Природа. Человек. Закон - Городинская Виолетта Семеновна
Миллиарды лет уходят на то, чтобы образовался сложный организм планетной системы и установилось то устойчивое равновесие, которое обеспечит стабильность существования этой системы на миллиарды лет вперед. Эта стабильность создается сразу в двух направлениях — как устойчивое состояние всей системы в целом, когда планеты находят такое положение, чтобы вечно вращаться по одним и тем же орбитам вокруг центрального светила, и как устойчивое состояние вещества Вселенной, объединенное в теле планет. А поскольку без такой долговременной стабильности возникновение и развитие Жизни невозможно, создается вполне логичное предположение, что вся эволюция вещества Вселенной с момента Большого взрыва и до образования планетных систем целенаправлена к созданию оптимальных условий, необходимых для возникновения нового состояния этого вещества — такого, который мы называем живым.
Образование устойчивого состояния планетной системы и косного вещества планет главное, но не единственное условие для зарождения жизни. Ни космический вакуум, ни длительная высокая — свыше 120–150 °C, ни долговременная низкая температура — начиная, примерно, от 100° ниже нуля по Цельсию, не могут стать основой для развития жизни, во всяком случае в том ее виде, который нам известен. Правда, вирусы и некоторые бактерии существуют при температуре выше и ниже этих пределов, но находятся они в этих случаях в состоянии анабиоза — нежизни, при котором отсутствуют главные условия функционирования живого организма — обменные процессы.
Поэтому планета должна быть достаточно большой, чтобы задержать своей гравитацией над своей поверхностью слой атмосферы — газов, выделившихся при сжатии в твердое тело, — изолирующей ее от космического холода и вакуума (Луна в этом смысле довольно наглядный пример недостаточности планетной массы). Причем — большой не чрезмерно, иначе гравитационное сжатие будет настолько велико в центре планеты, что произойдет такой разогрев ее вещества, который превратит планету в звезду.
Не может она находиться и слишком близко к центральному светилу, иначе его излучение выжжет поверхность; и слишком далеко не должна быть отодвинута — недостаток этого излучения в соединении с абсолютным нулем (минус 273 °C) Космоса для жизни столь же губителен, как и избыток.
Всем этим (и многим другим) оптимальным условиям наиболее всего соответствует планета Земля.
После окончательного создания Солнечной системы Земля еще долго — примерно миллиард лет — готовилась стать колыбелью для жизни. Выплавляла в своих недрах из хаоса элементов, перечисленных в таблице Менделеева, необходимые минералы, связывала атомы водорода и кислорода в молекулы воды и заполняла ею впадины, окутывала поверхность толстым, 500-километровым, слоем углекислоты, метана, аммиака — углеродных и азотистых соединений, являющихся наряду с водородом, кислородом, фосфором, серой основой основ для существования жизни.
В этой-то теплой и удобной колыбели и зародилась жизнь.
Как? На этот счет имеется немало гипотез. Есть гипотеза панспермии — существования в космическом пространстве неких спор первожизни, которые, попав на земную поверхность в оптимальные для развития условия, и дали начало всей жизни на Земле. Гипотеза ничем не хуже других и даже как бы подтверждается находкой в некоторых метеоритах вкраплений органического происхождения, однако она, довольно остроумно объясняя факт появления жизни на Земле, вовсе не отвечает на важнейший вопрос: как зародилась жизнь во Вселенной.
Другая гипотеза — самозарождение жизни в результате воздействия на первичную земную атмосферу сильных электрических грозовых разрядов. В опыте американских ученых Г. Юри и С. Миллера, пропускавших электрические разряды через газовую смесь, состоящую из метана, молекулярного водорода, аммиака и паров воды — из этих газов примерно и состояла первичная атмосфера Земли, — удалось получить глицин, аланин и другие аминокислоты — основные компоненты белковых соединений. Другие эксперименты показали, что такое же превращение возможно и под влиянием воздействия жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, которое в те времена, когда Земля не имела еще озонового экрана, свободно пронизывало атмосферу. Советский ученый Л. М. Мухин выдвинул гипотезу, что жизнь могла образоваться в области подводных вулканов. Вулканические выбросы простых соединений, необходимых для синтеза органических веществ, попадали в условия наибольшего благоприятствования. В области подводных извержений существовали достаточно стабильные зоны оптимальных температур, давления воды и прочих факторов, способствовавших нормальному протеканию соответствующих реакций, в результате которых из водорода, аммиака, метана, окиси углерода, азота, воды, сероводорода, кислорода образовались формальдегид и цианистый водород — промежуточные продукты в синтезе биологически активных соединений аминокислот, сахаров, оснований нуклеиновых кислот и порфиринов. И эти реакции удалось получить в эксперименте. А поскольку полученные органические соединения играют огромную роль в биологических процессах (так, порфириновая структура лежит в основе хлорофилла, гемоглобина и ряда важнейших ферментов, а нуклеиновые кислоты обеспечивают хранение и передачу наследственной информации, при их помощи происходит синтез всех клеточных белков), то не так давно казалось, что успехи пребиологической химии вот-вот позволят создать живую клетку и таким образом получить исчерпывающий ответ на животрепещущий вопрос, как возникла на Земле и вообще во Вселенной жизнь.
