Kierowana panspermiaCzas czytania: 20 min

Obecnie wydaje się mało prawdopodobne, aby pozaziemskie organizmy żywe mogły dotrzeć na Ziemię w postaci zarodników napędzanych ciśnieniem promieniowania jakiejś gwiazdy lub jako żywe organizmy transportowane przez meteoryty. Jako alternatywę dla tych opisywanych już w XIX wieku mechanizmów postanowiliśmy rozważyć „kierowaną panspermię” – teorię, według której organizmy zostały celowo przetransportowane na Ziemię przez inteligentne istoty z innej planety. Naszym zdaniem jest możliwe, aby życie dotarło do Ziemi w ten sposób, ale świadectwa naukowe nie są w chwili obecnej wystarczające, by ustalić prawdopodobieństwo tej hipotezy. Wskazujemy tu na różne dane empiryczne, które mogą rzucić dodatkowe światło na to zagadnienie.

Wprowadzenie

Dopiero w połowie XIX wieku Louis Pasteur i John Tyndall wykazali, że proces spontanicznego powstawania (spontaneous generation) nie zachodzi obecnie na Ziemi. Karol Darwin wraz z innymi biologami doszli do wniosku, że życie musiało wyewoluować w zamierzchłej przeszłości na naszej planecie, kiedy warunki były do tego korzystne. Wielu naukowców doszło jednak do zupełnie innych wniosków. Założyli, że jeśli życie nie powstaje obecnie z ziemskiej materii, to możliwe, że nie miało to miejsca nigdy. Dlatego – jak argumentowali – życie dotarło na Ziemię raczej jako „infekcja” z innej planety¹. Svante Arrhenius zasugerował, że zarodniki zostały przyniesione na Ziemię mocą ciśnienia światła gwiazdy centralnej innego układu planetarnego². Jego teoria znana jest jako panspermia. William Thompson Kelvin twierdził natomiast, że pierwsze organizmy dotarły na Ziemię wraz z meteorytem. Żadna z tych teorii nie jest absurdalna, ale obie mogą być poddane ostrej krytyce. Carl Sagan wykazał, że każdy ze znanych, przejawiających pewną odporność na promieniowanie zarodników podczas swej podróży z innego układu słonecznego na Ziemię zostałby wystawiony na tak dużą ilość promieniowania, że trudno przypuszczać, aby zachował zdolność reprodukcji³. Prawdopodobieństwo, że wystarczająco masywne obiekty są w stanie wyrwać się z jakiegoś układu słonecznego i dotrzeć na planetę innego układu, jest, jak się uważa, tak niewielkie, że równie nierealne jest, by pojedynczy meteoryt pozasłonecznego pochodzenia mógł kiedykolwiek dotrzeć na powierzchnię naszej planety⁴. Argumenty te mogą nie być rozstrzygające, niemniej podważają one „infekcyjne” teorie pochodzenia życia zaproponowane w XIX wieku.

Argumentowano także, że należy odrzucić „infekcyjne” teorie pochodzenia ziemskiego życia, ponieważ problemem początków życia zostaje wówczas obarczona inna planeta. To jednak chybiony argument, ponieważ fakty historyczne żądzą się swoimi prawami. Nie możemy wykluczyć, że istnieją inne rodzaje planet, na których zaistnienie życia jest ab initio dużo bardziej prawdopodobne niż na naszej planecie. Na takiej planecie mógłby na przykład występować minerał czy związek będący istotnym katalizatorem, którego brak na Ziemi. Dlatego rozstrzygnięcie tego, czy prymitywne organizmy wyewoluowały na Ziemi, czy dotarły tu z jakiegoś innego miejsca, jest ważne. W niniejszym tekście podnosimy ten problem na nowo w świetle niedawnych biologicznych i astronomicznych odkryć.

Nasza obecna wiedza o Galaktyce

Szacuje się, że lokalny układ galaktyczny ma około 13 x 10⁹ lat⁵. Pierwszej generacji gwiazd, jako że złożone one były z pierwiastków lekkich, najprawdopodobniej nie towarzyszyło powstanie planet. Jednak niektóre gwiazdy drugiej generacji, podobne do Słońca, musiały powstać w okresie 2 x 10⁹ lat po powstaniu Galaktyki⁶. Jest więc całkiem prawdopodobne, że planety podobne do Ziemi istniały już 6,5 x 10⁹ lat przed powstaniem naszego Układu Słonecznego.

