Незалежно від того, звертаємося ми до самого акту життя, або маємо на увазі всіх живих істот на нашій планеті, життя завжди була концепцією, важкою для розуміння людей. Усвідомлюючи, що життя на цій планеті існує вже протягом 3,5 мільярдів років, а ми самі блукаємо по Землі протягом багатьох тисячоліть, є багато питань, на які ми все ще не можемо дати відповідь. У чому сенс життя? Чи є життя після смерті? Ці питання спливають у будь-філософської дискусії, і вони такі ж давні, як і саме людство.
Але далі йдуть «нетрадиційні» питання. Ви коли-небудь задумувалися, якою була б Земля, якщо б на ній не було життя? Тоді ця стаття для вас. Навіть якщо це питання вас не цікавить, відповіді на наведені нижче питання, як і самі питання, не залишать вас байдужими.
Скільки живих організмів існувало на Землі?
В даний час чисельність населення повільно наближається до восьми мільярдів чоловік. Це, звичайно, не мало, але навіть близько не стоїть з 100 трильйонів мурах під ногами. Підраховано, що в будь-який момент часу число живуть у світі бактерій дорівнює 5 з тридцятьма нулями. На Землі багато живих організмів, але скільки їх було в минулому?
Визначити це число дуже важко. Вважається, що складна життя існує вже не менше 570 мільйонів років. А скам’янілості, які нам вдалося виявити – крапля в морі порівняно з тими, які знаходяться поза межами нашої досяжності, або були зруйновані геологічними процесами. Проте вченим вдалося визначити взаємозв’язок між закам’янілими рештками і відомими в даний час видами, що дозволило визначити кількість існували коли-небудь організмів. Експерти твердо переконані, що 99,9 відсотків усіх видів на Землі вимерли.
Ця цифра зрозуміла, враховуючи, що за останні 400 мільйонів років біосфера Землі пережила п’ять масових вимирань. У кожному з них більше 80 відсотків всіх живих істот були стерті з лиця Землі. Значна частина наукової спільноти вважає, що сьогодні ми спостерігаємо шосте масове вимирання. Згідно з оцінками, сьогодні види зникають в 100 разів швидше, ніж до появи людини, а за останні 50 років люди знищили 60 відсотків тварин.
У життя на Землі інопланетне походження?
Сьогодні більшість вчених переконані, що все життя на Землі пішла від одного спільного предка, який був крихітним одноклітинним організмом, що з’явилися в результаті хімічних реакцій, що відбувалися на ранній Землі. Проте поки не ясно, як саме це сталося.
Всі спроби повторити процес провалилися. Можливо, відповідь криється в теорії під назвою литопанспермия. Якщо теорія панспермії припускає, що ранні форми життя прибули на Землю з всесвіту, то литопанспермия стверджує, що в космос були викинуті скельні фрагменти іншої планети, що містять мікробну життя, і сталося це в результаті зіткнення планет. Мільйони років тому ці уламки досягли Землі, що знаходиться на них життя еволюціонувала.
Є кілька ознак, що підтверджують теорію литопанспермии. Використовуючи моделювання зіткнень, дослідники з Університету штату Пенсільванія (Pennsylvania State University) прийшли до висновку, що переміщення уламків планети на іншу планети можливо, якщо вони з силою були викинуті в космос. Хоча умови в космосі не особливо підходять для виживання життя, є бактерії, які здатні протистояти високої радіації і температурі космосу. Більш того, недавнє дослідження показує, що основних елементів, з яких складається життя на Землі, багато в зірках, які зосереджені в центрі нашої Галактики, і яких мало в нашому планетарному регіоні. Простіше кажучи, матерія, з якої ми складаємося відноситься до іншої області Всесвіту.
Чи можна бути одночасно живим і мертвим?
