванный гость Земли кристаллизовался из магматической лавы около 4 млрд. лет назад, причём какое-то время на протяжении своей ранней истории он покоился на дне неглубокого водоёма при температуре около 18 градусов Цельсия. Такие условия, тем более, в случае наличия растворённых в воде питательных веществ, вполне пригодны для жизни. Дискуссии по поводу реалистичности предъявленых МакКейем и К доказательств существования бактериальной жизни на древнем Марсе продолжаются по сей день. Не вставая в этих спорах однозначно на чью либо сторону, попытаемся максимально объективно отделить зёрна от плевел. Первый аргумент, предъявлемый МакКейем в качестве доказательства наличия следов жизни, присутствующих в метеорите ALH 84001 , это наличие в составе его матрицы структур, напоминающих по форме некоторые характерные типы бактерий. Правда, размер указанных образований (не более .05 мкм в диаметре) слишком мал для земных бактерий. Даже самые тонкие, вообще не имеющие клеточной стенки земные бактерии - микоплазмы имеют примерно вдвое больший диаметр. Некоторые из оппонетов считают, что при столь малом размере внутри тела бактерии попросту не остаётся места для размещения всех необходимых для её жизнеобеспечения подсистем, в частности, рибосомы. Достаточно долго этот аргумент парировался тем, что существуют недавно открытые так называемые нанобактерии, как раз укладывающиеся в пространственный диапазон обнаруженных внутри рассматриваемого метеорита структур, однако, в настоящее время можно считать уже практически доказанным, что объекты, рассматриванемые ранее некоторыми исследователями в качестве нанобактерий, на самом деле являются кристаллами гидроксиапатита. С указанныеми кристаллами в подходящей среде происходят процессы, в чём-то напоминающие жизнедеятельность живых организмов, в частности, они способны "расти" и "размножаться", что, очевидно, и ввело первоначально исследователей в заблуждение. Второй из аргументов МакКейя касался обнаружения в ALH 84001 уже упомянутых выше полициклических ароматических углеводородов. Но и он при более внимательном рассмотрении тоже не выглядит достаточно убедительным, ибо в последние годы стало ясно, что ПАУ вообще очень широко распространены во Вселенной, и из-за этого даже мешают астрономам, так как активно поглащая световые волны сразу в нескольких диапазонах, тем самым, заслоняют от нас многие интересные области космоса. Кроме того, даже если предположить, что ПАУ в метеорите ALH 84001 действительно имеют биогенное происхождение, логично было бы ожидать, что в них соотношение "тяжёлого" углерода ¹³С к "лёгкому" углероду ¹²С, как это обычно и бывает в случае углеродосодержащих веществ биологического происхождения, будет сдвинуто в сторону "лёгкого" углерода, чего на самом деле не наблюдается. Да и никаких органических соединений, которые можно было бы интерпретировать как прямые или косвенные свидетельства существования бактериальной ДНК, так же обнаружено не было. Третий аргумент, касающийся обнаружения объектов, напоминающих магнетосомы некоторых земных бактерий, представляется более интересным, хотя и он в свете публикации ряда работ, объясняющих появление обнаруженных в метеорите зёрен магнетита без привлечения биологических процессов (см, например, вот эту статью) тоже, по видимому, никак не может считаться решающим. По совокупности изложенных фактов на взгляд автора вывод о наличии в конкретном метеорите ALH 84001 следов жизнедеятельности марсианских микроорганизмов представляется по меньшей мере преждевременным, хотя это, конечно, отнюдь не исключает принципиальной возможности существования жизни на Марсе в прошлом, и даже в настоящий момент времени.