Wiemy, że między pojawieniem się życia na Ziemi (skądkolwiek ono pochodzi) a rozwojem społeczeństwa technologicznego, w jakim żyjemy dzisiaj, upłynęło niewiele więcej niż 4 x 10⁹ lat.  Pozostały czas umożliwia zatem, że gdzieś w Galaktyce, nawet przed powstaniem Ziemi, istniały zaawansowane technologicznie cywilizacje.

Powinniśmy zatem rozważyć nową „infekcyjną” teorię, a mianowicie, że pewna prymitywna forma życia została celowo zaszczepiona na Ziemi przez zaawansowaną technologicznie cywilizację z innej planety.

Jak wiele z istniejących planet miałoby szansę na udane „zainfekowanie” życiem? Uważa się, choć świadectwa na to są słabe i pośrednie, że w Galaktyce istnieje wiele gwiazd o rozmiarach nieróżniących się zbytnio od rozmiarów naszego Słońca, które mają swoje planety, gdzie mogą panować temperatury odpowiednie dla pewnych form życia opartych – podobnie jak w przypadku życia ziemskiego – na chemii węgla i płynnej wodzie. Eksperymentalne badania, których przedmiotem był proces powstania organicznych związków chemicznych w warunkach prebiotycznych, sugerują, że możliwe jest, iż na wielu planetach podobnych do Ziemi zbiera się w dużych ilościach coś w rodzaju bogatej w różne składniki prebiotycznej zupy. Niestety, prawie nic nie wiemy na temat prawdopodobieństwa, że w ciągu kilku miliardów lat z tego rodzaju zupy może rzeczywiście wyewoluować życie, czy to w szczególnym przypadku naszej Ziemi, czy jeszcze mniej w przypadku innych, podobnych do niej planet.

Jeżeli prawdopodobieństwo wyewoluowania życia w odpowiednim środowisku jest niskie, to możemy być w stanie wykazać, że najprawdopodobniej jesteśmy sami w Galaktyce (we Wszechświecie). Jeżeli jednak jest ono wysokie, galaktyka może okazać się pełna najróżniejszych form pączkującego życia. W chwili obecnej nie sposób jednak zweryfikować, które z tych twierdzeń jest właściwe. Możemy zatem postawić hipotezę, że w galaktyce istniało (i nadal istnieje) wiele takich miejsc, w których życie mogłoby zaistnieć, ale na przestrzeni kilku miliardów lat – przynajmniej w niektórych z tych miejsc – tamtejsze struktury chemiczne nie wykształciły zdolności samoreplikacji i nie rozwinęły się do tego stopnia, w którym mógłby zacząć działać dobór naturalny. Planety takie, gdyby rzeczywiście istniały, stanowiłyby doskonałe podłoże dla mikroorganizmów przybywających z zewnątrz. Warto jednak zauważyć, że ponieważ na wielu, jeśli nie na wszystkich, tego typu planetach występowałaby atmosfera redukująca, nie byłyby one zbyt przyjazne dla wyższych form życia, jakie znamy na Ziemi.

Nasza propozycja

Możliwość, że początek ziemskiego życia wiąże się z rozmyślną działalnością pozaziemskiej cywilizacji, to częsty temat literatury science fiction, podejmowany również w wielu artykułach naukowych, które traktowane były mniej lub bardziej poważnie. I tak na przykład Thomas Gold zasugerował, że możliwe jest, iż wyewoluowaliśmy z mikroorganizmów pozostawionych nieumyślnie przez gości z innej planety (na przykład w ich śmieciach)⁷. W niniejszym artykule chcemy jednak rozważyć konkretną formę kierowanej panspermii. Czy życie na Ziemi pochodzi od mikroorganizmów, które dotarły na naszą planetę na pokładzie specjalnego, długodystansowego i bezzałogowego statku kosmicznego i który został wysłany celowo przez pozaziemską cywilizację?

