* * *
Возникновению жизни на Земле предшествовал длинный период расслоения первоначально однородной массы земного шара на указанные выше сферы. Нам легко себе представить тот момент, когда на тонкой еще каменной коре Земли появились воды первичного океана, установилось движение воздуха, появились морские течения, появились потоки дождя. Нетрудно представить себе и происходившие в то время вулканические явления и явления выветривания. Наконец, происходило на дне морском отложение осадков, образовавшихся от размыва морских берегов приливами и волнами, а жизни не было. А жизнь требует для своего осуществления совершенно определенных внешних условий, определенной внешней среды, которая могла сложиться лишь в результате длительной работы только что перечисленных факторов.
"Впервые возникшие белковые комочки должны были обладать способностью питаться кислородом, углекислотой, аммиаком и некоторыми из растворенных в окружающей их воде солей. Органических средств питания еще не было, так как они ведь не могли поедать друг друга. Это доказывает, как высоко уже стоят над ними современные, даже безъядерные монеры…"
Ф. Энгельс
"Наконец, если температура понизилась до того, что - по крайней мере на каком-нибудь значительном участке поверхности - она уже не превышает тех границ, внутри которых является жизнеспособным белок, то, при наличии прочих благоприятных предварительных химических условий, образуется живая протоплазма. В настоящее время мы еще не знаем, в чем заключаются эти предварительные условия"
Ф. Энгельс
Глава III
КАК ЗАРОДИЛАСЬ ЖИЗНЬ НА ЗЕМЛЕ
Никто при зарождении жизни не присутствовал; мало того, земная кора не сохранила в себе прямых свидетелей первых периодов существования жизни на Земле. В древнейших, так называемых архейских, пластах, возникших путем перекристаллизации осадков, отлагавшихся в первичных морях, не найдено до сих пор никаких окаменелостей или отпечатков животных или растений. Они появляются лишь в отложениях позднейшего, протерозойского времени. Однако и в этих древнейших слоях, немых, как их называют палеонтологи, находятся скопления углерода и кальция, имеющие, по всей вероятности, органическое происхождение. Иначе говоря: осадки этого периода в истории земной коры хотя и заключают в себе указания на происходившую тогда жизнедеятельность каких-то неведомых нам организмов, но следы эти изменены позднейшими процессами до полной неузнаваемости.
При таком полном отсутствии прямых свидетельств о начале жизни мы должны начать с логических предположений, исходя из достоверных фактов современности. Ведь и теперь есть на Земле организмы, крайне простые по своему строению и, кроме того, тесно связанные с процессами, происходящими вокруг них в неорганической природе.
Основных гипотез о начале жизни на Земле можно насчитать всего три. Первая состоит в том, что жизнь на Земле существует вечно, меняя только свои формы. Вторая, - что жизнь занесена на Землю в простейших ее проявлениях с других планет. Третья - в том, что жизнь зародилась на Земле сама собой, или точнее, что она является результатом усложнения синтетических реакций, в которые входили соединения углерода с соединениями азота, в форме так называемых амидов, развивавшихся за счет аммиака атмосферы.
* * *
Первая гипотеза неосновательна потому, что до возникновения водной оболочки земли - гидросферы - и до охлаждения поверхностного слоя земной коры до температуры ниже точки кипения воды проявления жизни немыслимы. Основой жизни являются белковые или протеиновые соединения, которые при высокой температуре свертываются, как свертывается при нагревании белок куриного яйца. Свертывание настолько изменяет коллоидную структуру белка, что он уже не поддерживает никаких проявлений жизни. Очень немногие живые существа, пока они находятся в состоянии полного покоя, например споры некоторых бактерий, выдерживают нагревание до 113° в течение 45 минут. Громадное же большинство живых существ, в том числе и большая часть бактерий, умирают при температурах между 50 и 70°. Таким образом, в течение всего того периода, когда поверхность Земли и вода на ней были нагреты значительно выше 100°, жизнь не могла осуществляться и, конечно, ее не было. Ф. Энгельс, отвечая сторонникам взгляда на белок, как на. извечное соединение углерода, а равно и сторонникам извечности первичных форм, из которых могла развиться вся органическая жизнь, говорит: "Белок - самое неустойчивое из всех известных нам соединений углерода. Он распадается, лишь только он теряет способность выполнять свойственные ему функции, которые мы называем жизнью…" и далее: "Условия существования белка бесконечно сложнее, чем условия существования всякого другого известного нам соединения углерода, ибо здесь мы имеем дело не только с новыми физическими и химическими свойствами, но и с функциями питания и дыхания, которые требуют среды, узко ограниченной в физическом, и химическом отношении…".
