АСТРОБІОЛОГІЯ: КОРОТКИЙ ІСТОРИЧНИЙ ЕКСКУРС, ЇЇ СУЧАСНИЙ СТАН ТА ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ В УКРАЇНІ
doi.org/10.17721/1728.2748.2025.100.5-14
Ключові слова:
астробіологія, астроекологія, астробіологічні науково-навчальні центриАнотація
На сучасному етапі розвитку людської цивілізації стрімкий розвиток високотехнологічних космічних технологій, зростаючий науковий і комерційний інтерес до космосу та підвищена увага до фундаментальних питань про похо-дження й майбутнє життя у Всесвіті вимагає формування нових наукових поглядів щодо розуміння феномена життя, виникнення біосфери та планетарної ролі людини у подальшій еволюції планети Земля. Сучасне суспільство активно шукає відповіді на довічні питання, пов'язані з тим, чи є наша біосфера єдиною формою життя у космосі, а також чи можливий контакт людини з позаземними формами життя й цивілізаціями. Пошуку цих відповідей сприяє така наука, як астробіологія. Метою цієї публікації є короткий огляд сучасного стану астробіології за публікаціями у провідних наукових журналах за останні десятиліття, а також аналіз потенціальних можливостей розвитку цієї науки в Україні.
Астробіологія як наука – це міждисциплінарна галузь, що досліджує питання про походження життя на Землі, як воно розвивалося на цій планеті протягом мільярдів років, його можливе існування за межами Землі, його можливі форми та способи існування, а також питання щодо умов для виникнення й розвитку життя у Всесвіті. Астробіологія досліджує життя як космічний феномен, що може існувати за межами Землі у різних формах, зокрема земних, доставлених космічними апаратами на інші планети. Основною метою астробіології є пошук і дослідження різних форм життя за межами Землі, а також вивчення існування земних форм життя в екстремальних умовах, наближених до умов відкритого космосу та екологічних умов на інших планетах Сонячної та інших зоряних систем. Важливим між-дисциплінарним напрямом досліджень у сучасній астробіології є вивчення хімічного складу міжзоряного простору й хімічних процесів, що можуть призводити до утворення органічних молекул. Абіогенний синтез органічних сполук у космічному просторі може відбуватися в умовах вкрай низьких температур, космічного вакууму й високих рівнів іонізуючої радіації. Теорія самозародження життя на планеті Земля припускає, що перші найпростіші живі організми виникли шляхом самоорганізації з органічних сполук, які утворювалися внаслідок їх абіогенного синтезу. На цей час експериментально доведена можливість абіогенного синтезу біологічно значущих органічних молекул. Але ідея само-зародження життя, як молекулярно-інформаційного феномена, усе ще залишається гіпотетичною. Альтернативна теорія панспермії передбачає процес самозародження життя у космосі, наприклад на інших планетарних тілах, а на Землю живі організми потрапили з космічним пилом, кометами та астероїдами. Можливість того, що організми можуть пережити рух у космічному просторі, підтверджується деякими дослідженнями щодо стійкості певних видів організмів до екстремальних факторів відкритого космосу та екологічних умов на деяких планетах і супутниках, зокрема на Марсі, Енцеладі та інших космічних тілах. Важливим напрямом досліджень у сучасній астробіології є пошук біосигнатур, які можуть достовірно свідчити про наявність певних форм життя. Розвиток астробіології породжує ряд системних питань, що потребують також екологічного бачення стосовно можливості існування різних форм життя на інших планетах. Важливим питанням у астробіології є проблема впливу космічних чинників на земну біосферу та можливі біосфери інших планет. Ці фактори пов'язані в першу чергу з активністю зірок, навколо яких формуються планетарні системи. У зв'язку з активним розвитком космічних місій до планет Сонячної системи та їх супутників постало питання щодо можливості переносу земних форм життя на космічних зондах на інші планети, що у свою чергу породжує проблеми, пов'язані з астробіологічним "забрудненням" та етичною відповідальністю людської цивілізації за розповсюдження земних форм життя внаслідок контамінації космічних зондів. Окрему увагу в огляді приділено питанням підготовки висококваліфікованих спеціалістів у галузі астробіології в університетах і відповідних навчально-наукових центрах, зокрема на базі Астробіологічного центру Сполученого Королівства при Единбурзькому універ-ситеті. Обґрунтовується необхідність відкриття Міжнародного астробіологічного центру на базі Київського національного університету імені Тараса Шевченка спільно з Університетом Единбурга.