Aby pokazać, że nie jest to całkowicie nieprawdopodobny scenariusz, odnosimy się do twierdzenia o szczegółowej odwracalności kosmicznej: jeśli my jesteśmy w stanie „zainfekować” jakąś dotąd pozbawioną życia planetę pozasłoneczną, to przyjmując odpowiednią ilość czasu, także nasza planeta – podówczas życia pozbawiona – mogła zostać „zainfekowana” życiem przy udziale jakieś technologicznie rozwiniętej cywilizacji.

Hipoteza statku kosmicznego

Statek kosmiczny mógłby przewozić duże próbki zawierające liczne mikroorganizmy mogące utrzymać się w różnych, często mało wymagających warunkach środowiskowych. Dobrym przykładem są sinice, którym w „świetle słonecznym” do wzrostu potrzeba dwutlenku węgla i wody. Ładunek 1000 kilogramów mógłby składać się z 10 próbek (każda próbka zawierałaby 10¹⁶ drobnoustrojów) lub ze 100 próbek (każda składałaby się z 10¹⁵ drobnoustrojów).

Jako że czas przybycia statku byłby nieistotny, rozpędzanie go do ekstremalnie wysokich prędkości nie byłoby konieczne. Promień naszej Galaktyki wynosi około 10⁵ lat świetlnych, więc statek kosmiczny podróżujący z prędkością zaledwie jednej tysięcznej prędkości światła potrzebowałby 10⁸ lat, aby rozprzestrzenić życie na większości jej planet. Kilka tysięcy gwiazd znajduje się w promieniu stu lat świetlnych od Ziemi, co znaczy, że można by dotrzeć tam w ciągu zaledwie miliona lat statkiem kosmicznym poruszającym się z prędkością zaledwie 60 000 mil na godzinę lub w ciągu 10 000 lat, jeśli osiągalna byłaby prędkość jednej setnej prędkości światła.

Technologia niezbędna do przeprowadzenia tego międzygwiezdnego rozpowszechnienia życia nie jest obecnie dostępna. Wydaje się jednak prawdopodobne, że postęp technologii astronomicznych w przeciągu kilku następnych dekad pozwoli na zlokalizowanie planet pozasłonecznych. Podobnie problem międzygwiezdnych podróży przy prędkościach mniejszych od prędkości światła powinien znaleźć swoje rozwiązanie, kiedy uda się skonstruować wydajny silnik nuklearny. Prawdopodobnie i w tym przypadku można mówić o kilku dekadach. Największa trudność wiąże się z długim czasem lotu – nie wiadomo, ile czasu minie, zanim będziemy w stanie wytwarzać podzespoły zdolne przetrwać w kosmosie tysiące lub miliony lat.

Chociaż istnieją pewne problemy technologiczne związane z dystrybucją drobnoustrojów w formie zdolnej do życia po długiej podróży w kosmosie, żaden z nich nie wydaje się nierozwiązywalny. Należałoby pomyśleć o zapewnieniu na czas podróży jakiejś formy ochrony przed promieniowaniem. Odpowiedni rodzaj zabezpieczeń powinien umożliwić, by małe próbki zawierające zdolne do życia organizmy mogły zostać szeroko rozpowszechnione. Kwestię, jak długo mikroorganizmy, a w szczególności przetrwalniki bakteryjne, mogą przetrwać w statku kosmicznym, rozważał wstępnie Peter Henry Andrews Sneath⁸. Stwierdził on, że „życie można by prawdopodobnie podtrzymywać przez ponad milion lat, gdyby było odpowiednio zabezpieczone i utrzymywane w temperaturach bliskich zera absolutnego”⁹. Sagan opracował szacunkowe porównanie negatywnych efektów promieniowania¹⁰. Dochodzimy więc do wniosku, że w dającej się przewidzieć przyszłości moglibyśmy, o ile postawilibyśmy sobie to za cel, „zainfekować” inną planetę, a zatem nie jest wykluczone, że także nasza planeta uległa kiedyś podobnemu zabiegowi.

