БИОЛОГИЧЕСКИЕ НЕСООТВЕТСТВИЯ
ЕСТЬ ЛИ "ХОЛОДНАЯ" ЖИЗНЬ?
Сложным живым организмам для своего существования нужны более или менее специализированные органы (в одноклеточных — органеллы), выполняющие самые различные жизнеобеспечивающие функции. Эти органы, в свою очередь, состоят из тканей, имеющих весьма непростое молекулярное строение. Для биохимической сборки входящих в их состав огромных молекул наследственно-активных ДНК и РНК, белков, других жизненно важных биологических веществ из простых исходных компонент требуются мириады и мириады последовательных и сложных химических реакций. Еще больше их требуется при последующем развитии и специализации гораздо более сложных структур типа клетки, а затем состоящих из них систем, например, нервной системы, для поддержания их деятельности в течение жизненного цикла, для появления и оттачивания гибких систем воспроизводства и защиты. В большинстве случаев эти реакции нуждаются в специфических катализаторах-энзимах, подбор которых также занимает немало времени. Несмотря на то, что эволюция "пробует" сразу много вариантов, для распространения удачного признака на основную часть популяции того или иного вида путем размножения все равно необходимо заметное время, которое еще больше удлиняется для крупных организмов с долгими интервалами между их последовательными поколениями. К этому добавляется вынужденная незначительность эволюционных изменений в каждом поколении при размножении половым способом, чтобы получившиеся организмы могли приносить потомство, а не оказались бы стерильными из-за слишком больших отличий друг от друга. Возможно, по этим причинам появление достаточно развитой жизни заняло несколько миллиардов лет в сравнительно благоприятных условиях Земли, при средней температуре выше нуля градусов. Даже с учетом вероятных процессов самоорганизации (Стивен Бакстер "Многообразие космоса"). Преобладающее мнение специалистов таково, что в других условиях для этого необходима так называемая "зона жизни" с наличием жидкой воды, соответствующих температур и необходимых химических элементов плюс достаточное время. Столь достаточно широкий набор обеспечивается в окрестностях звезд второго поколения. Для появления фотосинтеза и зарождения углеродно-кислородных организмов дополнительно требуется соответствующее освещение. Эти условия учитывают, например, Ларри Нивен ("Интегральные деревья", "Дымовое кольцо"), Стивен Бакстер ("Плот"), описывающие внеземную жизнь в космосе.
Скорость химических реакций экспоненциально зависит от температуры, чем мы с успехом пользуемся, в одних случаях нагревая смеси реагентов, в других, напротив, охлаждая продукты в холодильниках либо применяя гипотермию в медицине. "Девяносто четыре градуса по шкале Кельвина... Химические реакции, которые дома происходят быстро, здесь длятся тысячи лет" (Майкл Суэнвик "Медленная жизнь"). Следовательно, для возникновения любой формы жизни в космическом пространстве при температурах около 270 градусов ниже нуля (Энн Маккефри "Все Вейры Перна") необходимы еще более астрономические времена, видимо, превышающие время существования отдельной звездной системы или известной Вселенной. Немногим меньшее время требуется для биологического воздействия на такую гипотетическую форму жизни или выведения воздействующего на нее вирусного агента (Энн Маккефри "Все Вейры Перна"), потому что известные вирусы, если даже выживают, при такой температуре находятся в неактивном состоянии. Знающие люди скажут, что на самом деле скорость реакции зависит от отношения ее энергии активации к абсолютной температуре и может оказаться достаточно высокой при низких энергиях активации. Но в этом случае образующиеся продукты используют непрочные химические связи, которые едва ли окажутся устойчивыми в привычных для человека условиях. В результате и эта возможность оказывается практически закрытой. Поэтому, как не жаль, приходится признать трудноосуществимыми существование в межзвездном пространстве разумных распределенных облачников (Иэн Бэнкс "Алгебраист"), зарождение и развитие вдали от планет похожих на земные форм жизни (Фредерик Пол, Джек Уильямсон "Рифы космоса", "Дитя звезд"). Или сверхнизкотемпературных форм, использующих углеродные цепи и белки (Энн Маккефри "Хроники Перна: первое Падение", "Заря драконов", "Все Вейры Перна"). Вероятно, там за несколько миллиардов лет могут возникнуть отдельные органические соединения (Фредерик Пол "Врата", Чарлз Шеффилд "Объединенные разумом"), для формирования которых достаточно преодолеть энергии активации соответствующих реакций при редком поглощении квантов электромагнитного излучения или ударах налетающих частиц, но не сложные организмы, которым недостаточно узкого набора этих реакций. А гипотетическое использование жидкого гелия такими формами для своей жизнедеятельности (Энн Маккефри "Все Вейры Перна", Ларри Нивен "Инженеры Кольца") возможно лишь при температурах, не превышающих минус 269 градусов, иначе такая жидкость вскипает с быстрым увеличением занимаемого объема или значительным повышением давления, если объем замкнут. По этим причинам трудно согласиться с биохимическим происхождением разумных Внешних, жизнь которых основана на термоэлектричестве и жидком гелии (Ларри Нивен "Инженеры Кольца").