Согласно современным данным, в течение большей части времени, потребовавшегося на образование Земли, от ее возникновения и до современного ее состояния, жизнь и не только жизнь, но и носитель ее - протеиновые соединения существовать не могли. Ранее, при обсуждении первых стадий в истории Земли мы видели, что из-за высокой температуры не было даже углерода и азота, так как материя еще не дифференцировалась на элементы. Итак, допустить, что жизнь на Земле не имела начала, а существует вечно, совершенно невозможно.
* * *
Другое предположение состоит в том, что жизнь занесена на Землю после ее охлаждения и появления гидросферы, из мирового пространства вместе с космической пылью. Предположение это в различных вариантах поддерживали ученые Г. Э. Рихтер в 1865 г., Ф. Кон в 1872 г., В. Томсон в 1872 г. и С. Аррениус в 1907 г. В основании этого взгляда лежит тот факт, что Земля после отделения от нее Луны не стабилизировала свою массу, но имеет постоянный прирост благодаря падению на ее поверхность метеорных тел. Крупные метеоры редки, но распыленные частицы, отделяющиеся от тех метеоров, которые не падают на Землю, а лишь касаются верхних слоев ее атмосферы, представляют собою явление постоянное. И. Вальтер говорит, что "мельчайшие пылинки, которые отделяются от метеорных масс, проходят атмосферу со скоростью до 40 км в секунду. На Земле они смешиваются с пылью, которая поднимается в воздух вихрями или вулканическими извержениями, вследствие чего обыкновенно невозможно узнать метеорный характер этих примесей. Но на снежных полях полярных стран и на мягких, бедных железом, глубоководных морских осадках, иногда удавалось найти значительные количества космической пыли". Существует предположение, что за 200 лет на Землю падает слой атмосферной пыли, который, будь он везде одинаковой толщины, достигал бы 1 мм. Величина небольшая, но для всей поверхности земного шара это уже значительный прирост в весе. Любителям смелых гипотез не трудно предположить, что вместе с минеральной пылью метеорного происхождения попадают на Землю и споры бактерий, заносимых вместе с метеорами из глубин звездного пространства.
В. Томсон утверждал, что "если два небесных тела сталкиваются в пространстве, то большая их часть несомненно расплавляется, но представляется столь же достоверным и то, что во многих случаях во все стороны разлетается масса осколков, среди которых многие подвергаются не большим повреждениям, чем обломки скал при обвале или же при взрывании скал порохом. Если бы наша Земля в ее настоящем состоянии, с ее растительным покровом, столкнулась с небесным телом, равным ей по величине, то в пространстве рассеялось бы, без сомнения, много осколков, несущих на себе семена, живые растения и животных. Так как, без сомнения, уже с незапамятных времен существуют звездные миры, являющиеся носителями жизни, то мы должны считать в высшей степени вероятным, что существует бесконечно много метеоритов, которые странствуют в пространстве, неся на себе семена. Если бы на Земле не существовало никакой жизни, то такой метеорит, упавши на Землю, мог бы явиться источником жизни на ней". Аррениус возражает Томсону, он указывает на то, что вся поверхность падающего на Землю метеорита, вследствие трения в атмосфере, становится раскаленной; поэтому все семена на ней должны потерять способность к прорастанию. Кроме того, сопротивление воздуха должно было бы превратить в пыль всякую массу, менее стойкую, чем метеорное железо или иные связанные с ним минералы. Пыль же неизбежно должна перегореть. Таким образом, в том виде, как представлял себе занос жизни на Землю В. Томсон, принять эту гипотезу невозможно.