Pójdźmy o krok dalej. Być może w przyszłości będziemy w stanie wysłać na planety innych układów słonecznych myszy, ludzi lub instrumenty badawcze (jak często przedstawia się w literaturze science fiction). Jeżeli jednak za główny cel obierzemy rozpowszechnianie życia, to rakieta transportująca mikroorganizmy zawsze będzie miała znacznie większą skuteczność i przyniesie więcej korzyści niż w przypadku transportu organizmów. Dzieje się tak z kilku powodów. Warunki panujące na wielu planetach w większym stopniu sprzyjają mikroorganizmom aniżeli organizmom wyższym. Ze względu na niezwykle małe rozmiary tych pierwszych możliwy jest ich transport w ogromnej ilości, co może zrównoważyć powstałe w czasie podróży straty. Zaletą mikroorganizmów jest także zdolność do przetrwania bez udziału specjalnego osprzętu, który musiałby umożliwić bardzo długi czas przechowywania w niskich temperaturach, a następnie zapewnić możliwość dostosowania do temperatury otoczenia. Trudno wątpić, że mikroorganizmy mają większe możliwości, jeśli chodzi o rozpowszechnianie życia, niż bardziej złożone formy organiczne, ponieważ mogą być one wysyłane na dalsze, a najpewniej dużo dalsze odległości.

Należy też zauważyć, że większość z najstarszych „skamieniałości”, które dotąd odnaleźliśmy, jest w jakiś sposób podobna do współczesnych bakterii lub sinic. Tego rodzaju skamieniałości znajdowane są w różnego rodzaju skałach krzemionkowych, a ich wiek szacuje się na 3 x 10⁹ lat. Czyni to skrajnie mało prawdopodobnym, by Ziemia mogła zostać kiedykolwiek „zainfekowana” jedynie przez organizmy wyższe.

Motywacja

Musimy następnie zapytać, jakie motywy moglibyśmy mieć, by „infekować” życiem inne planety. Nie mając na widoku żadnych bezpośrednich korzyści z takiego programu, przypuszczalnie mogłoby tu chodzić albo o demonstrację możliwości technologicznych, albo – co bardziej prawdopodobne – o coś w rodzaju misjonarskiego zapału.

Wydaje się mało prawdopodobne, abyśmy celowo wysyłali organizmy ziemskie na planety, które, jak sądzimy, mogą być już zamieszkane. Jednak gdybyśmy byli przekonani, że jesteśmy sami w Galaktyce (we Wszechświecie)¹¹ i biorąc pod uwagę niepewną sytuację na Ziemi, pokusa „infekowania” życiem innych planet wydaje się większa. Jak już jednak zwracaliśmy uwagę, nie jesteśmy w stanie ocenić prawdopodobieństwa tego, że jesteśmy sami we Wszechświecie. Hipotetyczni nadawcy na innej planecie mogliby być przekonani, że prawdopodobnie są sami i sami pozostaną, ale równie dobrze mogliby się w tej sprawie mylić. W każdym razie jeżeli przypominaliby nas pod względem psychologicznym i gdyby wierzyli, że wszystkie, a przynajmniej większość nadających się do zamieszkania planet może zostać obdarowanych życiem dzięki kierowanej panspermii, to ich motywacja do tego typu działań byłaby większa.

Nie wiemy jednak nic o psychologii cywilizacji pozaziemskich, a nasza wiedza w tym zakresie ogranicza się jedynie do istot zamieszkujących Ziemię. Jest całkowicie możliwe, że pozaziemskie społeczności mogą „infekować” życiem inne planety z zupełnie różnych powodów niż te, które sugerowaliśmy. Możliwe jest też, że pokusa, by to czynić, byłaby u nich mniejsza niż zakładamy, nawet przy przekonaniu, że w kosmosie nie występują inne formy życia. Jednak przytoczone powyżej argumenty wraz z zasadą kosmicznej odwracalności wskazują jedynie możliwość, że Ziemia mogła zostać „zainfekowana” życiem, a nie prawdopodobieństwo, z jakim mogło to mieć miejsce.

Możliwe świadectwa biologiczne

Teorie o „infekcyjnych” początkach życia na Ziemi byłyby być może traktowane poważniej, gdyby pozwalały wyjaśnić pewne zagadnienia biochemiczne i biologiczne, które w inny sposób są trudne do zrozumienia. Nie mamy mocnych argumentów tego rodzaju, a tylko dwa „słabe” fakty, które mogą mieć pewne znaczenie.