Примерно с таким же скепсисом нужно относиться к существованию жизни внутри ледяных шаров облака Оорта, других форм жизни открытого космоса (Чарлз Шеффилд "Небесные сферы", Альфред Ван Вогт "Странствования "Космической гончей"), живых комет (Алан Дин Фостер "Наблюдатель"). Или разумной расы СНЛУ (Джеймс Уайт "Космический госпиталь" и последующие романы серии), якобы все время живущей при температуре всего на пять градусов выше абсолютного нуля (Джеймс Уайт "Звездный врач"). С чем дополнительно нельзя согласиться, так это со скоростью обмена информацией между такими гипотетическими организмами СНЛУ и другими обитателями госпиталя, происходящей, по мысли автора, со скоростью обычной человеческой речи. Это просто невозможно из-за той же чрезвычайно малой скорости обычных химических реакций вблизи абсолютного нуля температур. Хорошо хотя бы то, что последний автор понимает исключительную нестойкость таких организмов при более высоких температурах. Похожие вопросы возникают по существованию жизни в системе Плутон-Харон (Стивен Бакстер "Паутинка"), быстро передвигающихся сложных разумных форм на вымышленном Трансплутоне при температурах 14-20 градусов абсолютной шкалы (Джон Кэмпбелл "Трансплутон"). Большое сомнение вызывают формирование развитых форм биологической жизни в холоде Юпитера (Пол Андерсон "Завоевать три мира", Тимоти Зан "Дар Юпитера") или Сатурна (Роджер Желязны "Предсмертная песня"), при температурах минус 180 (Брюс Стерлинг "Схизматрица") или на спутнике Сатурна Титане около минус 190 градусов по Цельсию (Артур Кларк, Стивен Бакстер "Перворожденный"). Совсем фантастично появление "вакуумной" жизни на планетоиде, расположенном в далеком от Солнца и холодном поясе Койпера (Пол Макоули "Риф"), а описанная автором ее чрезвычайно быстрая эволюция — просто зашкал. Несмотря на это, автор упоминает в дальнейшем подобную жизнь как якобы пригодную для заселения ею поверхностей холодных небесных тел и использования в продовольственных целях ("Мертвецы идут", "Крысы"). Жизнедеятельность модифицированных людей при температурах до ста градусов ниже нуля (Роджер Желязны "Ключи к декабрю") вряд ли возможна, потому что при таких температурах смеси воды с другими веществами не остаются в жидком состоянии. Маловероятно возникновение разумных водорододышащих форм жизни в холодных атмосферах гигантских газовых планет (Дэвид Брин "Небесные просторы"), если только из недр этих планет не поступает тепло, потому что эволюция таких форм должна подчиняться тем же ограничениям. Отчасти соглашаясь с температурными ограничениями, Роберт Уилсон изображает медленную, хотя и не настолько, как следует, деятельность искусственных полуорганических самоорганизующихся репликаторов в облаке Оорта, способных создавать из встречающихся там материалов необходимые структуры и конструкции, распространяться в космическом пространстве и сообщать информацию о встреченных звездных системах ("Спин"). Зато Питер Гамильтон описывает формы медленной жизни, существующие при температурах вблизи точки замерзания воды при нуле градусов Цельсия ("Дракон поверженный"). Подобные формы могут быть достаточно быстрыми, как свидетельствует пример ледяной черноплавниковой рыбы, живущей в холодных антарктических водах, которые имеют как раз такую температуру.
Майкл Суэнвик, принимая как должное замедленное течение химических реакций в условиях Титана при температуре немногим выше минус ста восьмидесяти градусов Цельсия, тем не менее изображает обмен человеческими мыслями с представителями вымышленной тамошней жизни в обычном масштабе времени ("Медленная жизнь"). Еще более фантастична схожая беседа с сознанием бывшего капитана космического корабля, тело которого поддерживается при температуре всего на десятки милликельвин выше абсолютного нуля, чтобы остановить в нем распространение нежелательного перерождения тканей (Аластер Рейнольдс "Пространство откровения"). Раздвоение ума автора: перерождение тканей замедляется с понижением температуры, а мысленному разговору с участием тех же самых тканей все нипочем. Или возьмем обследование частично сохранившегося мозга одного из взбунтовавшихся бионеорганических геннохимерных существ, выведенных, по задумке его создателей, для разведки опасностей космического фронтира. Это обследование проводится при нахождении уцелевшей части мозга в ванне с жидким гелием, имеющим температуру кипения 4,2 градуса абсолютной шкалы (Чарлз Шеффилд "Объединенные разумом"). То, что беседа с ней происходит с привычной скоростью, означает отсутствие биологических компонент, во всяком случае, в данной части мозга, потому что при такой температуре обеспечить приемлемую скорость реакции существа могут только неорганические материалы. Поэтому низкая температура не налагает прямого запрета на зарождение разума на подобной неорганической полукомпьютерной основе в среде жидкого гелия (Артур Кларк "Крестовый поход"). Но превращение человеческой нервной ткани в сверхпроводник с сохранением мыслительных способностей в условиях Плутона (Ларри Нивен "Дождусь") все же невероятно, для него требуется слишком много допущений, не подтверждающихся многочисленными опытами по замораживанию.
