Популярная модель эволюции предполагает, что появление человечества на Земле было невероятно маловероятным и что внеземной разум является исчезающе редким явлением. Но, как эксперты по запутанной истории жизни и нашей планеты, мы предполагаем, что коэволюция жизни и окружающей среды на поверхности Земли, возможно, развивалась таким образом, что эволюционное возникновение человекоподобного интеллекта является более предсказуемым или ожидаемым результатом, чем принято считать.
Некоторые из величайших биологов-эволюционистов 20-го века, как известно, отвергали возможность существования разума, подобного человеческому, за пределами Земли. Эта точка зрения, прочно укоренившаяся в биологии, независимо получила поддержку со стороны физиков в 1983 году благодаря влиятельной публикации Брэндона Картера, физика-теоретика.
В 1983 году Картер попытался объяснить то, что он назвал замечательным совпадением: близкое соответствие между расчетной продолжительностью жизни Солнца — 10 миллиардов лет — и временем, которое потребовалось Земле, чтобы произвести на свет людей — 5 миллиардов лет, с округлением в большую сторону.
Он предположил три возможности. Согласно одной из них, разумная жизнь, подобная человеческой, обычно возникает на планетах очень быстро, с геологической точки зрения — возможно, за миллионы лет. Согласно другой, она обычно возникает примерно за то же время, что и на Земле. И, наконец, он предположил, что Земле повезло — обычно для формирования такой жизни требовалось гораздо больше времени, скажем, триллионы лет.
Картер отверг первую возможность, потому что жизнь на Земле возникла гораздо раньше. Он отверг вторую как маловероятное совпадение, поскольку нет причин, по которым процессы, определяющие продолжительность жизни Солнца — ядерный синтез — должны совпадать по времени с биологической эволюцией.
Итак, Картер остановился на третьем объяснении: для возникновения жизни, подобной человеческой, обычно требуется гораздо больше времени, чем время, отведенное на жизнь звезды.
Чтобы объяснить, почему для возникновения жизни, подобной человеческой, потребовалось так много времени, Картер предположил, что это, должно быть, зависит от крайне маловероятных эволюционных шагов, и что Земле необычайно повезло, что она прошла их все.
Он назвал эти эволюционные шаги трудными, и у них было два основных критерия. Во—первых, для существования человека должны быть необходимы сложные шаги - это означает, что если бы их не было, то людей бы здесь не было. Во-вторых, вероятность того, что сложные шаги произойдут в течение доступного времени, должна быть очень низкой, а это означает, что для их выполнения обычно требуется время, приближающееся к 10 миллиардам лет.
Существуют ли трудные шаги?
Физики Фрэнк Типлер и Джон Барроу предсказали, что трудные шаги, должно быть, произошли только один раз в истории жизни — логика, заимствованная из эволюционной биологии.
Если бы эволюционное новшество, необходимое для существования человека, было действительно маловероятным в имеющееся время, то, скорее всего, оно произошло бы не более одного раза, хотя, по крайней мере, один раз оно должно было произойти, поскольку мы существуем.
Например, происхождение ядерных, или эукариотических, клеток является одним из самых популярных и трудных шагов, предложенных учеными. Поскольку люди являются эукариотами, человечество не существовало бы, если бы эукариотических клеток никогда не было.
На универсальном древе жизни все эукариотические организмы растут ровно на одной ветви. Это говорит о том, что эукариотические клетки возникли только один раз, что согласуется с тем, что их происхождение маловероятно.
Другие наиболее популярные "труднодоступные" темы - происхождение жизни, фотосинтез с выделением кислорода, многоклеточные животные и человекоподобный разум — имеют схожую структуру. Каждая из них привязана к отдельной ветви на древе жизни.
Однако, как утверждает биолог-эволюционист и палеонтолог Герат Вермейдж, есть и другие способы объяснить, почему эти эволюционные события, по-видимому, произошли только один раз.