Астробіологія є новою міждисциплінарною і затребуваною наукою. Вона має свою власну наукову проблематику, методологію. Подальший розвиток цієї сфери знань вимагає залучення фахівців з різних природничих і гуманітарних сфер знань, яких треба готувати на основі нових міждисциплінарних освітніх навчальних курсів і програм підготовки бакалаврів, магістрів та докторів філософії.
Посилання
Airapetian, V. S., Barnes, R., Cohen, O., Collinson, G. A., Airapetian, V. S., Barnes, R., Cohen, O., Collinson, G. A., Danchi, W. C., Dong, C. F., Del Genio, A. D., France, K., Garcia-Sage, K., Glocer, A., Gopalswamy, N., Grenfell, J. L., Gronoff, G., Güdel, M., Herbst, K., Henning, W. G., Jackman, C. H., Jin, M., Johnstone, C. P., … & Yamashiki, Y. (2020). Impact of space weather on climate and habitability of terrestrial-type exoplanets. International Journal of Astrobiology, 19(2), 136–194. https://doi.org/10.1017/S1473550419000132
Al Soudi, A. F., Farhat, O., Chen, F., Benton, C., Clark, B. C., & Schneegurt, M. A. (2017). Bacterial growth tolerance to concentrations of chlorate and perchlorate salts relevant to Mars. International Journal of Astrobiology, 16(3), 229–235. https://doi.org/10.1017/S1473550416000434
Annis, J. (1999). Placing a limit on star-fed Kardashev type III civilisations. Journal of the British Interplanetary Society, 52(1), 33–36.
Banfield, J. F., Moreau, J. W., Chan, C. S., Welch, S. A., & Little, B. (2001). Mineralogical biosignatures and the search for life on Mars. Astrobiology, 1(4), 447–465. https://doi.org/10.1089/153110701753593856
Bowman, J. C., Petrov, A. S., Frenkel-Pinter, M., Penev, P. I., & Williams, L. D. (2020). Root of the tree: The significance, evolution, and origins of the ribosome. Chemical Reviews, 120(11), 4848–4878. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00742
Burchell, M. J. (2004). Panspermia today. International Journal of Astrobiology, 3(2), 73–80. https://doi.org/10.1017/S1473550404002113
Buzulukova, N., & Tsurutani, B. (2022). Space weather: From solar origins to risks and hazards evolving in time. Frontiers in Astronomy and Space Sciences, 9, Article 1017103. https://doi.org/10.3389/fspas.2022.1017103
Carr, B. J., & Rees, M. J. (2003). Fine-tuning in living systems. International Journal of Astrobiology, 2(2), 79–86. https://doi.org/10.1017/S1473550403001472
Carte, M. E., Chen, F., Clark, B. C., & Schneegurt, M. A. (2024a). Succession of the bacterial community from a spacecraft assembly clean room when enriched in brines relevant to Mars. International Journal of Astrobiology, 23, Article e5. https://doi.org/10.1017/S1473550423000277
Carte, M. E., Gandikota, S., Chen, F., Clark, B. C., & Schneegurt, M. A. (2024b). Succession of the fungal community of a spacecraft assembly clean room when enriched in brines relevant to Mars. International Journal of Astrobiology, 23, Article e15. https://doi.org/10.1017/S1473550424000090
Chon-Torres, O. A. (2018). Astrobioethics. International Journal of Astrobiology, 17(1), 51–56. https://doi.org/10.1017/S1473550417000064
Chon-Torres, O. A., Chela-Flores, J., Dunér, D., Persson, E., Milligan, T., Martínez-Frías, J., Losch, A., Pryor, A., & Murga-Moreno, C. A. (2024). Astrobiocentrism: Reflections on challenges in the transition to a vision of life and humanity in space. International Journal of Astrobiology, 23, Article e6. https://doi.org/10.1017/S1473550424000016