Відповідь на це питання не має нічого спільного з квантовою теорією, згідно з якою частка може знаходитися в двох станах одночасно. І це не про «живих мерців». Можна сказати, що так, деякі істоти здаються живими і мертвими одночасно. А все тому, що вчені ніяк не можуть домовитися, що саме відрізняє живу істоту від мертвої матерії.
Вчені зрозуміли, що живі організми повинні мати схожість у своїй природі і поведінці. Тому в 1997 році вони запропонували список з семи умов, яким повинно відповідати те, що є живим. У живого організму має бути складний хімічний склад, і він повинен складатися з основних блоків – клітин. Він повинен бути здатним рости, розмножуватися і реагувати на зовнішні подразники. У живого організму, має бути метаболізм, щоб він міг самостійно генерувати енергію і адаптуватися до навколишнього середовища.
Тепер розглянемо випадок з вірусами. Взагалі, і навіть з наукової точки зору, віруси вважаються біологічними істотами—то є живими. Всередині вірусу міститься складний генетичний матеріал, і він виразно адаптується до навколишнього середовища. Але вірус не може зростати або виробляти свою власну енергію. (Він живиться енергією, вже виробленої його господарем.) Він також не відтворює, а повторює себе, використовуючи клітини господаря. Насправді вірусу немає навіть однієї клітини, і його можна побачити тільки тоді, коли він реагує на зовнішні подразники. Виходить, що вірус живий, хоча не відповідає більшості прийнятих вимог.
Буває, що багато інертні об’єкти частково підходять під деякі з цих умов. Коли наші знання про елементарних життєвих процесах стануть більш повними, ми зможемо чіткіше позначити різницю між живим і неживим.
Скільки важать всі живі організми?
Порівняно з іншими планетами Сонячної системи, Земля кишить життям, це скаже вам будь-хто, хто бачив планету з космосу. Понад 30 відсотків континентів покрита рослинністю, а в океанах живе безліч живих істот. Але скільки це все може важити? До недавнього часу відповісти на це питання було складно. Але дослідження, проведені в 2018 році, показали, що вага всіх разом узятих живих істот мізерно малий у порівнянні з вагою нашої планети.
У травні 2018 року американські вчені опублікували звіт, що містить вимірювання маси всієї вуглецевої життя на Землі. Оскільки всі відомі форми життя засновані на вуглеці, і вуглецю багато усередині кожної живої істоти, логічно було з його допомогою визначити вагу всієї біомаси. Результати показали, що вага всієї життя на планеті дорівнює не менше 550 гигатоннам вуглецю, або, простіше кажучи, 550 мільярдів тонн. Враховуючи, що вага Землі становить приблизно 6,57 млрд гігатонн, вага всіх живих істот це всього лише одна десятимільйонна частина всієї маси планети.
Таким чином, життя — лише мала частина всього, що становить наш світ. За цією оцінкою, рослинна життя становить понад 80 відсотків від загальної біомаси. Між тим, люди представляють лише 0,01 відсотка від життя на планеті. Це дивно, враховуючи, що наші міста і поселення займають не менше трьох відсотків поверхні Землі – це дуже багато порівняно з впливом на Землю інших видів.
Всесвіт є живий?
Існує кілька філософських теорій, які говорять про те, що Всесвіт сама по собі жива. Наприклад, гілозоїзм припускає, що жива матерія є все в загальному, в той час, як панпсихизм передбачає, що у кожного космічного об’єкта є певна ступінь свідомості. З часом ці теорії затьмарив еволюціонізм. Але завдяки новим відкриттям ідея розумною Всесвіту знову набула чинності. Так, деякі експерти стверджують, що свідомість є невід’ємною частиною будь-якого створення.
Британський фізик Роджер Пенроуз (Roger Penrose) припустив, що людська свідомість є продуктом квантових процесів, що відбуваються в невеликих областях клітин нашого мозку. Беручи це під увагу, астрофізик Бернард Хайш (Bernard Haisch) висунув теорію про те, що «квантові поля», елементарні структури, що складають Всесвіт, здатні виробляти свідомість. Іншими словами, будь-яка структура у Всесвіті (будь то людина або зірка) може бути розумною, оскільки володіє квантовими властивостями.
