Искали жизнь не там? Ученые нашли способ искать жизнь, не похожую на нашу

13 апр 2025, 21:17

Знаете, вопрос «одни ли мы во Вселенной?» — он ведь не просто из фантастики. Это один из самых фундаментальных вопросов, которые человечество себе задавало. И мы ищем ответ. Ох, как мы ищем! Вглядываемся в далекие звезды, слушаем тишину космоса, отправляем роботов на соседние планеты. Но что, если мы ищем… ну, немного не то? Или не совсем там?

Когда привычные методы дают сбой

Долгое время наш поиск внеземной жизни строился по принципу «ищи похожее на себя». Мы анализируем атмосферы экзопланет на наличие газов, связанных с жизнью на Земле — кислород, метан. Мы ищем радиосигналы, предполагая, что развитые цивилизации обязательно будут использовать что-то вроде радио. Исследуем Марс и ледяные спутники вроде Европы в надежде найти хотя бы микробов, похожих на наших земных «экстремалов», способных выживать в суровых условиях.

Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

И это всё правильно, всё логично. Но есть одна загвоздка. А что, если жизнь там… совсем не такая, как наша? Что если она основана не на углероде, а, скажем, на кремнии? Что если ей не нужен кислород, а энергию она получает каким-нибудь совершенно экзотическим способом, о котором наши биологи даже не догадываются? Получается, мы можем смотреть прямо на явные признаки жизни, но просто не понимать, что это они. Немного похоже на поиск потерянных ключей только под фонарем, потому что там светлее, правда?

Смотрим шире: не особи, а система!

И вот тут на сцену выходят ученые с совершенно свежим взглядом. Акшит Гоял и Михаил Тихонов^* предложили идею, которая может перевернуть наши подходы. А что если перестать фокусироваться на поиске конкретных «жизненных форм» или специфических химических «отпечатков пальцев» вроде земных биосигнатур? Что если посмотреть на картину в целом — на то, как жизнь взаимодействует со своей средой?

Подумайте вот о чем: на Земле жизнь почти никогда не существует в вакууме. Организмы конкурируют, сотрудничают, поедают друг друга, создавая сложные экосистемы. Это настолько фундаментальное свойство жизни, что исключения можно пересчитать по пальцам одной руки (если они вообще есть!). Жизнь — это не просто набор отдельных существ, это динамичная, постоянно меняющаяся система. Почти так же важно, как сама эволюция, представляете?

a Стратифицированные профили химических ресурсов, слоистые по содержанию энергии, часто наблюдаются на Земле, например, в микробных матах, ранних земных окаменелостях (строматолитах), колоннах Виноградского и в морских средах. b Обычно считается, что такие профили формируются биотическими видами (обычно микробами), которые метаболизируют эти ресурсы для получения энергии. В данном случае мы предполагаем, что энергетически упорядоченная стратификация ресурсов является надежным признаком биотического воздействия. Цитирование: Goyal, A., Tikhonov, M. Energy-ordered resource stratification as an agnostic signature of life. Nat Commun 16, 2867 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58206-6
Автор: Goyal, A., Tikhonov, M. Источник: www.nature.com

Энергия — универсальная валюта жизни

Так на что же смотреть в этой системе? Ученые предлагают сосредоточиться на том, что точно универсально для любой мыслимой жизни — на энергии. Любому живому существу, будь то бактерия или гипотетический мыслящий океан на другой планете, нужна энергия для поддержания своей структуры и процессов жизнедеятельности.

Конечно, идея искать «энергетические следы» жизни не нова. Но раньше не хватало конкретики. Как отличить энергию, которую использует живая система, от чисто геологических или химических процессов? Камни под солнцем тоже поглощают и излучают энергию, но они ведь не живые.

Слоеный пирог жизни: химия, упорядоченная энергией

И вот тут самое интересное в предложении Гояла и Тихонова^* . Они объединили идею энергии с идеей экосистемы и пришли к выводу: нужно искать не просто энергию, а определенную структуру, которую создает жизнь, управляя энергетическими потоками.

Представьте себе некий ресурс — скажем, химическое вещество с высоким запасом энергии. В живой экосистеме за этот ресурс начнется конкуренция. Те организмы, которые могут его использовать, будут активно размножаться и потреблять его. В процессе своей жизнедеятельности они будут выделять вещества с меньшим запасом энергии, которые, в свою очередь, могут стать пищей для других организмов.