Дебаты вокруг марсианского метеорита во многом отвлекли внимание интересующихся внеземеной жизнью от продолжающегося вот уже более двух веков "детектива", в котором главными героями выступают углистые хондриты. А на этом фронте, тем временем, действие развивалось своим чередом. Одним из наиболее интересных событий последней трети XX-го века явилось падение в 1969-м году в Австралии большого (общей массой более 100 кг.) углистого хондрита, который в честь населённого пункта, около которого выпали его фрагменты, назвали Мерчисон. Так как его вхождение в плотные слои атмосферы наблюдалось визуально, обломки данного метеорита были собраны фактически сразу же после падения, что практически полностью исключало возможность загрязнения их внутренних областей земными микроорганизмамии и продуктами их жизнедеятельности. Это было особенно важно, так как данный небесный гость пополнил уже достаточно длинный к тому времени список метеоритов, в которых было зафиксировано сразу несколько признаков биологический, или, как минимум, предбиологической активности. Широкомасштабное исследование данного метеорита началось ещё в 70-е годы прошлого века, однако, наиболее интересные результаты, так же как и "переоткрытие" некоторых других углистых хондритов, уже изученных ранее, пришлось на 90-е годы, когда значительно усовершенствованное к тому времени оборудование позволило существенным образом повысить точность и достоверность получаемых результатов. Что же показали эти исследования "новой волны"? Удобнее всего это рассмотреть на примере всё того же Мерчисона, как относительно "свежего", и, к тому же, минимально загрязнённого материала. В изрядно пропитанной водой (как и у большинства других углистых хондритов) матрице были обнаружены более сотни аминокислот часть из которых (глицин, аланин, глутаминовая кислота и т.д.) входят в состав стандартного набора аминокислот, используемых всеми земными организмами. Казалось бы, в этом факте нет ничего особо сенсационного, ибо аминокислоты, как и ПАУ, достаточно широко распространены в космосе, если бы не одно "но". Во всех опытах по абиогенному синтезу аминокислот правые и левые изомеры (когда нужно их различить, перед названием аминокислоты обычно добавляют буквы D или L, от латинских слов, соответствено, Dexter (правый) и Laevus (левый)) присутствуют в получившемся органическом веществе в равных количествах, нарушение данной симметрии с преобладанием левой формы ещё со времён Пастера считалось уникальным признаком живого. Так вот, как выяснилось, в метеорите Мерчисон, да и во многих других углистых хондритах, данная симметрия, как и на Земле, нарушена в пользу преобладания L-форм. Пусть их преимущество и не подавляющее, как в биосфере Земли, но, тем не менее, оно явно превышает погрешность измерения. Шок, который получили астробиологи от этого открытия, по видимому, можно сравнить с шоком, который испытали физики в середине XX-го века после открытия пространственной ассимметрии слабого взаимодействия. Вначале феномен пытались объяснить всё теми же каким-то образом проникшими вглубь фрагментов метеорита земными загрязнениями, но когда в 1997-м году было доказано, что изотопный состав азота в аминокислотах, обнаруженых в метеорите, существенно отличается от земного, стало ясно, что так просто от проблемы не отделаться. Были разработаны гипотезы предпологающие, что небольшое преобладание аминокислот, обладающих определённой хиральностью, было первоначально вызвано воздействием поляризованного по кругу света, а потом неким, пока ещё не до конца понятным сопособом "закреплено" с помощью входящей в состав метеоритов воды. Последний вывод был основан на недавнем исследовании показавшем, что степень отклонения от рацемической смеси аминокислот в метеорите, по видимому, пропорциональна количеству содержавшейся в нём воды. И всё, вроде, хорошо, но что-то нехорошо. Давайте поглядим повнимательнее на данные, например, вот из этой статьи. Среди всего прочего там есть и результаты изотопного исследования отдельно L и D изомеров для некоторых аминокислот (см. табл. 3). В частности, как нетрудно заметить, для L-аланина доля более "любимого" живыми клетками изотопа углерода ¹²С ощутимо выше, чем для его D-изомера. Это что же получается, что кроме селекции по хиральности, какие-то неведомые процессы параллельно осуществляют ещё и селекцию по изотопическому числу? Прямо скажем, подозрительный момент, тем более, что насколько известно автору, никакого внятного объяснения этого эффекта даже на уровне гипотезы пока никто из исследователей не предложил. Но, предположим, что действительно есть некий таинственный абиогенный механизм, приводящий не только к преобладанию L-изомеров аминокислот, но и к их обогащению "лёгкими" изотопами углерода. Однако же, давайте теперь обратим внимание на табл. 2 из этой же статьи. В ней приведены аналогичные данные для другой аминокислоты - изовалина. Нужно сказать, что изовалин не входит в число "стандартных" аминокислот, кодируемых с помощью генетического кода и синтезируемых "классическим способом" на рибосоме. Он обычно входит в состав так называемых нерибосомных пептидов - коротких (длиной не более 48-ми аминокислот) пептидных цепочек, обычно содержащих большое число "нестандартных" аминокислот. Эти специфические белки, которые, возможно, являются реликтами очень ранних этапов эволюции, синтезируются без непосредственного участия РНК и рибосомы путём их прямой сборки достаточно сложными протеиновыми комплексами. Так вот, изовалин является достаточно редкой аминокислотой, специфичность которой, в частности, заключается в том, что в клетках она гораздо чаще присутствует в виде D-измера, чем L-изомера. Например, по состоянию на 2005-й год на 122 белка, в составе которых был обнаружен D-изовалин, приходилось лишь 5, в которых было зафиксировано присутствие L-изовалина. В метеорите Мерчисон, как и в некоторых других углистых хондритах, зафиксировано преобладание всё тех же L-изомеров изовалина. Если абиогенный синтез этой аминокислоты в метеоритах управляется теми же процессами, которые инициируют преобладание L-формы с "облегчённым" углеродом для аланина и ряда других "классических" аминокислот, было бы логично ожидать, что и для изовалина будет наблюдаться несимметричный сдвиг в сторону меньшего "веса" L-формы по сравнению с D-формой. Но, как легко убедиться из табл. 2 в этой же статье, всё обстоит ровным счётом наоборот - в данном случае "легче" оказывается именно более распространённая в живой природе D-форма! Думается, без привлечения потусторонних сил, сторонникам механизмов исключительно абиогенного синтеза и круговорота аминокислот в углистых хондритах будет достаточно непросто найти алиби для своей гипотезы. Действительно, попадание или непопадание каждой конкретной аминокислоты в список "классических", хотя, несомненно, и подчиняется некоторым статистическим закономерностям, всё же, по видимому является в значительной степени стохастическим процессом. С этой точки зрения объяснить корреляцию между фактом использования/неиспользования данного конкретного изомера аминокислоты живыми клетками и степени насыщенности его изотопом углерода ¹³C в том же метеорите Мерчисон представляется довольно нетривиальной задачей. Впрочем, я верю в скептиков, отрицающих возможность существования микроорганизмов на углистых хондритах (или космическом теле, в состав которого они ранее входили), они обязательно что-нибудь придумают!

