Як на безживій Землі виникло перше життя? Це питання вже багато десятиліть залишається одним із найбільших викликів для науки. Нове дослідження британських учених пропонує подивитися на проблему з незвичного боку — за допомогою математики та теорії інформації. Отримані результати свідчать, що поява першої живої клітини могла бути набагато складнішою, ніж вважалося раніше.
Роботу, опубліковану в липні 2025 року, очолив фізик Роберт Ендрес із Імперського коледжу Лондона. Він не досліджував, як на ранній Землі утворювалися прості органічні молекули — цьому присвячено чимало інших наукових праць. Натомість учений спробував оцінити, наскільки ймовірним було їхнє самостійне об’єднання у першу працездатну структуру, яку називають прото-клітиною.
Саме така найпростіша клітиноподібна система, на думку багатьох дослідників, могла стати проміжною ланкою між неживою хімією та справжнім життям. Вона мала б уже володіти хоча б мінімальними властивостями живого організму, зокрема оболонкою, яка відокремлювала б її внутрішній простір від навколишнього середовища.
Для оцінки цієї ймовірності дослідник використав інструменти теорії інформації та алгоритмічної складності. Простими словами, йдеться про спробу визначити, який мінімальний обсяг впорядкованої інформації потрібен, щоб така система могла працювати. Чим складніший об’єкт, тим більше “інструкцій” необхідно для його створення.
Математичні розрахунки показали, що навіть найпростіша прото-клітина потребувала дуже високого рівня організації. За умов, які існували на молодій Землі, випадкове формування такої структури виглядало надзвичайно малоймовірним, особливо з огляду на обмежений проміжок часу, коли це могло статися.
Автор дослідження порівнює ситуацію з доволі наочним прикладом. Це схоже на спробу випадково написати повноцінну статтю про походження життя, хаотично розміщуючи літери на аркуші. Окремі букви можуть випадково опинитися на своїх місцях, але створити зв’язний текст у такий спосіб практично неможливо. Так само і з першими біологічними системами: що більше впорядкованої інформації вони потребують, то менш імовірним стає їхнє випадкове виникнення.
Окрему увагу дослідник приділив поняттю ентропії — фізичній величині, яка описує ступінь безладу в системі. У природі процеси зазвичай відбуваються у напрямку збільшення ентропії, тобто більшої невпорядкованості. Саме тому поява складно організованих живих структур із неживої матерії досі залишається однією з найскладніших наукових загадок.
Втім, автор не стверджує, що життя не могло виникнути природним шляхом. На його думку, сучасній науці, можливо, просто бракує знань про фізичні механізми, які зробили цей процес можливим. Іншими словами, відповідь може існувати, але людство ще не відкрило всіх законів, що керували появою життя.
У статті також згадується гіпотеза спрямованої панспермії — ідея, згідно з якою життя могло бути навмисно занесене на Землю розвиненою позаземною цивілізацією. Цю концепцію свого часу запропонували нобелівський лауреат Френсіс Крік і хімік Леслі Оргел. Водночас дослідник наголошує, що ця версія залишається суто гіпотетичною та не має прямих доказів.
Більше того, така гіпотеза суперечить принципу, відомому як «бритва Оккама». Згідно з ним, якщо існує кілька можливих пояснень явища, перевагу слід віддавати тому, яке потребує найменше додаткових припущень. Саме тому більшість учених і надалі шукають природне пояснення походження життя.
Нове дослідження не дає остаточної відповіді на питання, як саме зародилося життя на Землі. Проте воно демонструє, наскільки складною є ця проблема з математичної точки зору, і підкреслює необхідність подальших досліджень у галузях фізики, хімії, біології та геології. Саме на стику цих наук, можливо, і приховується відповідь на одну з найбільших загадок людства.