Однако добиться этого, как ни старались ученые всего мира, не удалось. И дело даже не в том, что не удалось получить все аминонуклеиновые кислоты и прочие органические соединения, составляющие наипростейший живой организм. Если бы они и были получены, ну, скажем, за тот же срок, что был отпущен на возникновение первичного живого существа на Земле, а именно — примерно миллиарда лет, то объединить эти разрозненные молекулы в единый организм, обладающий всеми качествами живого — свободой передвижения (даже самый, как считается, первый и примитивный вид живого — циано-бактерия, обладает большими степенями свободы, нежели песчинка и пылинка косной материи), способностью не только поглощать, но и усваивать энергию извне и в результате физико-химических превращений использовать ее для собственного существования и воспроизведения себе подобных, такой организм создать бы не удалось хотя бы по той важнейшей причине, что живой белок (как отметил еще Пастер) имеет только левое вращение молекул, тогда как полученный лабораторным путем имеет и левое и правое вращение группировки атомов. По этой же причине невозможно и самозарождение жизни под воздействием природных электрических, ультрафиолетовых, тепловых и прочих излучений. Не говоря уж о том, что надеяться на то, что в результате случайного попадания грозового разряда из состава первобытной атмосферы случайно образуется сразу именно те 20 аминокислот (из существующих в природе 200), которые и составляют белок, и что они каким-то случайным образом вдруг разместятся в пространстве и друг относительно друга так, чтобы образовать даже не жизнеспособную, но хотя бы просто устойчивую молекулу, все равно что крутить детский калейдоскоп, не теряя надежды образовать репинскую картину «Бурлаки на Волге» или «Герпику» Пикассо. Тут и 20 млрд. лет — всего времени существования Вселенной не хватит. А одна молекула белка живого организма не построит. Впрочем, не построит и миллион таких молекул. Словом, гипотеза случайного зарождения жизни не выдерживает критики.
Дж. Бернал высказал предположение, что жизнь зародилась в мелкодисперсном глинистом иле мелких лагун океана. В самом деле, как показывают исследования советских ученых Н. В. Белова и В. И. Лебедева, глинистые минералы, и в наибольшей степени каолинит, способны накапливать и сохранять энергию, полученную из окружающей среды. Продолжая эти исследования, американские ученые нашли, что глины могут не только накапливать, но и передавать энергию в ходе радиоактивного распада и других процессов, а значит, по мнению английского ученого Г. Керн-Смита, с их помощью могут образовываться сложные молекулы — неорганические «протоорганизмы» — основа для появления аминокислот. Дж. Бернал же предполагал, что глина служит своеобразным катализатором для полимеризации органических молекул, и это подтвердилось в эксперименте. Оказалось еще, что сложные молекулы гораздо устойчивее перед сокрушительным воздействием жесткого улитрафиолетового излучения и высокого нагрева, чем простые, следовательно, мог происходить вполне естественный отбор: простые молекулы быстро разрушались, сложные продолжали существовать и накапливаться, сливаться с другими в миллионные скопления, которые называются коацерватными каплями. Именно такие капли, состоящие из белковых молекул, как считал академик А. И. Опарин, и могли стать первичными живыми системами. Тем более, что в лабораторных исследованиях было выяснено, что они могут самостоятельно передвигаться с места на место, сливаться друг с другом, поглощать некоторые вещества из окружающего их низкомолекулярного раствора, в чем А. И. Опарин видел примитивные формы процесса обмена веществ.