А мы, тем временем, вернёмся к результатам поиска других интересующих нас органических веществ в матрице метеорита Мерчисон. Среди них наибольший интерес представляет, пожалуй, обнаружение нуклеиновых оснований - гуанина, аденина, урацила, пурина, ксантина, гипоксантина и некоторых других. При этом, часть из найденных оснований входит в состав ДНК и РНК всех, живых клеток, но некоторые другие (ксантин, пурин, 6,8-диаминопурин) в функционировании живых систем, насколько это известно, не участвуют. Есть и некотрые промежуточные случаи, скажем, 2,6-диаминопурин обнаружен в составе ДНК лишь одного цианофага. Следует отметить, что часть "нестандартных" нуклеотидных оснований, например, ксантин, могла образоваться в результате воздействия на вещество метеорита агрессивного свободного кислорода земной атмосферы или других окислительных процессов, начавшихся сразу после гибели микроорганизмов ещё в космосе. Это тем более вероятно, что ксантин, которого в Мерчисоне обнаружено даже больше, чем гуанина, образуется в результате деградации последнего путём простой замены аминогруппы на кислород. Нельзя так же исключать, что первоначально список используемых живой природой нуклеиновых оснований мог быть существенно шире, чем в наше время, что косвенно подтверждается наличием в составе таких древних молекул, как тРНК, более десятка нестандартных нуклеотидов. Не остановаливаясь более подробно на разборе других органических молекул, обнаруженных в Мерчисоне и других углистых хондритах, лишь констатируем, что с точки зрения автора, данные анализа особенностей хим. состава этих тел можно рассматривать не только как результат работы некого реактора по производству органики, существенная часть которой выпала на Землю в первые несколько сотен миллионов лет её существования (традиционная точка зрения), но и как "помойку" из частично разложившейся органики, оставшейся на космическом теле после гибели проживавшей там когда-то древней экосистемы. Отметим, что аналогом подобной "помойки" на Земле можно, по видимому, считать по крайней мере часть нефтяных месторождений.

