Реферат: Пошук і дослідження неземних форм життя. Планетарний карантин, необхідні при цьому заходи

У цілому можна вважати, що углеродоорганическая - водяна хімічна основа життя є загальною ознакою живих систем.

Характерною ознакою структурної організації живих систем є одночасне включення в їхній склад, крім основних хімічних елементів З, Н, ПРО, N, цілого ряду інших, і насамперед сірки і фосфору. Ця властивість може розглядатися як необхідну ознаку існування живої матерії. Специфічність живої матерії, не дивлячись на все це, не можна зводити лише до особливостей физико - хімічного характеру її основних складених елементів - структурних одиниць живого, що мають абіогенне походження.

Загальні динамічні властивості живих систем.

Як вихідні представлення при інтерпретації экзобиологических експериментів необхідно приймати в увагу динамічні властивості живих систем. Розвиток і еволюція біологічних систем йшли в основному по шляху удосконалювання форм взаємодії між елементами і способів регуляції стану системи в цілому. Життя нерозривно зв'язане з існування відкритих систем, властивості яких багато в чому залежать від співвідношення швидкостей процесів обміну енергією і масою з навколишнім середовищем.

Результати дослідження динамічних властивостей відкритих систем методами математичного моделювання дозволили пояснити цілий ряд їхніх характерних рис, зокрема встановлення в системі при збереженні постійних зовнішніх умов стаціонарного коливального режиму, що спостерігається на різних рівнях біологічної організації. Ця властивість є важливою ознакою високого ступеня організації системи, що у свою чергу можна розглядати як необхідні умови життя.

Роль світла в підтримці життя.

Важливим аспектом проблеми неземного життя є необхідність зовнішнього припливу енергії для її розвитку. Сонячне світло, головним чином в ультрафіолетовій області спектра, відігравав істотну роль у процесах абіогенного синтезу необхідним припливом вільної енергії, але полягало також і у фотохімічному прискоренні подальших перетворень. Життєдіяльність первинних живих систем також могла багато в чому визначатися фотохімічними реакціями вхідних у їхній склад з'єднань. Багато організмів, що не мають прямого відношення до сучасного фотосинтезу, проте змінюють свою активність при висвітленні. Так, явище фотореактивації кліток організмів видимим світлом після вражаючого дії ультрафіолетових променів, мабуть, є в еволюційному відношенні древнім процесом, що виник у той час, коли первинні живі системи виробили механізми захисту від деструктивної дії, що падало на Землю ультрафіолетового світла.

Слід зазначити, що світло могло і не бути єдиним джерелом енергії на ранніх етапах еволюції органічних сполук. Цю роль могла виконувати і хімічна енергія, що звільняється, наприклад, у реакціях конденсації в неорганічний чи поліфосфат у реакціях окислювання, що згодом склали енергетичну основу хемосинтезу. Однак у цілому життя для свого виникнення і розвитку вимагає, мабуть, постійного зовнішнього припливу вільної енергії, роль якого на Землі і виконує сонячне світло. Тому світло і відіграє важливу роль на всіх етапах еволюції життя, починаючи з абиотического синтезу первинних живих систем і кінчаючи сучасним фотосинтезом, що забезпечує утворення органічних речовин на Землі.

Очевидно, існування фотосинтезу в тій чи іншій формі як процесу корисної утилізації енергії в біологічних системах є важливим критерієм існування розвитий життя.

Можна укласти, що незалежно від конкретної хімічної структури фотосинтетичного апарата загальною властивістю фотобіологічних процесів утилізації світлової енергії є наявність такої послідовності реакцій: поглинання світла і порушення молекул пігментів - делокализация електрона (дірки) - перенос електрона (дірки) по відкритому ланцюзі окислительно - відбудовних з'єднань - утворення кінцевих продуктів із запасанием у них енергії світла. Існування такого фотосинтетичного ланцюга є загальним для більшості фотобіологічних процесів і може розглядатися як необхідну умову існування життя.

Можна висунути загальні принципи, якими варто керуватися при визначенні критеріїв існування і пошуку неземного життя.

Основною властивістю живої матерії є її існування у виді відкритих систем, що самовідтворюються, що мають структури для збору, збереження, передачі і використання інформації.

Углеродосодержащие органічні сполуки і вода як розчинник складають хімічну основу життя.

Необхідною умовою життя є утилізація енергії світла, тому що інші джерела енергії володіють на кілька порядків меншою потужністю.

У живих системах протікають сполучені хімічні процеси, у яких відбувається передача енергії.