З іншого боку, сама будова і поведінку космосу служать можливим доказом того, що він є мислячої сутністю. Згідно з дослідженням 2005 року, складна структура матеріальної Всесвіту разюче схожа на мережу нейронів у нашому мозку. Крім того, давно відомо, що будова атома схоже (в пропорції) з будовою нашої Сонячної системи. Більш того, нові дослідження показують, що деякі зірки несподівано коригують рух на своїх орбітах, і це відбувається повсюдно в галактиці. Потрібно ще багато досліджень і інформації, але ідея живого Всесвіту приваблива як ніколи.
Померти і перестати жити – одне і те ж?
Якщо коротко, то ні. Відповідь криється в тому, що поняття смерті постійно змінювалося протягом століть, стаючи більш точним по мірі розвитку наших знань і технологій. Наприклад, в 19 столітті вважали мертвим людини, який не дихав. Сто років тому мертвим оголошували того, в кого не билося серце. Сьогодні вважається, що смерть настає разом з необоротним ушкодженням клітин, коли життєво важливі функції органів не можна відновити. Нові дослідження показують, що деякі процеси, що відбуваються у мертвому тілі, кидають виклик нашому розумінню смерті. У 2017 році група американських і європейських вчених виявила, що після смерті деяких тварин, їх клітини продовжують боротися за виживання. Вони не тільки залишаються живими протягом кількох днів після смерті, але у деяких з таких клітин активність навіть зростає.
Все вказує на те, що, намагаючись відновити себе, клітини мертвого тіла прискорюють процес перетворення ДНК в інструкції для створення нових білків. Зокрема, стовбурові клітини здатні продовжувати жити не годину або день, а кілька тижнів після смерті організму. Після видимої смерті тіла деякі клітини більш стійкі, ніж інші. Дослідники стверджують, що така поведінка спостерігається у всіх багатоклітинних істот, включаючи нас. Грань між життям і смертю набагато більш розмита, ніж ми думали.
Чому життя настільки різноманітна?
Досі вчені виявили і вивчили майже два мільйони різних живих видів. Люди є лише частиною жменьки з 5000 відомих видів ссавців. Для порівняння, нам відомі 360 000 видів рослин і мільйон різних видів комах. Проте наші знання про біорізноманіття Землі досить обмежені, і вчені вважають, що на нашій планеті можуть існувати до двох мільярдів форм життя. Знаючи, скільки живих організмів вимерло, мимоволі задаєшся питанням, чому ж життя таке різноманітне? Можна відповісти, що життя має тенденцію до продовження, незважаючи на те, що це може призвести до зміни її природи.
З моменту появи життя на Землі, незважаючи на численні масові вимирання, сотні малих льодовикових періодів і постійне коливання рівня моря (порядку сотень метрів), дослідження показують, що в наш час біорізноманіття експоненціально зросла більш, ніж коли-небудь.
Після того, як катаклізм стирає частину життя на планеті, що вижили організми прагнуть адаптуватися до нового середовища проживання, в результаті чого з’являються нові види. Яскравим прикладом є поява різних видів ссавців, що трапилося після вимирання крейдяного періоду 66 мільйонів років тому. Також відомо, що для виживання екосистеми різні форми життя повинні виконувати певні функції, підтримуючи один одного. Навіть ліси більш стійкі до нещасть, коли складаються з декількох видів дерев. Тому спробуйте стерти життя, і вона розростеться ще більше.
У яких організмів найдовша і найкоротша тривалість життя?
Життя на Землі настільки різноманітна, що поняття тривалості життя залежить від виду. Що для одного є довголіттям, для іншого – лише мить. Поглянемо на бактерій. Оскільки вони не ростуть так, як інші живі істоти, їх вік важко визначити. Але у нас є досить точна оцінка їх репродукції, часу генерації. Цей термін означає час, який проходить до того, як клітина примножиться.