Наконец, перейдём к одной из самых интригующих тем, касающихся результатов исследований, проведённых за пару последних десятилетий, а именно, обнаружения с помощью мощных современных электронных микроскопов предпологаемых минерализированных останков микроорганизмов. Как уже говорилось выше, исследователи, работавшие с образцами некоторых углистых хондритов в 60-х - 70-х годах прошлого века уже рапортавали об обнаружении ими структур, похожих на живые организмы микронных размеров, но после последовавшей вслед за этим оживлённой дискуссии, сопровождавшейся довольно жёсткой критикой, тема на какое-то время было закрыта, тем более, что было действительно показано, что некоторые из предпологаемых микроорганизмов, обнаруженных в метеорите Оргэй, на самом деле действительно являются нераспознанным предыдущими исследователями биологическим материалом земного происхождения (пыльца растений и т.д.). Впрочем, это и не удивительно, учитывая, что фрагменты данного метеорита хранятся в различных музеях уже почти 150 лет, а культура работы с метеоритным материалом в середине XIX века очевидно, была ниже, чем в наше время. Тем не менее, как выяснилось на рубеже веков, вопрос закрыт не окончательно, ибо новые мощные электронные микроскопы позволили рассмотреть такие детали строения "организованных элементов", которые были недоступны предыдущим поколениям учёных. В частности, работающий на НАСА Гувер, много лет занимающийся исследованиями в данной области, к настоящему времени уже описал и сфотографировал множество ниточных и коккоидных (то есть, шарообразных) образований, являющихся, предположительно, литифицированными (то есть, как бы мумифицированными) останками бактерий, в которых большая часть бывшего органического вещества была заменена основной породой. То, что такие процессы могут реально происходить, не вызывает сомнений, см., например, вот эту статью А.Ю.Розанова. Снимки, сделанные современными электронными микроскопами, имеют такое высокое качество, что позволяют на основе наблюдаемых морфологических признаков даже производить предположительную классификацию микроорганизмов. В частности, достаточно большую часть просматривающиеся на многих снимках микроорганизмов Гувер классифицировал как цианобактерии отрядов Oscillatoriaceae и Nostocaceae. Любопытно, что как описано в моей предыдущей статье, ниточные бактерии, похожие на цианобактерии Oscillatoriaceae, обнаруживаются и в древнейших породах архея возрастом около 3.5 млрд. лет, совпадение достаточно удивительное, не правда ли? На нижеприведённых снимках углистых хондритов, выполненных с помощью электронного микроскопа, видны объекты, которые по предположениям Гувера являются минерализованными останками бактериальных клеток.

Рис. 3. Объект в матрице метеорита Ивуна, похожий на ниточную литифицированную бактерию.

Рис. 4. Фрагмент метеорита Оргэй на котором видны "организованные элементы", похожие на микрофоссилии колонии ниточных бактерий (осколок бактериального мата?)

Рис. 5. Объект из матрицы метеорита Оргэй по морфологическим признакам схожий с современной цианобактерией Calothrix sp. 