Что получится в итоге? Возникнет своего рода «слоеный пирог» из химических веществ, где слои будут упорядочены по их энергетическому содержанию! На «верхних этажах» — самые богатые энергией соединения, которые быстро расходуются. Ниже — продукты их переработки, и так далее. Эта пространственная слоистость, организованная по энергетическому принципу, — вот что предлагают искать исследователи.

Почему это может сработать?

Главный козырь этого подхода — его универсальность. Ему совершенно все равно, какая именно биохимия у этой гипотетической жизни. Углеродная, кремниевая, плазменная — не важно! Если есть самовоспроизводящиеся штуки (назовем их организмами), которые конкурируют за доступные энергетические ресурсы в рамках экосистемы, они неизбежно будут создавать такие энергетически упорядоченные структуры.

Небиологические процессы тоже могут создавать слоистые структуры (посмотрите на осадочные породы), но они обычно упорядочены по другим принципам — плотности, растворимости, но не по запасу химической энергии в самих слоях.

a Две универсальные черты жизни — самовоспроизведение и экологические взаимодействия между различными биологическими видами — простейшее из которых — антагонизм. b Моделирование минимальной модели, включающей эти два компонента (подробнее см. текст), показывает, что эти два компонента приводят к пространственно стратифицированным профилям (b) видов и (c) ресурсов. Здесь показан пример из моделирования для 5 видов и 5 ресурсов. Антагонистические взаимодействия пространственно сегрегируют виды, причем порядок перемещения видов определяется содержанием энергии в потребляемом ими ресурсе. В каждой сегрегационной зоне виды истощают ресурсы пропорционально своей численности. Цитирование: Goyal, A., Tikhonov, M. Energy-ordered resource stratification as an agnostic signature of life. Nat Commun 16, 2867 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58206-6
Автор: Goyal, A., Tikhonov, M. Источник: www.nature.com

Ложка дегтя: как это увидеть?

Звучит здорово, правда? Но, как всегда, есть «но». И главное «но» — это практическая сторона вопроса. Как обнаружить такую тонкую химическую структуру на расстоянии в десятки или сотни световых лет? Современные телескопы и методы дистанционного анализа атмосфер экзопланет достигли невероятных высот, но способны ли они уловить такой специфический «энергетический градиент»? Это задачка со звездочкой.

Прямо сейчас, честно говоря, технологии для такого детального анализа на межзвездных расстояниях у нас, скорее всего, нет. Да и слетать туда и взять пробы мы пока не можем — увы, варп-двигатели существуют только в кино.

a Количественная оценка глубины проникновения ресурсов: для каждого смоделированного профиля ресурсов (синего и красного) находим ширину прямоугольника с площадью, равной площади профиля ресурсов, и одинаковой начальной высотой. b Количественная оценка параметра порядка стратификации: для всех профилей ресурсов, полученных в одной симуляции, вычисляем отрицательную величину корреляции между глубиной их проникновения и энергетическим содержанием Yα (показан пример из симуляции с 5 профилями). c Тепловая карта параметра порядка стратификации в нескольких симуляциях, где мы систематически варьировали параметр саморепликации γ и плотность экологических взаимодействий ρ. Пространственная стратификация не возникает в отсутствие ни саморепликации, ни экологии. При увеличении γ и ρ стратификация возникает устойчиво. Цитирование: Goyal, A., Tikhonov, M. Energy-ordered resource stratification as an agnostic signature of life. Nat Commun 16, 2867 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58206-6
Автор: Goyal, A., Tikhonov, M. Ц Источник: www.nature.com

Новый компас в наших руках

Так что же, все зря? Вовсе нет! Даже если мы не можем прямо сейчас использовать этот метод на практике для далеких миров, сама идея невероятно ценна. Она дает нам новый инструмент мышления, новый угол зрения на проблему поиска жизни.

Это напоминание о том, что жизнь может быть гораздо разнообразнее и удивительнее, чем мы можем себе представить. И что для ее поиска нужно быть готовым мыслить нестандартно, выходить за рамки привычных земных аналогий.

Поиск продолжается. И кто знает, может, именно такой, немного неожиданный взгляд на вещи — через призму энергии и экосистем — однажды и поможет нам найти ответ на тот самый вопрос: одни ли мы в этой бескрайней Вселенной? Время покажет.