Однако Аррениус предлагает иную гипотезу. Он убежден, что жизнь в пределах вселенной всегда существовала и существовала в виде живых организмов - клеток и особей, состоящих из клеток. Подобно тому, - говорит он, - как ранее люди раздумывали над возникновением материи, но затем бросили это, когда опыт показал, что материя неразрушима и только меняет свою форму, и подобно тому как мы теперь не задаемся вопросом о начале энергии движения, также должны мы освоиться с мыслью, что жизнь не имеет начала, но существовала всегда, хотя планеты, на которых она имела место в эпоху, когда Земля в своем развитии приготовилась принять ее, и были удалены от нас до чрезвычайности. В 1900 г. Аррениус и, одновременно с ним, московский физик Лебедев открыли, что лучи света способны производить давление, а, следовательно, и перемещать легкие тела. Поперечник таких тел должен иметь не более 0,00016 мм. Мы знаем, что споры бактерий имеют от 0,00002 до 0,00003 мм, причем известны и еще более мелкие. Поэтому весьма вероятно, говорит Аррениус, существование настолько мелких живых существ, что давление солнечных или звездных лучей может отбрасывать их в пространство, где они. попав на пригодные для развития и поддержания жизни планеты, могли бы стать источником жизни.
Единственная из планет солнечной системы, о которой можно думать, что жизнь на ней есть и возникла раньше, чем на Земле, - это Марс. Достоверно, что на Марсе есть и атмосфера, и вода, и жизнь там возможна, но тогда возникает вопрос, откуда же на Марсе возникла жизнь?
Ближайшая к Солнцу планетная система - это Альфа Центавра, и Аррениус вычислил, что споры бактерий могли бы пройти пространство от Земли до планет этой системы в 9000 лет. Даже для переселения с Марса на Землю, по Аррениусу, требуется более 20 дней. Все это время частичка живого вещества, заключенного в споре, находилась бы в безвоздушном пространстве при очень низкой температуре. Нет никакого основания предполагать, что спора могла бы сохранить то минимальное количество воды, без которого жизнь немыслима. Допускать возможность такого передвижения можно только, не зная, как легко угасает жизнь при условии абсолютной сухости.
Вообще переселение бактериальных спор в межпланетном пространстве при температуре в 220° мороза и более, при сильном действии ультрафиолетовых лучей и абсолютной сухости нельзя признать безопасным для их жизни, хотя при коротких перелетах возможность его и не вполне исключена. Во всяком случае из всех существующих на Земле живых существ только споры бактерий могут выносить нечто подобное, все же остальные зародышевые формы жизни неизбежно погибают.
Еще ранее такие корифеи науки, как химик Либих и физик Гельмгольц, в 1868 и 1871 гг. высказались в пользу гипотезы вечности жизни и заноса ее на Землю из мирового пространства, с иных звездных миров. Либих в своих "Письмах о химии" говорил, что атмосферы небесных тел, а также вращающихся космических туманностей, можно рассматривать как вековечные хранилища оживленной формы, как вечные плантации органических зародышей.
Само собой разумеется, что подобные предположения противоречат как точному знанию, так и теории диалектического материализма. Ф. Энгельс сейчас же откликнулся на мысли, высказанные Либихом. Тут-то он и дал свое замечательное, краткое, но исполненное значения, определение жизни. "Жизнь, - сказал он, - это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка". Гипотеза Либиха выводит жизнь из мирового пространства, где "нет ни воздуха, ни пищи и царит температура, при которой не может, разумеется, ни функционировать, ни сохраниться никакой белок".
* * *
Третьим предположением о том, как появилась жизнь на Земле, является гипотеза самозарождения. Самозарождение или, как его еще иногда называют, произвольное зарождение - "generatio aequivoca", - первая мысль, которая мелькнула у мыслителей-философов древности, когда перед ними стал вопрос о начале жизни.
Сначала допускали широкую возможность самозарождения. И теперь еще в глухих углах, в крестьянских семьях нередко утверждают, что клопы и тараканы заводятся из грязи. Опровергнуть такое заблуждение нетрудно, так как легко доказать, что они выводятся из яичек, отложенных взрослыми клопами и тараканами. Немногим труднее было положение критиков, пытавшихся опровергнуть опыты голландского ученого физика Ван-Гельмонта, который в начале XVII века изучал самозарождение мышей. Он взял хлебные зерна, кости и тряпки, замуравил их в глиняный горшок и хранил все это в теплом помещении. Вывелись мыши, которых он и принял за зародившихся из материалов, которыми он зарядил горшок, под влиянием тепла. На самом деле мышата могли завестись в горшке лишь в том случае, если мышь устроила там свое гнездо. Во всяком случае рассказы о самозарождении лягушек, червей и других животных повторялись так часто, что флорентийская Академия наук в Италии в половине XVII в. подвергла вопрос о самозарождении коренному пересмотру. Член этой Академии доктор Реди доказал, что в испорченном мясе черви появляются только в том случае, если к нему имеют доступ мухи, откладывающие в нем свои яички. Был установлен так называемый принцип Реди, позднее формулированный другим итальянским ученым Валлисниери (1710) в кратких словах "Omne vivum ex ovo", т. е. все живое из яйца, или иначе: все живое от живого. Согласно этому принципу жизнь, хотя связана по существу с историей химических элементов Земли, но совершенно отлична от неживой материи. Принцип Реди основан на факте, и вся экспериментальная наука последнего времени не нашла фактов, его опровергающих.
Тем не менее и гипотеза самозарождения оказалась живучей. Самозарождение живых существ, настолько крупных, что они видимы простым глазом, давно уже считается невероятным, но уже в 1671 г., когда Кирхер впервые увидал в микроскоп бактерий и стали известны микроорганизмы, надежда найти самозарождающиеся организмы среди микроскопически малых существ, находящихся на границе видимости даже в лучшие из существующих микроскопов и лишенных видимой структуры, окрылила сторонников произвольного зарождения. В 1745 г. Нидгем в Англии попробовал доказать самозарождение микроорганизмов путем опыта. Он помещал легко загнивающие жидкости в герметически закупоренные сосуды и нагревал их на угольях. Так как жидкости эти впоследствии все-таки загнивали, и в них можно было обнаружить массу бактерий, то он заключил из этого, что зародыши, попавшие в сосуды до их закупорки, были убиты жаром, которому он их подвергал, а те живые существа, которые появились после охлаждения, возникли путем самозарождения. Опыты Нидгема были опровергнуты итальянцем Спаланцани из Павии, который в 1765 г. стал доказывать, что Нидгем нагревал свои жидкости слишком короткое время, чтобы убить зародыши бактерий, попавшие в сосуды из воздуха, прежде чем они были закупорены. При достаточном нагревании в опытах самого Спаланцани жидкости становились вполне бесплодными и никакие живые существа в них больше не появлялись, равно как и не было процессов гниения. Спор Нидгема и Спаланцани имел то последствие, что француз Аппер применил методику Спаланцани: нагревать и герметически закупоривать съестные припасы, идущие на приготовление консервов, что имело большое значение для развития пищевой промышленности. Позднейшие опыты Шванна, Шульце и, особенно, Пастера (1862) показали, что нагревание питательных растворов до 120°, даже и на короткое время, и даже при доступе кислорода воздуха, совершенно убивает зародыши микроорганизмов, и они уже никогда не появляются сами собой, если только их не впускать извне. На указаниях Пастера основывается вся методика работ в многочисленных микробиологических лабораториях, и ни разу еще ни у кого из работников этих лабораторий не возникало сомнения в том, что в обеспложенных нагреванием жидкостях и питательных веществах, или, как их называют, средах, что-либо завелось само собой. Всегда вырастает лишь то, что было посеяно нарочно, или заронено извне нечаянно. Уже в 1860 г. Парижская Академия наук признала, что Пастер окончательно доказал отсутствие самозарождения в бродящих жидкостях.
Ф. Энгельс правильно оценил значение опытов Пастера, как бесполезных для правильного решения вопроса о самозарождении. Новые живые организмы не могут возникать из разложения других организмов. "Было бы нелепо желать принудить природу при помощи небольшого количества вонючей воды сделать в 24 часа то, на что ей потребовались тысячелетия". Он писал: "Опыты Пастера в этом отношении бесполезны: тем, кто верит в возможность самозарождения, он никогда не докажет одними этими опытами невозможность его".