Но кто же такой этот Гувер, может он является молодым некритично мыслящим научным сотрудником, желающим быстро стяжать сомнительную славу на дешовой сенсации? Не похоже. Если верить информации из Википедии, а так же приведённых а ней первоисточников, он работал на НАСА с 1966-г года, где занимался вначале разработкой рентгеновских телескопов для космической лаборатории Skylab, а впоследствии принял активное участие в создании мультиспектральной телескопической антенны для исследования Солнца (на фотографии коллектива её разработчиков в соответствующей статье из Википедии, сделанной в 1991-м году, он первый слева). Ценя его заслуги, НАСА признало его в 1992-м году изобретателем года. Ещё будучи молодым человеком, он увидел большую коллекцию микрофоссилей одноклеточных диатомовых водрослей, собранных прадедушкой его будущей жены. Она его так восхитила, что страсть к изучению и коллекционированию этих организмов, а потом и микрофоссилей других одноклеточных, стало его хобби на всю жизнь. Постепенно к нему приходит известность, его начинают ценить как одного из лучших специалистов в данной области, окончательным признанием чего можно считать приглашение его в 1973-м году в Антверпен для инвентаризации коллекции диатомовых водрослей, собранной одним из лучших ботаников конца XIX - начала XX веков бельгийцем Генри Ван Хенриком. В течении нескольких лет подряд Гувер проводил весь свой отпуск, разбирая и фотографируя экземпляры из огромной коллекции Хенрика, параллельно за счёт огромного количества материала в данной коллекции быстро расширяя свой кругозор от специалиста конкретно по диатомам, до микрофоссилей одноклеточных вообще. Поэтому, когда он вооружившись электронным микроскопом начал в середине 90-х годов прошлого века на шестом десятке лет изучать углистые хондриты Оргэй, Ивуна, Мерчисон и Мюррей, вряд ли кто-либо мог заподозрить его в неадекватности. Начиная с 1997-го года Гувер по результатам своих исследований литифицированных останков микроорганизмов в углистых хондритах опубликовал как минимум четыре статьи (вот, например, одна из последних), не считая выступлений на научных конференциях. Примерно в это же время (в середине 90-х годов) к исследованиям предпологаемых микроокаменелостей в углистых хондритах подключились и отечественные специалисты по палеонтологии докембрия под руководством самого А.Ю.Розанова, являющегося, ни много ни мало, одним из основателей самого научного направления "палеонтология бактерий" вообще. Это очень важный момент, ибо к количеству учёных, имеющих большой опыт работы в данной области, выражение "их можно пересчитать буквально по пальцам одной руки" можно применять почти буквально. Исследования Розанова с коллегами полностью подтвердили выводы Гувера, хотя некоторые их изученных ими метеоритов и не входили в "список Гувера". Опять основными морфоформами обнаруженных микроорганизмов оказались ниточные бактерии (предположительно цианобактерии, и, возможно, актинобактерии) и кокки. Среди коккоидных форм в материалах из метеоритов Мерчесон и Ефремовка была предположительно идентифицированы бактерии, похожие на современную цианобактерию рода Gloeocapsa (подробнее см., например, здесь). Любопытно, что они, по видимому, принадлежат к тем достатоточно редким разновидностям бактерий, к которым выражение "таких не берут в космонавты" не относится. Во всяком случае, во время недавнего эксперимента, они, как оказалась, успешно выжили, пробыв примерно полтора года в открытом космосе. Так что, в копилке удивительных совпадений опять прибыло. Кстати, некоторые из образований, обнаруженных в матрице углистых хондритов, по мнению Розанова можно предположительно отнести к останкам одноклеточных эукариот, что косвенно подтверждает выводы Рудковской и Тимофеева. Впрочем, как человек, бесконечно далёкий от палеонтологии докембрия, не рискну углубляться дальше в эту тему, но для желающих могу порекомендовать недавно выпущенный по результатам многолетних исследований атлас "Ископаемые бактерии и другие микроорганизмы в земных породах и астроматериалах", в котором желающие могут найти массу иллюстраций с фотографиями микрофоссилей, обнаруженных в докембрийских породах и метеоритах с соответствующими развёрнутыми пояснениями специалистов. 