Skład chemiczny organizmów żywych musi w pewnym stopniu odzwierciedlać skład środowiska, w którym wyewoluowały. Zatem obecność w żywych organizmach pierwiastków niezwykle rzadkich na Ziemi mogłaby wskazywać, że życie ma pochodzenie pozaziemskie. Molibden jest niezbędnym pierwiastkiem śladowym, który odgrywa ważną rolę w wielu reakcjach enzymatycznych, podczas gdy chrom i nikiel są w biochemii stosunkowo nieistotne. Obfitość chromu, niklu i molibdenu na Ziemi wynosi odpowiednio 0,2%, 3,16% i 0,02%. Z tego jednego przykładu nie możemy wiele wywnioskować, ponieważ molibden może być niezastąpiony przy pewnych istotnych reakcjach (np. wiązania azotu). Gdyby jednak można było wykazać, że pierwiastki obecne w żywych organizmach ściśle korelują z tymi, które występują obficie w pewnej klasie gwiazd – na przykład gwiazd molibdenowych – moglibyśmy spojrzeć bardziej przychylnie na teorie „infekcyjne”.

Naszym drugim argumentem jest kod genetyczny. Można by przytoczyć kilka ortodoksyjnych wyjaśnień uniwersalności kodu genetycznego, jednak żadne z nich nie jest uznane za całkowicie przekonujące. To trochę zaskakujące, że nie współistnieją organizmy o choćby nieco różnych kodach. Z teorii „infekcyjnego” pochodzenia życia uniwersalność kodu wynika w sposób naturalny: życie na Ziemi byłoby klonem wywodzącym się z jednego pozaziemskiego organizmu. Nawet jeśli w miejscu, w którym życie miało swój początek, reprodukowanych było wiele różnych kodów genetycznych, to możliwe jest, że tylko jeden rodzaj organizmów brał udział w procesie „zainfekowania” życiem Ziemi.

Wnioski

Czas, o jakim była tu mowa, byłby wystarczający, by ewoluować mogła technologicznie rozwinięta cywilizacja, i to dwa razy z rzędu. Miejsca w galaktyce umożliwiające przetrwanie i rozwój zarodników życia są prawdopodobnie bardzo liczne. Możemy przewidzieć, że my sami będziemy w stanie skonstruować rakiety o wystarczającym zasięgu, które umożliwią transport i przetrwanie życia, o ile oczywiście ograniczymy się do mikroorganizmów. W związku z powyższym idea kierowanej panspermii nie może być w chwili obecnej odrzucona w oparciu o jakikolwiek prosty argument. To idea radykalnie odmienna od tej, która głosi, że życie ab initio miało swój początek na Ziemi, bez żadnej „infekcji” z zewnątrz. Mamy więc dwie radykalnie różne teorie pochodzenia życia na Ziemi. Czy możemy wybrać którąś z nich?

W tej chwili wydaje się, że dane eksperymentalne są niewystarczające, aby dokonać takiego wyboru. Trudno jest uniknąć osobistych uprzedzeń w kierunku tej czy innej opcji. Tego rodzaju uprzedzenia nie znajdują jednak żadnego naukowego poparcia. Dlatego ważne jest, aby rozwijane były obie teorie. Hipoteza ziemskiego pochodzenia życia jest przedmiotem badań w wielu laboratoriach. Jeśli idzie o kierowaną panspermię, możemy zaproponować kilka innych, dość zróżnicowanych kierunków badań.

Argumenty, których tu użyliśmy, są z konieczności nieco pobieżne. Szczegółowy projekt statku kosmicznego dalekiego zasięgu wymagałby głębszych analiz, które określiłyby wykonalność całego przedsięwzięcia. Statek kosmiczny musi oczywiście być w stanie poruszać się w kierunku gwiazdy, ponieważ jakikolwiek obiekt o znacznej prędkości wysłany w losowym kierunku niemal we wszystkich przypadkach przeleciałby na wskroś przez galaktykę. Prawdopodobnie musiałby być też w stanie zwolnić, zbliżając się do gwiazdy, aby umożliwić bezpieczne dostarczenie ładunku. Paczki mikroorganizmów muszą być wykonane i rozlokowane w taki sposób, aby mogły przetrwać wejście w atmosferę planety przy dużej prędkości, a przy tym aby były w stanie rozpuścić się w oceanach. Wiele z użytecznych testów fizycznej możliwości takiego zdarzenia można by przeprowadzić w przeznaczonych do tego centrach badań inżynieryjnych.