Эта модель, по-видимому, уникального происхождения, может быть результатом потери информации из-за вымирания и неполноты летописи окаменелостей. Возможно, каждое из этих нововведений развивалось более одного раза, но до наших дней сохранился только один пример каждого из них. Возможно, вымершие экземпляры так и не превратились в окаменелости, или палеонтологи не обнаружили их в летописи окаменелостей.
Или, возможно, эти нововведения произошли только один раз, но только потому, что они могли произойти только один раз. Например, возможно, первая эволюционная линия, достигшая одного из этих нововведений, быстро вытеснила другие подобные организмы из других линий за ресурсы. Или, возможно, первая линия изменила глобальную окружающую среду настолько кардинально, что другие линии потеряли возможность внедрять те же инновации. Другими словами, как только в одной линии произошел этот шаг, химические или экологические условия изменились настолько, что другие линии не смогли развиваться таким же образом.
Если эти альтернативные механизмы объясняют уникальность предложенных сложных шагов, то ни один из них на самом деле не может считаться трудным.
Но если ни один из этих шагов не был трудным, то почему разум, подобный человеческому, не развился намного раньше в истории жизни?
Эволюция окружающей среды
Геобиологи, реконструирующие условия древней Земли, могут легко найти причины, по которым разумная жизнь не развилась раньше в истории Земли.
Например, 90% истории Земли прошло до того, как в атмосфере стало достаточно кислорода для поддержания жизнедеятельности человека. Аналогичным образом, до 50% истории Земли прошло до того, как в атмосфере стало достаточно кислорода для поддержания жизнедеятельности современных эукариотических клеток.
Все кандидаты на "жесткий шаг" имеют свои собственные экологические требования. Когда формировалась Земля, этих требований не было. Вместо этого они появились позже, когда изменилась окружающая среда на поверхности Земли.
Мы предполагаем, что по мере того, как Земля менялась физически и химически с течением времени, условия на ее поверхности способствовали большему разнообразию местообитаний для жизни. И эти изменения происходят в геологических масштабах — миллиарды лет — что объясняет, почему предложенные сложные этапы эволюционировали именно тогда, когда они произошли, а не намного раньше.
С этой точки зрения, люди возникли именно тогда, когда они появились, потому что Земля стала пригодной для жизни лишь относительно недавно. Картер не рассматривал эти вопросы в 1983 году.
Движение вперед
Но трудные шаги все еще могут быть предприняты. Как ученые могут проверить, действительно ли они существуют?
Ученые-землеведы и биологи-биологи могли бы совместно определить, когда окружающая среда на поверхности Земли впервые стала благоприятствовать каждому из предложенных сложных этапов. Ученые—землеведы также могли бы предсказать, как долго Земля будет оставаться пригодной для обитания различных видов жизни, связанных с каждым из предложенных сложных этапов, таких как люди, животные и эукариотические клетки.
Биологи-эволюционисты и палеонтологи могли бы лучше определить, сколько раз повторялся каждый из возможных сложных этапов. Если бы они происходили только по одному разу, они могли бы понять, объясняется ли это их врожденной биологической невероятностью или факторами окружающей среды.
Наконец, астрономы могли бы использовать данные о планетах за пределами Солнечной системы, чтобы выяснить, насколько распространены планеты, на которых существует жизнь, и как часто на этих планетах есть труднодоступные места, такие как фотосинтез, производящий кислород, и разумная жизнь.
Если наша точка зрения верна, то Земля и жизнь развивались вместе способом, более типичным для жизнеобеспечивающих планет, а не тем редким и невероятным способом, который предсказывает модель жестких шагов. Тогда разум, подобный человеческому, был бы более ожидаемым результатом эволюции Земли, а не космической случайностью.
Исследователи из самых разных областей знаний, от палеонтологов и биологов до астрономов, могут работать вместе, чтобы узнать больше о вероятности возникновения разумной жизни на Земле и в других уголках Вселенной.
Если эволюция жизни, подобной человеческой, была более вероятной, чем предсказывает модель жестких шагов, то у исследователей больше шансов найти доказательства существования внеземного разума в будущем.