Итак, сразу две группы исследователей независимо пришли к одному и тому же выводу - во многих метеоритах типа углистых хондритов наблюдаются образования, которые с достаточно высокой степенью вероятности могут быть идентифицированы как фоссилизированные останки некогда обитавших в этих породах микроорганизмов. Параллельно в этих же метеоритах фиксируется большое количество сложных органических веществ и ощутимые различия в распределении изотопов углерода в зависимости от хиральности изомеров аминокислот. И какова же была реакция научной общественности? Утренние газеты вышли с аршинными заголовками о предпологаемом обнаружении внеземной жизни? Учёные всего мира бросились проверять и перепроверять полученные результаты? На исследование углистых хондритов были выделены дополнительные суммы из бюджета? Как, вероятно, уже догадались наши читатели, ничего из вышеперечисленного не произошло. Да, например, в марте 2011-го года в кое-каких научно-популярных изданиях промелькнула информация о том, что некий Гувер опубликовал какую-то сенсационную статью об обнаружении былой жизни в метеоритах. Некоторые из редакторов этих изданий обратились к учёным, имеющим какое-то отношение к астробиологии, что бы те прокомментировали данную новость, но полученные ими ответы, пусть и в "политкорректной форме", по сути, сводились к тому, что Гувер известный фрик, публикующий статьи на данную тему уже лет 15, так что, ничего нового в этой новости нет. Откуда же сложилось такое мнение? Кто-то повторил исследования, проведённые им и группой Розанова, и доказал, что опубликованные фотографии это фотомонтаж, либо, в лучшем случае, "лица на Марсе"? Естественно, нет. К тому же "лицо" на Марсе одно, а количество опубликованных снимков уже измеряется десятками. Либо, может быть, кто-то провёл тщательные исследования, и доказал, что хотя бы половина из этих снимков результаты загрязнения? Тоже нет. Так откуда же тогда такой всеобщий скептицизм? Похоже, это просто следствие твёрдой уверенности, что микроорганизмов в космосе ещё до формирования солнечной системы "не может быть, потому, что этого не может быть никогда". Видимо, основываясь примерно на таком же интуитивном чувстве, в своё время французская Академия Наук постановила, что камни с неба падать не могут, а более века спустя большинство учёных "не верило", что материки могут "плавать" по поверхности Земли. Итак, из тех немногих учёных, кто согласился сформулировать обоснование своего скептицизма, часть высказалась примерно в том духе, что "мы ещё очень плохо знаем процессы, происходящие при формировании некоторых пород в определённых условиях", и поэтому, вообще говоря, нельзя априори исключать (и это даже подтверждают некоторые натурные эксперименты), что иногда породы могут кристаллизовываться очень причудливым образом. В общем, "если кто-то, кое-где, у нас порой...". Другие учёные, ознакомившись с фотографиями, наоборот, готовы согласиться, что на них запечатлены реальные литифицированные микроорганизмы, но это, как они считают, просто очень быстро "мумифицировавшиеся" в породе совремнные земные бактерии и другие одноклеточные. Итак, для начала, отметим, что среди скептиков нет единого мнения. Если правы сторонники первой точки зрения, то, очевидно, неправы сторонники второй, и, соответственно, наоборот. Это, так сказать, первый тревожный звоночек для скептиков. Далее, Гувер в своих "комментариях на комментарии" выложил свои аргументы, опровергающие, как он считает, мнение его оппонетов. Что касается рассуждений в духе "иногда порода может кристаллизовываться очень необычным образом, имитируя, в том числе, и морфологию бактерий", то, в таком случае, если это правда, то в земных породах тоже должны присутствовать подобные "обманки", до того точно воспроизводящие внешие признаки бактерий, что они способны "провести" даже опытного палеонтлога. Он просил привести ему хотя бы один пример такой реальной породы, в которой он бы оказался не в состоянии отличить "фальшивые" микрофоссилии бактерий от настоящих (так сказать, некий аналог теста Тьюринга). Насколько мне известно, до сих пор никто из его критиков на данный призыв не откликнулся. Что же касается аргумента о возможности быстрой фоссилизации в метеоритах земных бактерий, то высказывавшие его, по видимому, даже не дочитали до конца комментируемую ими статью, либо читали её невнимательно, ибо специально разбору данной возможности в ней было уделено особое внимание. При этом, было отмечено, что в соответствии с результатами натурных экспериментов и исследованиями образцов, содержащих микрофоссилии заранее известного возраста, было выявленно, что в породах, содержащих останки недавно "окаменевших" микроорганизмов, ещё достаточно долгое время содержится существенное количество азота, входившего некогда в состав органического вещества, из которого состояло их "тело". Однако, с течением времени азот постепенно высвобождается "из плена", и улетучивается в атмосферу. Таким образом, в образцах, возраст которых превышает миллионы лет, азота практически не остаётся. Именно такая картина и наблюдается для всех изученных Гувером микрофоссилей в углистых хондритах, подтверждая, тем самым, что они перешли в литифицированное состояние задолого до того, как соответсвующий метеорит вошёл в плотные слои атмосферы Земли.