Chou, L., Grefenstette, N., & Borges, S. (2024). Chapter 8: Searching for life beyond Earth. Astrobiology, 24(S1), S149–S167. https://doi.org/10.1089/ast.2021.0104
Cleland, C. E., & Copley, S. D. (2005). The possibility of alternative microbial life on Earth. International Journal of Astrobiology, 4(3–4), 165–173. https://doi.org/10.1017/S147355040500279X
Colón-Santos, S., Vázquez-Salazar, A., Adams, A., Colón-Santos, S., Vázquez-Salazar, A., Adams, A., Campillo-Balderas, J. A., Hernández-Morales, R., Jácome, R., Muñoz-Velasco, I., Rodriguez, L. E., Schaible, M. J., Schaible, G. A., Szeinbaum, N., Thweatt, J. L., & Trubl, G. (2024). Chapter 2: What is life? Astrobiology, 24(S1), S24–S41. https://doi.org/10.1089/ast.2021.0116
DasSarma, P., Laye, V. J., Harvey, J., Reid, C., Shultz, J., Yarborough, A., Lamb, A., Koske-Phillips, A., Herbst, A., Molina, F., Grah, O., Phillips, T., & DasSarma, S. (2017). Survival of halophilic Archaea in Earth's cold stratosphere. International Journal of Astrobiology, 16(4), 321–327. https://doi.org/10.1017/S1473550416000410
De Sanctis, M. C., Baratta, G. A., Brucato, J. R., De Sanctis, M. C., Baratta, G., Brucato, J. R., Castillo-Rogez, J. C., Ciarniello, M., Cozzolino, F., De Angelis, S., Ferrari, M., Fulvio, D., Germanà, M., Mennella, V., Pagnoscin, S., Palumbo, M. E., Poggiali, G., Popa, C., Raponi, A., Scirè, C., Strazzulla, G., & Urso, R. G. (2024). Recent replenishment of aliphatic organics on Ceres from a large subsurface reservoir. Science Advances, 10(39), Article eadp3681. https://doi.org/10.1126/sciadv.adp3681
Eigen, M. (1971). Selforganization of matter and the evolution of biological macromolecules. Die Naturwissenschaften, 58(10), 465–523. https://doi.org/10.1007/BF00623322
Eigen, M., & Schuster, P. (1982). Stages of emerging life – Five principles of early organization. Journal of Molecular Evolution, 19(1), 47–61. https://doi.org/10.1007/BF02100223
Extance, A. (2024). How the James Webb Space Telescope is revealing the weather and chemistry on planets around other stars. ACS Central Science, 10(7), 1307–1310. https://doi.org/10.1021/acscentsci.4c00820
Fischer, D., Sheffield, A., Tan, J., Ling, L., & Zhao, C. (2022). Technosignatures. Astrobiology. https://pressbooks.cuny.edu/astrobiology/chapter/technosignatures/
Fiore, M., Chieffo, C., & Lopez, A. (2022). Synthesis of phospholipids under plausible prebiotic conditions and analogies with phospholipid biochemistry for origin of life studies. Astrobiology, 22(5), 598–616. https://doi.org/10.1089/ast.2021.0059
Franqueria, M., Raut, A., Devi, A., & Pandit, S. (2022). New methodologies in the search for life: Final report. International Space University Space Studies Program. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.25712.94727
Frenkel-Pinter, M., Samanta, M., Ashkenasy, G., & Leman, L. J. (2020). Prebiotic peptides: Molecular hubs in the origin of life. Chemical Reviews, 120(11), 4707–4765. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00664
Genge, M. J., Almeida, N., Van Ginneken, M., Pinault, L., Preston, L. J., Wozniakiewicz, P. J., & Yano, H. (2024). Rapid colonization of a space-returned Ryugu sample. Meteoritics & Planetary Science, 60(1), 64–73. https://doi.org/10.1111/maps.14288