Якщо припустити, що популяція бактерій залишається стабільною з плином часу, то бактерія буде жити, принаймні, до тих пір, поки триває її генерація. При цьому бактерією з найкоротшою життям є Clostridium perfringens. Передбачається, час її генерації складає всього 6,3 хвилини. У тваринному світі найкоротша тривалість життя у одноденки Dolania americana.
Вона народжується, приносить потомство і вмирає за 30 хвилин або менше.
З іншого боку, молюск, знайдений в Ісландії в 2006 році, прожив 507 років і міг би прожити довше, якби не загинув, коли його знайшли. Не можна обійти увагою рослини, які є одними з найбільш довгоживучих істот. Найстарішим відомим деревом є бристлеконская сосна з Каліфорнії віком понад 5060 років. Коли стародавні люди почали розвивати писемність, це дерево було молодим. А самими короткоживущими вважаються так звані ефемерні рослини. У їх числі рослини роду Boerhavia, весь життєвий цикл яких проходить менш, ніж за чотири тижні.
Якою була б Земля, якщо б на ній не було життя?
У кількісному відношенні життя — це лише крихітна частина того, що робить нашу планету такою, яка вона є. Але одна справа-вимірювати живі істоти за їх масою або об’ємом, і зовсім інше — визначати ефект, які вони виробляють на Землі. Отже, що станеться із Землею, якщо життя не буде? Без неї наша планета не була б такою комфортною і блакитний.
Атмосфера Землі на 21 відсоток складається з кисню, необхідного для таких форм життя, як ми. Але кисень – це нестійкий газ, швидко вступає в реакцію з іншими елементами. Киснем насичують атмосферу рослини, поглинаючи вуглекислий газ. Якщо б життя на Землі не існувало, в навколишньому середовищі залишилися б лише невеликі сліди кисню, тоді як атмосфера складалася в основному з вуглекислого газу. З-за цього температура на поверхні Землі різко підвищилася б.
Підвищення температури призвело б до танення полярних крижаних шапок і підвищення рівня моря на десятки метрів. Без живих організмів маса Землі зазнали б швидкої ерозії, а гірські райони серйозно постраждали б. Через тривалий час температура Землі піднялася б як мінімум до 290 градусів за Цельсієм. У цей момент закиплять океани, і планета стане абсолютно непридатною для життя. Протягом мільйонів років товстий шар хмар буде укутувати планету, посилюючи парниковий ефект, а наша Земля стане більше схожим на Венеру, на поверхні якої, як вважають, колись була рідка вода і приємна температура.
Коли ми починаємо вмирати?
Процес старіння відбувається тому, що нових клітин в нашому організмі недостатньо, щоб замінити відмирають клітини. Таким чином, ми вмираємо тоді, коли занадто багато клітин померло або перестало функціонувати, що призвело до ураження функції органів. Ми не состаримся і не помремо, поки наше тіло буде підтримувати баланс вітальності наших клітин. Але коли ж ми починаємо старіти? Деякі автори та видатні діячі говорили, що ми починаємо вмирати з моменту нашого народження. Однак наука з цим не зовсім погоджуюся.
Щоб дитина став дорослим, повинні з’явитися мільярди або навіть трильйони клітин тіла, які потім повинні множитись і замінятися іншими. У цей період людина не відчуває ознак старіння, а стає більш розвинутим, як фізично, так і розумово.
Принаймні ми знаємо, що, приблизно, до 25 років кількість нових клітин перевищує або, принаймні, дорівнює числу відмерлих клітин. А з 25 років клітини починають вмирати швидше, ніж вони можуть відтворюватися, що запускає механізм старіння. Крім того, дослідження показують, що у віці 24 років, мозок також починає втрачати розумову швидкість. Таким чином, старіння, що приводить в кінцевому підсумку до смерті, починається на третьому десятку.