В общем, складывается довольно странная ситуация. Упомянутая выше статья МакКея о предположительном обнаружении следов древних бактерий в одном из "марсианских" метеоритов вызывала настоящую сенсацию, данные, изложенные в ней, были тщательно изучены и многократно перепроверены сразу несколькими научными группами, Билл Клинтон сразу же заявил о выделении дополнительного финансирования на исследование Марса и т.д. А ведь это были данные, предоставленные всего одной группой на основе изучения всего одного метеорита, с по существу всего парой опубликованных фотографий предпологаемых "нанобактерий" (которые потом много лет "кочевали" из одной публикации в другую) и некоторыми другими сомнительными моментами. В данном же случае мы имеем результат, независимо полученный сразу двумя группами, на более чем десятке метеоритов, содержащих массу гораздо более сложной органики и размерами микрофоссиль, примерно соответсвующих диапазону размеров реальных земных бактерий и одноклеточных эукариотов и т.д. и т.п., однако, реакция на это, мягко говоря, флегматичная. Не удержусь, что бы не привести фрагмент диалога, состоявшегося по результатам обсуждения доклада Розанова "ПСЕВДОМОРФОЗЫ ПО МИКРОБАМ В МЕТЕОРИТАХ" (если, конечно, выложенная в интернете стенограмма не является фальшифкой). В приведённом ниже фрагменте стенограммы: М.А.Федонкин -  Михаил Александрович Федонкин (палеонтолог, академик РАН), А.Ю.Р. -   Алексей Юрьевич Розанов (палеонтолог, академик РАН), А.С.Спирин  - Александр Сергеевич Спирин (биохимик, академик РАН). Итак, 

М.А. Федонкин: Изучение биоморфных структур в метеоритах имеет достаточно длительную историю. Почему все-таки, по Вашему мнению, все эти факты не стали фактами науки, почему они не были вовлечены в активное обсуждение? В чем корень недоверия?

А.Ю.Р.: Я бы сказал так: в определенных кругах есть сильное беспокойство, что деньги NASA пойдут не в ту сторону. И там были предприняты жесточайшие меры по этому поводу.

А.С. Спирин: Но все-таки хоть какая-то критика в литературе была?

А.Ю.Р.: Нет! По Маккею было много, а у нас — ничего, будто этого и нет. А нами на эту тему были опубликованы два десятка статей, это попало в две монографии, всё на английском языке…

М.А. Федонкин: Я подумал, что, может быть, дело в том, что протокол неочевиден. Когда 10 лет назад австралийцы опубликовали статью о биомаркерах из пород возрастом 2.7 миллиарда лет, рукопись была около сотни страниц по протоколу самого эксперимента- как бурили, как химически маркировали буровой раствор, как чистили вакуумные камеры и так далее. Были описаны все меры предосторожности в отношении контаминации. И я думаю, что в Вашем случае отсутствие критики может быть связано с тем, что некоторые вещи невозможно проверить, протокол неочевиден.

А.Ю.Р.: Я просто дам Вам эти статьи, протокол абсолютно очевиден, подробно описано, как все делалось.

....

В приведённом выше отрывке интересна даже не столько высказанная "конспирологическая" версия о причинах фактического игнорирования научной общественностью публикаций на обсуждаемую тему (ибо вопрос действительно скользкий, и всю правду мы вряд ли когда-нибудь узнаем), сколько высказанное предположение, что виной всему возможная "неочевидность" протокола исследования, и последующее приведение в пример образцово-показательного "очевидного" протокола на сотне страниц с тщательным описанием всех мер, принятых для предосторожности от внешних загрязнений. Ирония судьбы в данном случае заключается в том, что почти в том же году когда, судя по всему, проходило обсуждение доклада, в журнале Nature было опубликовано опровержение обсуждаемого выше открытия биомаркеров цианобактерий и эукариот в породах возрастом 2.7 млрд. лет. Как выяснилось, несмотря на все принятые меры, и сотню страниц протокола, загрязнения всё же умудрились просочиться из вышележащих слоёв. Так что, увы, даже самое детальное описание всех формальностей в протоколе ещё не гарантирует надёжность результата, тем более, когда все умозаключения держатся на измерении одной группой в одном конкретном месте одного конкретного параметра без возможности перекрёстных проверок самосогласованности выводов теории.