Glavin, D. P., Burton, A. S., Elsila, J. E., Aponte, J. C., & Dworkin, J. P. (2020). The search for chiral asymmetry as a potential biosignature in our solar system. Chemical Reviews, 120(11), 4660–4689. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00474
Gobato, R., Heidari, A., Mitra, A., & Valverde, L. F. (2022). The possibility of silicon-based life. Bulletin of Pure & Applied Sciences-Chemistry, 41(1), 52–58. https://doi.org/10.5958/2320-320X.2022.00007.3
Houtkooper, J. M., & Schulze-Makuch, D. (2007). A possible biogenic origin for hydrogen peroxide on Mars: The Viking results reinterpreted. International Journal of Astrobiology, 6(2), 147–152. https://doi.org/10.1017/S1473550407003746
Janzen, E., Blanco, C., Peng, H., Kenchel, J., & Chen, I. A. (2020). Promiscuous ribozymes and their proposed role in prebiotic evolution. Chemical Reviews, 120(11), 4879–4897. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00620
Jennifer Kan, S. B., Lewis, R. D., Chen, K., & Arnold, F. H. (2016). Directed evolution of cytochrome c for carbon–silicon bond formation: Bringing silicon to life. Science, 354(6315), 1048–1051. https://doi.org/10.1126/science.aah6219
Kaiser, R. I., & Balucani, N. (2002). Astrobiology – The final frontier in chemical reaction dynamics. International Journal of Astrobiology, 1(1), 15–23. https://doi.org/10.1017/S1473550402001015
Kelly, C. S. (2016). Life is hard: Countering definitional pessimism concerning the definition of life. International Journal of Astrobiology, 15(4), 277–289. https://doi.org/10.1017/S1473550416000021
Lehto, K., & Karetnikov, A. (2005). Relicts and models of the RNA world. International Journal of Astrobiology, 4(1), 33–41. https://doi.org/10.1017/S1473550405002521
Lingam, M., & Loeb, A. (2020). What's in a name: The etymology of astrobiology. International Journal of Astrobiology, 19(6), 489–495. https://doi.org/10.1017/S1473550420000154
Lingam, M., & Loeb, A. (2021). Life in the cosmos: From biosignatures to technosignatures. Harvard University Press.
Lorenz, C., Bianchi, E., Benesperi, R., Loppi, S., Papini, A., Poggiali, G., & Brucato, J. R. (2022). Survival of Xanthoria parietina in simulated space conditions: Vitality assessment and spectroscopic analysis. International Journal of Astrobiology, 21(3), 137–153. https://doi.org/10.1017/S1473550422000076
Lukas Pleyer, H. L., Strasdeit, H., & Fox, S. (2018). A possible prebiotic ancestry of porphyrin-type protein cofactors. Origins of Life and Evolution of Biospheres, 48(3), 347–371. https://doi.org/10.1007/s11084-018-9567-4
Mahipal Yadav, M., Kumar, R., & Krishnamurthy, R. (2020). Chemistry of abiotic nucleotide synthesis. Chemical Reviews, 120(11), 4766–4805. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00546
Malaterre, C., Jeancolas, C., & Nghe, P. (2022). The origin of life: What is the question? Astrobiology, 22(7), 851–862. https://doi.org/10.1089/ast.2021.0162
Mancinelli, R. L. (2015). The effect of the space environment on the survival of Halorubrum chaoviator and Synechococcus (Nägeli): Data from the space experiment OSMO on EXPOSE-R. International Journal of Astrobiology, 14(1), 123–128. https://doi.org/10.1017/S147355041400055X