Jeśli idzie o kwestie biologiczne, to wciąż brakuje nam danych dotyczących długości życia mikroorganizmów utrzymywanych w bardzo niskich temperaturach podczas podróży kosmicznych przy względnie wysokich prędkościach. Przez większość czasu statek najprawdopodobniej dryfowałby, więc obowiązująca temperatura byłaby pewnie porównywalna z temperaturą przestrzeni kosmicznej. Jak poważnym zagrożeniem są straty w wyniku promieniowania, zakładając że dałoby się zastosować jakiś rodzaj obudowy ochronnej? Ile i jakie rodzaje organizmów należałoby wysłać? Czy organizmy te powinny być zdolne do wiązania azotu, fosforylacji oksydacyjnej i fotosyntezy? Mimo że wiele różnych zup wytworzonych było sztucznie w warunkach laboratoryjnych, na wzór pionierskich eksperymentów Stanleya Millera, to o ile wiemy, nie zostało jeszcze przeprowadzone żadne dokładniejsze studium określające, które z żyjących obecnie organizmów byłyby zdolne do wzrostu w warunkach panujących na Ziemi w czasach pradawnych.

Jednocześnie należałoby też dokładnie przebadać współcześnie żyjące organizmy pod kątem obecności śladów pochodzenia pozaziemskiego. Wspomnieliśmy już o jednolitości kodu genetycznego i anomalnej obfitości molibdenu. Fakty te same w sobie nie znaczą wiele, ale jak już wspominaliśmy, istnieć mogą także inne prawidłowości, o których nie mamy jeszcze pojęcia, a które razem wzięte mogą wskazywać na szczególny typ planety będącej możliwym domem naszych przodków.

Tego rodzaju dociekania nie są trywialne, bo zakończone sukcesem byłyby w stanie naprowadzić nas na kolejne, silniej przemawiające do nas badania. Czy kosmiczni nadawcy lub ich potomkowie nadal żyją? A może 4 miliardy lat kosmicznego ryzyka to było dla nich za wiele? Czy ich gwiazda nieubłaganie rozgrzała się do tego stopnia, że zostali usmażeni, czy też byli w stanie skolonizować inny układ słoneczny, posługując się statkiem kosmicznym krótkiego zasięgu? A może ulegli zagładzie na skutek zbyt dużej lub za małej agresji? Trudności z umieszczeniem jakiejkolwiek formy życia w innym systemie planetarnym są tak wielkie, że to mało prawdopodobne, abyśmy mogli być ich jedynymi potomkami. Przypuszczalnie podjęliby wiele prób „zainfekowania” galaktyki. Gdyby zasięg ich rakiet był mały, mogłoby to sugerować, że mamy kuzynów na niezbyt odległych planetach. Możliwe też jednak, że z wyjątkiem lokalnej wioski, której jesteśmy jedynymi mieszkańcami, galaktyka pozbawiona jest życia.

Jest jeszcze jedna kwestia, na którą chcielibyśmy zwrócić uwagę. Jesteśmy przekonani, że obecnie w żadnym wypadku nie powinniśmy ryzykować „infekowania” życiem innych planet. Byłoby roztropnie, aby poczekać, aż dowiemy się dużo więcej o możliwościach rozwoju życia na planetach pozasłonecznych, zanim sprawimy, że ziemskie organizmy wymkną się poza Układ Słoneczny.

Podziękowania

Jesteśmy bardzo wdzięczni organizatorom spotkania poświęconego komunikacji z pozaziemską inteligencją, które miało miejsce w Obserwatorium w Byurakan w Armeńskiej Socjalistycznej Republice Radzieckiej we wrześniu 1971 roku, a które pozwoliło nam skrystalizować nasze idee na temat panspermii. Dziękujemy doktorom Freemanowi Dysonowi, Thomasowi Goldowi i Carlowi Saganowi za dyskusję i ważne uwagi dotyczące naszej koncepcji.

Francis Crick, Leslie Orgel

Oryginał: Directed Panspermia, „Icarus” 1973, Vol. 19, No. 3, s. 341-346. Przekład za zgodą redakcji czasopisma „Icarus” [dostęp 23 II 2022].

Przekład z języka angielskiego: Krystian Brzeski

Źródło zdjęcia: Pixabay

Ostatnia aktualizacja strony: 23.02.2022

Literatura: