Юрий Мизун - Разумная жизнь во Вселенной
Слишком оптимистичные попытки объяснить жизнь на основе только комбинации химических элементов Дарвина не обнадеживали. Он подчеркивал, что сейчас основные химические вещества, характеризующие процессы в живом организме, нигде в мире не могут существовать иначе, чем в составе живого. Они быстро уничтожаются как на открытом воздухе, так и в результате химических реакций. Их уничтожают и живые организмы. Однако Дарвин отмечал, что в прошлом условия были иными. В 1871 году он писал:
«Часто говорят, что все те условия, необходимые для первого появления живого организма, которые могли существовать когда-либо, в прошлом, имеются и в настоящем. Но если (и, увы, какое большое «если»!) мы могли бы представить себе небольшой теплый пруд, содержащий все виды солей аммония и фосфорной кислоты, свет, тепло, электричество и т. д. и образовавшееся химическим путем белковое соединение, готовое испытать еще более сложные изменения, то в настоящее время такая материя была бы немедленно уничтожена или поглощена, чего не произошло бы до образования живых существ». Выдающуюся роль в решении этих вопросов сыграл Пастер. Его современник Рудольф Вирхов выдвинул гипотезу о том, что живые клетки всех организмов (вплоть до человеческого) возникают только от других клеток. Они являются потомками прежних клеток. Отсюда следовало, что весь процесс жизни (как в рамках роста отдельного индивидуума, так и в движении от поколения к поколению) является просто последовательностью клеточного деления. Ясно, что эта гипотеза была несовместимой с идеей самозарождения жизни. Однако уязвимость ее очевидна. Поэтому многие ученые и мыслители продолжали обсуждать проблему возникновения жизни. Так, директор Музея естественной истории в Руане Феликс Пуше полагал, что некоторые составные части воздуха, например кислород, были решающими факторами в процессе самопроизвольного появления бактерий в веществе, которое подвержено гниению.
Что же касается Пастера, то его позиция была четкой и однозначной. Он категорически отвергал возможность самопроизвольного зарождения жизни. Он утверждал, что живое, даже в такой низшей форме, как бактерия, может возникнуть только от другого живого. Что же касается брожения, то он не сомневался в том, что вызывающие его организмы находятся во взвешенном состоянии. Свою правоту Пастер доказывал экспериментами. Так, в 1800 году он выехал из Парижа, взяв с собой 73 запаянных сосуда. В каждом из этих сосудов находился бульон, способный к брожению. Но он был стерилизованный посредством нагревания. Первую свою остановку Пастер совершил около кожевенного завода его отца поблизости от гор Юра. Здесь экспериментатор открыл 20 сосудов. При этом в них проник свежий воздух. После этого Пастер их запаял. Через некоторое время в восьми из этих 20 сосудов были обнаружены признаки брожения. На следующем этапе своего эксперимента Пастер поднялся на вершину горы Мон-Пуне в Юре (840 метров над уровнем моря). Здесь он открыл еще 20 сосудов. Впоследствии в пяти из них были обнаружены признаки органической жизни. После этого экспериментатор поехал в местечко Шамони у подножья Монблана. Это высочайшая вершина Альп. Здесь Пастер нанял мула и проводника, чтобы поднять экспериментальное оборудование на большой ледник на склоне горы Мер-де-Гляс. Эксперимент проводился по всем правилам с соблюдением всех предосторожностей. Так, Пастер отламывал запаянное горлышко каждой бутыли стерильными щипцами. При этом он держал высоко над головой и бутылку, и щипцы. Это давало ему право утверждать, что в сосуд могли попасть только бактерии из горного воздуха. После этого он запаивал сосуд, соблюдая те же предосторожности. Для запаивания стекло сосуда расплавляли на пламени. Там, на леднике, было открыто, а затем запаяно тоже 20 сосудов. Но через некоторое время только в одном из них проявились признаки заражения бактериями. Результаты эксперимента свидетельствовали о том, что чем выше над уровнем моря, тем меньше вероятность заражения бактериями. Другими словами, можно было утверждать, что гниение вызывается организмами, которые на больших высотах встречаются реже, чем на уровне моря.
Но у Пастера оказался очень активный оппонент Пуше. Он также проводил опыты по той же проблеме. При этом он собирал образцы, которые подверглись действию воздуха также в разных местах — на равнине в Сицилии, на горе Этна и у моря. Пуше получил результаты, отличные от результатов Пастера. На основании своих экспериментов он заключил, что весь воздух «одинаково подходит для образования органического вещества», независимо от того, находится ли он в центре переполненного людьми города, над морем или же на вершине горы. Чтобы окончательно опровергнуть результаты Пастера, Пуше организовал экспедицию с запаянными сосудами в горы Маладетта, которые выше горы, на которой проводил опыты Пастер. В результате во всех открытых сосудах на большой высоте было обнаружено брожение. Не только научная, но и вся интеллектуальная общественность была встревожена расхождениями в опытах Пастера и Пуше. Но в конце концов опыты Пастера были признаны безупречными. Кульминационная точка была поставлена 7 апреля 1864 года, когда Пастер по предложению Академии наук прочитал лекцию в Сорбонне о своих результатах. Его слушал цвет парижского общества, в том числе Жорж Санд и Дюма-отец. Суть проблемы Пастер сформулировал так: «Может ли материя организоваться сама по себе? Другими словами, могут ли живые существа появляться на свет без родителей, без предков?» При этом Пас-тер отметил, что полемика проходила «между двумя направлениями мысли, старыми, как мир, которые известны как материализм и спиритуализм». В частности, он в своей лекции сказал: «Вот была бы победа материализма, господа, если можно было бы показать, что материя могла сама себя организовать и породить жизнь. О! Если бы мы могли наделить материю этой другой силой, которая называется жизнью.… Какой смысл прибегать к идее изначального творения; в самом деле, перед чьей таинственной силой человек должен преклоняться? Какая необходимость в идее Бога-творца?» Итог в своей лекции Пастер подвел так: «В настоящее время не известно ни одного случая, который давал бы право утверждать, что микроскопические существа появились на свет не из зародыша и без участия родителей, сходных с ними. Те, кто это утверждает, стали жертвой иллюзий, жертвой неправильно проведенных опытов, где были допущены ошибки, которых они не сумели избегнуть».
Действительно ли Пуше провел свои опыты неаккуратно? Бактериолог Рене Дюбо провел анализ опытов Пастера и Пуше и пришел к очень любопытному заключению. Получалось, что оба экспериментатора в определенном смысле были правы. Дюбо полагал, что чистый воздух активизировал бактерии в сосудах Пуше. Но это произошло не путем самозарождения, а вследствие пробуждения жизни в спорах бактерий, которые уже до этого находились в запаянных сосудах. Дюбо подчеркивал, что ни Пастер, ни Пуше не понимали, что часто бактерии выдерживают высокие температуры и не погибают.
Спустя десять лет после своей знаменитой лекции Пастер заявил, что у химических веществ, входящих в состав живой материи, имеется особое свойство, которое фундаментальным образом отличает их от неживой природы. Сейчас говорят, что эти атомы и молекулы являются биогенными.
Пастер в качестве доказательства ссылался на свою работу, которая впервые привлекла к нему внимание ученых. Это было исследование причины, по которой винная кислота, образующаяся при брожении винограда, поворачивает плоскость поляризации световых волн, тогда как виноградная кислота, имеющая тот же химический состав, что и винная, таким свойством не обладает. Это различие возникает из-за асимметрии структуры молекул, имеющих отношение к процессу жизни. Пастер утверждал, что это не чисто химический процесс, а, скорее, проявление «силы», корни которой лежат в асимметрии самой Вселенной.
Шведский ученый Сванте Аррениус (один из первых лауреатов Нобелевской премии по химии) предложил проблему происхождения жизни существенно сузить. Он не ставил вопрос о происхождении жизни вообще, во Вселенной, а задался вопросом — как жизнь возникла на Земле. Он предложил самое простое решение проблемы: жизнь занесена на Землю из других мест в космосе. Эту гипотезу назвали «теорией панспермии». Но оказалось, что не было ни теории, ни панспермии. Любые зародыши жизни за время своего путешествия в космосе должны неизбежно облучаться солнечным ультрафиолетом и погибнуть. Поэтому на Землю им таким путем не попасть. Что касается самой идеи, то ее, собственно, нет, поскольку все равно остается неясным, как зародилась жизнь, неважно где, на Земле или на другой планете.
В 1936 году была опубликована книга советского ученого А. И. Опарина «Возникновение жизни на Земле». Англичанин Дж. Холдейн также предложил свой вариант решения проблемы. Оба исследователя исходили из материалистических представлений о строении мира. Краеугольным камнем в их аргументации было то, что первичная атмосфера Земли не содержала кислорода. В атмосфере с кислородом жизнь зародиться не могла, поскольку образование сложных веществ блокировалось окислением. Но поскольку первоначальная атмосфера Земли содержала аммиак, углекислый газ и водяной пар и не содержала или почти не содержала свободного кислорода, то в ней могла возникнуть жизнь. Конечно, правильно говорить не «возникнуть», а проявить себя, реализоваться, поскольку истинным источником жизни является информационно-биологическое поле Вселенной. Но будем пользоваться общепринятой терминологией. Углерод, который являлся частью земной атмосферы, в настоящее время находится в связанном виде в отложениях угля или в других ископаемых остатках живых организмов. Раньше этот углерод в атмосфере был в виде углекислого газа. Из этого углекислого газа впоследствии и образовался (выделился) свободный кислород. Этот процесс выделения кислорода из углекислого газа начался только после того, как растения начали перерабатывать углекислый газ в углеводы. Пока же в атмосфере свободного кислорода не было, химические «кирпичики» имели достаточно времени, чтобы соединиться в сложные молекулы, которые делают возможным проявление жизни. В присутствии кислорода процесс остановился бы из-за окисления. Синтезирование первичных «кирпичиков» происходило под действием солнечного ультрафиолетового излучения, которое облучало смесь углекислого газа, аммиака и воды. Как известно, органические соединения, в отличие от неорганических, строятся вокруг атомов углерода, которые обычно соединены в цепочку. Под действием солнечного ультрафиолетового излучения возникает большое разнообразие органических веществ, в том числе сахароза, и некоторые вещества, из которых строятся белки.