Итак, подведём краткий итог. На взгляд автора, данные о возможном появлении жизни на Земле в результате доставки колоний уже достаточно развитых одноклеточных организмов метеоритами являются достаточно серьёзно обоснованными и явно нуждаются в проверке независимыми исследовательскими группами. На данный момент времени можно лишь констатировать, что указанная гипотеза хорошо согласуется с молекулярными данными о том, что для достижения в процессе эволюции уровня сложности бактериальной клетки двух-трёх сотен миллионов лет, которые обычно отводятся на это гипотезами земного абиогинеза, по видимому, недостаточно. В случае подтверждения гипотезы о зарождении жизни вне Земли неизбежно встанет вопрос о том, в каких условиях она тогда зародилась, и каким образом впоследствии достигла солнечной системы. На данный момент можно лишь кратко упомянуть, что одна из возможностей заключается в том, что жизнь зародилась в пределах планетной системы одной из звёзд главной последовательности и была впоследствии доставлена в область будущей солнечной системы, когда её родительская звезда достигла фазы Красного Гиганта (факт наличия в составе солнечной системы некоторого небольшого количества вещества, характерного для химического состава внешних слоёв звёзд, достигших стадии Красного Гиганта, косвенно подтверждается особенностями изотопного состава метеоритов). В этом свете представляет интерес гипотеза о взрыве сверхновой типа 1a, находящейся в составе двойной системы с Красным Гигантом (либо просто в момент их случайного сближения), который мог сыграть роль своеобразной "подушки безопасности" для того объекта (или объектов), на которых уже существовала жизнь, а самортизированная и линзированная за счёт Красного Гиганта ударная волна могла относительно быстро доставить эти объекты в область формирующейся солнечной системы. Впрочем, это лишь один из возможных вариантов, и даже если он окажется неверным, это никоим образом не отменит аргументов, высказанных выше.

В заключение, вернёмся опять к началу статьи, что бы немного пофилософствовать на тему обучения на чужих ошибках. Краткая история принятия французской Академией Наук знаменитого решения о том, что "камни с неба падать не могут", такова. Когда в 1768-м году во французском департаменте Мен упал очередной "камушек" приличных размеров, Академия Наук назначила специальный комитет для расследования этого проишествия. В него входил, в частности, и только что избранный в Академию молодой химик Лавуазье. Он, как человек образованный, конечно, с самого начала понимал, что на небесах нет ничего, откуда на Землю могут свергаться камни. Но увиденное на месте удивило его, ибо камень действительно был оплавлен, как будто он сильно нагрелся в процессе падения. Впрочем, надо отдать ему должное, Лавуазье быстро догадался, в чём дело. Конечно, просто в камень попала молния, и по этой причине он оплавился! Вопрос о падающих с неба камнях был закрыт почти на сорок лет, причём, бедняга Лавуазье так и не дожил до того дня, когда выяснилось, что он был не прав. Действительно блестящий химик своего времени, он в 1794-м году по решению революционного трибунала был гильотинирован по обвинению "в участии в заговоре с врагами Франции против французского народа" (говоря по простому, "враг народа", ничто не ново под Луной!). По легенде в ответ на петицию с просьбой о помиловании, подписанную членами "совещательного бюро искусств и ремёсел", членом которого он состоял, председатель трибунала заявил - "Республика не нуждается в учёных". Впрочем, его именитый современник Лагранж, был другого мнения, высказавшись по поводу состоявшейся казни - "Всего мгновение потребовалось им, чтобы срубить эту голову, но может и за сто лет Франция не сможет произвести ещё такой." На этой мудрой мысли позвольте и закончить данную статью, и, как говорится, продолжение следует...