Marinho, F., Paulucci, L., & Galante, D. (2014). Propagation and energy deposition of cosmic rays' muons on terrestrial environments. International Journal of Astrobiology, 13(4), 319–323. https://doi.org/10.1017/S1473550414000160
McKay, C. P. (2020). What is life – And when do we search for it on other worlds. Astrobiology, 20(2), 163–166. https://doi.org/10.1089/ast.2019.2136
Meurer, J. C., Haqq-Misra, J., & de Souza Mendonça, M. (2024). Astroecology: Bridging the gap between ecology and astrobiology. International Journal of Astrobiology, 23, Article e3. https://doi.org/10.1017/S1473550423000265
Nascimento-Dias, B. L., & Martinez-Frias, J. (2023). Brief review about history of astrobiology. International Journal of Astrobiology, 22(1), 67–78. https://doi.org/10.1017/S1473550422000386
Neuberger, K., Lux-Endrich, A., Panitz, C., & Horneck, G. (2015). Survival of spores of Trichoderma longibrachiatum in space: Data from the space experiment SPORES on EXPOSE-R. International Journal of Astrobiology, 14(1), 129–135. https://doi.org/10.1017/S1473550414000408
Olsson-Francis, K., Watson, J. S., & Cockell, C. S. (2013). Cyanobacteria isolated from the high-intertidal zone: A model for studying the physiological prerequisites for survival in low Earth orbit. International Journal of Astrobiology, 12(4), 292–303. https://doi.org/10.1017/S1473550413000104
Panitz, C., Horneck, G., Rabbow, E., Rettberg, P., Moeller, R., Cadet, J., Douki, T., & Reitz, G. (2015). The SPORES experiment of the EXPOSE-R mission: Bacillus subtilis spores in artificial meteorites. International Journal of Astrobiology, 14(1), 105–114. https://doi.org/10.1017/S1473550414000251
Pavletić, B., Runzheimer, K., Siems, K., Koch, S., Cortesão, M., Ramos-Nascimento, A., & Moeller, R. (2022). Spaceflight virology: What do we know about viral threats in the spaceflight environment? Astrobiology, 22(2), 210–224. https://doi.org/10.1089/ast.2021.0009
Peters, T. (2018). Does extraterrestrial life have intrinsic value? An exploration in responsibility ethics. International Journal of Astrobiology, 17(4), 347–355. https://doi.org/10.1017/S147355041700057X
Petkowski, J. J., Bains, W., & Seager, S. (2020). On the potential of silicon as a building block for life. Life, 10(6), Article 84. https://doi.org/10.3390/life10060084
Pleyer, H. L., Moeller, R., Fujimori, A., Fox, S., & Strasdeit, H. (2022). Chemical, thermal, and radiation resistance of an iron porphyrin: A model study of biosignature stability. Astrobiology, 22(7), 877–889. https://doi.org/10.1089/ast.2021.0144
Prasad, B., Richter, P., Vadakedath, N., Haag, F. W. M., Prasad, B., Richter, P., Vadakedath, N., Haag, F. W. M., Strauch, S. M., Mancinelli, R., Schwarzwälder, A., Etcheparre, E., Gaume, N., & Lebert, M. (2021). How the space environment influences organisms: An astrobiological perspective and review. International Journal of Astrobiology, 20(3), 159–177. https://doi.org/10.1017/S1473550421000057
Puzzarini, C., & Barone, V. (2020). A never-ending story in the sky: The secrets of chemical evolution. Physics of Life Reviews, 32, 59–94. https://doi.org/10.1016/j.plrev.2019.07.001
Rizos, J. L., Sunshine, J. M., Daly, R. T., Nathues, A., De Sanctis, M. C., Raponi, A., Pasckert, J. H., Farnham, T. L., Kloos, J., & Ortiz, J. L. (2024). New candidates for organic-rich regions on Ceres. The Planetary Science Journal, 5(12), Article 270. https://doi.org/10.3847/PSJ/ad86ba