У біологічних системах можуть переважати асиметричні молекули, що здійснюють оптичне обертання.

Різні організми, що існують на планеті, повинні володіти поруч подібних основних рис.

Методи виявлення неземного життя.

Як уже говорилося, найбільш сильним доказом присутності життя на планеті буде, звичайно, ріст і розвиток живих істот. Тому, коли порівнюються й оцінюються різні методи виявлення життя поза Землею, перевага віддається тим методам, що дозволяють з вірогідністю установити розмноження кліток. А оскільки найбільш розповсюдженими в природі є мікроорганізми, при пошуку життя поза Землею насамперед варто шукати мікроорганізми. Мікроорганізми на інших планетах можуть знаходитися в ґрунті, чи ґрунті атмосфері, тому розробляються різні способи узяття проб для аналізів. В одному з таких приладів - “Гулливере” - запропоноване дотепне пристосування для узяття проби для посіву. По окружності приладу розташовано три невеликих циліндричних снаряди, до кожного снаряда прикріплена липка силіконова нитка. Вибух пиропатронов відкидає снаряди на кілька метрів від приладу. Потім силіконова нитка намотується і, занурюючи при цьому в живильне , середовище заражає її частками прилиплого до неї ґрунту.

Розмноження організмів у живильному мог середовищі бути встановлене за допомогою різних автоматичних пристроїв, що одночасно реєструють наростання мутності середовища (нефелометрія), зміна реакції живильного ( середовищапотенционометрия), наростання тиску в судині за рахунок газу, що виділяється, (манометрия).

Дуже витончений і точний спосіб заснований на тім, що в живильне додаваими середовище органічні речовини (вуглеводи, органічні кислоти й інші), що містять мічений вуглець.

Мікроорганізми, що розмножуються, будуть розкладати ці речовини, а кількість радіоактивного вуглецю, що виділився у виді вуглекислоти, визначить мініатюрний лічильник, прикріплений до приладу. Якщо живильна бу середовища містити різні речовини з міченим вуглецем (наприклад, глюкозу і білок), то по кількості вуглекислоти, що виділилася, можна скласти орієнтоване уявлення про фізіологію мікроорганізмів, що розмножуються.

Чим більше різноманітних методів буде використано для виявлення обміну речовин у мікроорганізмів, що розмножуються, тим більше шансів одержати достовірні зведення, тому що деякі методи можуть підвести, дати помилкові дані. Наприклад, живильне мог середовище помутніти і від пилу, що потрапив у неї, (як, можливо, було з “Вікінгами” у 1976 р., див. вище). Коли клітки мікроорганізмів розмножуються, інтенсивність усіх регистрируемых і переданих на Землю показників безупинно наростає. Динаміка всіх цих процесів добре відома, а вона надійний критерій дійсного росту і розмноження кліток. Нарешті, на борті автоматичної станції може бути два контейнери з живильним , середовищем і як тільки в них починається наростання змін, в один з них автоматично буде додане сильнодіюча отруйна речовина, що цілком припиняє ріст. Триваюче зміна показників в іншому контейнері буде надійним доказом біогенного характеру процесів, що спостерігаються.

Конструируемые прилади не повинні бути надмірно чуттєвими, тому що перспективи “відкрити” життя там, де її немає дуже неприємне.

З іншого боку, прилад не повинний дати негативну відповідь, якщо життя дійсно існує на досліджуваній планеті. Саме тому надійність і чутливість передбачуваної апаратури посилено обговорюється і вже перетворюється в життя.

Хоча розмноження мікроорганізмів і є єдиною безперечною ознакою життя, це не виходить, що не існує інших прийомів, що дозволяють одержати коштовну інформацію. Деякі фарби, з'єднуючись з органічними речовинами, дають комплекси, виявля легко, тому що вони мають здатність до адсобции хвиль строго визначеної довжини. Один із запропонованих методів заснований на застосуванні мас - спектрометра, що встановлює обмін ізотопу кисню ПРО18, що відбувається під впливом ферментів мікробів у таких з'єднань, як сульфати, чи нітрати фосфати. Особливо добре і, головне, різноманітне застосування люмінесценції. З її допомогою не тільки констатують энзиматическую активність, але при застосуванні деяких люмінофорів можливе світіння ДНК, що міститься в клітках бактерій.

Наступний етап у дослідженнях - застосування портативного мікроскопа, постаченого пошуковим пристроєм, здатним відшукувати в поле зору окремі клітки.