ГИГАНТАМ И ДРАКОНАМ - ХАНА
При описании фантастами инопланетных живых существ или растений часто используется прием увеличения размеров взятых в качестве прототипов земных организмов или некоторых их воображаемых гибридов. Из всего этого нам ближе существование людей-исполинов. Древние египтяне изображали богов человекоподобными, но гораздо больше размерами, как и почти равных богам фараонов, соответственно их понимаемому значению. В древнегреческих мифах часто упоминаются похожие на колоссальных людей циклопы и титаны, боги в них тоже принимают громадное человеческое обличье. Из истории той же Древней Греции мы знаем об одном из семи чудес древнего мира, стоявшей над проливом и разрушенной землетрясением статуе Колосса Родосского, между ногами которого могли проплывать малые суда. Джонатан Свифт в "Путешествиях Гулливера" описал целую страну Бробдингнег, в которой все люди в несколько раз выше обычного для нас роста. В качестве современного примера можно взять рассказ Джеймса Болларда "Утонувший великан", в котором вынесенный прибоем на берег погибший человек ростом был как огромнейший кашалот или самая большая акула в длину. Прочностные ограничения неизбежно привели бы к искажению пропорций тела подобного великана из-за того, что его опорная часть должна выдерживать увеличившуюся примерно в тысячу раз массу вышележащих частей. Это следствие хорошо известного в биологии закона "квадрат-куб": с ростом линейных размеров тела его поверхность увеличивается примерно пропорционально квадрату характерного размера, а масса — пропорционально его кубу (если тело очень грубо моделируется шаром или эллипсоидом с постоянной плотностью). Пример — увеличившаяся на десять процентов длина китов приводит к росту массы их тел на тридцать процентов (Артур Кларк "Большая глубина"). Поэтому, скажем, при десятикратном увеличении роста исполина его ноги должны вырасти в диаметре раз в тридцать, чтобы удельная нагрузка на них оставалась примерно той же самой. Допустим все же, что такой великан вдруг объявился на Земле и пусть его кости, мускулы и связки способны выдержать вертикальное положение и обеспечить передвижение. В этом случае сердце великана должно гнать кровь вверх на высоту нескольких этажей, а развиваемое им артериальное давление должно во много раз превышать максимально допустимое для обычного человека. Об этом говорит хотя бы пример жирафа, у которого кровь поднимается всего на несколько метров, а показатели артериального давления уже вдвое выше, чем у других животных схожих размеров. Уменьшить давление и, следовательно, приток крови невозможно: через мозг человека проходит около четверти общего кровотока. Нетрудно предсказать результат: великан с таким ростом очень быстро, может быть, моментально, умер бы от инфаркта или инсульта. При пониженном тяготении ограничение на предельный рост человека может измениться (Артур Кларк "Космический Казанова"), хотя не до такой степени (Ларри Нивен "Интегральные деревья", "Дымовое кольцо").
Некоторое увеличение размеров может быть оправданным, но гораздо чаще оно не срабатывает. Один из подобных случаев — генноинженерное выведение огромных летающих ездовых драконов размерами до нескольких десятков метров в длину из файров, их малых крылатых родственников, в пернском цикле Энн Маккефри. Простая идея увеличения файров до драконов упирается в почти столь же простые факты. Подъемная сила при полете в атмосфере пропорциональна обтекаемой снизу воздухом поверхности тела за вычетом аналогичного результата при обтекании сверху, т.е. по грубой оценке — квадрату его характерного размера, как и определяющее силу мышц их поперечное сечение. В то же время масса увеличивается как куб этого размера (и здесь "квадрат-куб"!). Определенный выигрыш при полете дают повышение температуры тела, увеличивающее эффективность мышц, и относительное увеличение площади крыльев более крупных летунов, однако опережающий все прочее рост массы быстро ограничивает их предельный размер. На Земле, на которую очень похожа планета Перн, в том числе силой тяжести и плотностью атмосферы на ее поверхности, летать могут птицы массой не более 13-15 килограммов, и то самые тяжелые из них предпочитают в основном парящий полет и взлет с обрывов — больше мускулы поднять не в силах. "Нечто столь же массивное, как мы.., неспособно само оторваться от земли", правильно рассуждает Джек Макдевит ("Обреченная"). Генная инженерия здесь не поможет: "Летать они не могли даже с помощью тех штуковин, которые они себе отрастили", отращенные крылья могут помочь разве что в условиях невесомости (Аластер Рейнольдс "Космический апокалипсис"). Основная причина — невысокая удельная мощность процессов органического метаболизма, недостаточная для подъема тяжелого тела в воздух при машущем полете.