Robinson, A., & McQuaig, S. (2022). Haloferax volcanii remains viable and shows morphological changes under anoxic (CO2-enriched) and hypobaric (2.4 kPa) atmospheric conditions. Astrobiology, 22(7), 829–837. https://doi.org/10.1089/ast.2021.0076
Roche, M. J., Fox-Powell, M. G., Hamp, R. E., & Byrne, J. B. (2023). Iron reduction as a viable metabolic pathway in Enceladus' ocean. International Journal of Astrobiology, 22(5), 539–558. https://doi.org/10.1017/S1473550423000125
Rzymski, P., Poniedziałek, B., Hippmann, N., & Kaczmarek, L. (2022). Screening the survival of cyanobacteria under perchlorate stress: Potential implications for Mars in situ resource utilization. Astrobiology, 22(6), 672–684. https://doi.org/10.1089/ast.2021.0100
Sandford, S. A., Nuevo, M., Bera, P. P., & Lee, T. J. (2020). Prebiotic astrochemistry and the formation of molecules of astrobiological interest in interstellar clouds and protostellar disks. Chemical Reviews, 120(11), 4616–4659. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00560
Schwieterman, E. W., Kiang, N. Y., Parenteau, M. N., Schwieterman, E. W., Kiang, N. Y., Parenteau, M. N., Harman, C. E., DasSarma, S., Fisher, T. M., Arney, G. N., Hartnett, H. E., Reinhard, C. T., Olson, S. L., Meadows, V. S., Cockell, C. S., Walker, S. I., Grenfell, J. L., Hegde, S., Rugheimer, S., Hu, R., & Lyons, T. W. (2018). Exoplanet biosignatures: A review of remotely detectable signs of life. Astrobiology, 18(6), 663–708. https://doi.org/10.1089/ast.2017.1729
Shields, A. L. (2019). The climates of other worlds: A review of the emerging field of exoplanet climatology. The Astrophysical Journal Supplement Series, 243(2), Article 30. https://doi.org/10.3847/1538-4365/ab2fe7
Smith, R. S. (2016). Life is hard: countering definitional pessimism concerning the definition of life. International Journal of Astrobiology, 15(4), 277–289. http://doi.org/10.1017/S1473550416000021
Styczinski, M. J., Glaser, D. M., Hooks, M., Jia, T. Z., Johnson-Finn, K., Schaible, G. A., & Schaible, M. J. (2024). Chapter 11: Astrobiology education, engagement, and resources. Astrobiology, 24(S1), S208–S230. https://doi.org/10.1089/ast.2021.0098
Temple, R. (2007). The prehistory of panspermia: astrophysical or metaphysical? International Journal of Astrobiology, 6 (2), 169–180. http://doi.org/10.1017/S1473550407003692
Waajen, A. C., Lima, C., Goodacre, R., & Cockell, C. S. (2024). Life on Earth can grow on extraterrestrial organic carbon. Scientific Reports, 14(1), Article 3691. https://doi.org/10.1038/s41598-024-54195-6
Wickramarathna, S., Chandrajith, R., Senaratne, A., Paul, V., Dash, P., Wickramasinghe, S., & Biggs, P. J. (2021). Bacterial influence on the formation of hematite: Implications for Martian dormant life. International Journal of Astrobiology, 20(6), 398–412. https://doi.org/10.1017/S1473550421000124
Wickramasinghe, C. (2011). Bacterial morphologies supporting cometary panspermia: A reappraisal. International Journal of Astrobiology, 10(1), 25–30. https://doi.org/10.1017/S1473550410000157
Zarrouk, N., & Bennaceur, R. (2009). Extrapolating cosmic ray variations and impacts on life: Morlet wavelet analysis. International Journal of Astrobiology, 8(3), 169–174. https://doi.org/10.1017/S1473550409990085
