«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
| * Ф. Энгельс. Диалектика природы. М., Госполитиздат, 1952, ** Там же, стр. 13. |
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...»*.
| * Ф. Энгельс. Диалектика природы. М., Госполитиздат, 1952, стр. 243. |
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.
| * Согласно электромагнитной теории света, солнечный
свет состоит из электрических и магнитных волн различной длины. Самые
длинные волны невидимы,
таковы темные тепловые лучи, с длиной волны от 0,0006 см; видимые лучи
более короткие, красные, желтые, зеленые, синие и фиолетовые. При длине
волны в 0,00001 см лучи снова становятся невидимыми; так как они идут
непосредственно за фиолетовыми, то и называются ультрафиолетовыми. Лучи
эти убивают микроорганизмы. ** Ф. Энгельс. Диалектика природы. М., Госполитиздат, 1952. стр. 244. |
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.
| * F. Redi. Esperienze intorno alia genera z. d. insetti. 1668. |
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»*.
| * Ф. Энгельс. Диалектика природы. М., Госполитиздат, 1662, стр. 240. |
Иначе говоря, Пастер был прав, устанавливая фактическую сторону вопроса,
но не прав, поскольку он вывел из поля зрения и химическую его сторону
и фактор
времени.
Однако гипотеза самозарождения настолько привлекательна, что поиски
первичного организма, который мог бы возникнуть самозарождением,
не прекратились.
Так, в 1868 г. английский ученый Томас Гексли, исследуя ил, добытый
со дна Атлантического
океана еще в 1857 г. при прокладке морского телеграфного кабеля из
Европы в Америку, нашел в нем тонкий слизистый осадок, который он
признал за
первичное живое существо и назвал батибием, т. е. жителем глубин.
Впоследствии, во время исследования океанских глубин, произведенного
группой ученых на корабле «Челленджер», оказалось, что батибия найти
не удается.
Материал же, исследованный первоначально Гексли, был признан за хлопья
осадка сернокислой
извести, выпавшие из морской воды под влиянием крепкого спирта, в
котором сохранялся ил.
В общем следует сказать, что в настоящее время мы самозарождения
не наблюдаем, и все окружающие нас живые существа происходят от себя
подобных.
Мало
того, пока все попытки химиков искусственно наладить образование
белков протоплазмы,
являющихся основою жизни, ее аппаратом, не удались. Мы все еще не
знаем, чем отличается живой белок от неживого, и перед физиологической
химией
по-прежнему
стоит задача решить этот основной вопрос.
Теперь, несмотря на все указанные трудности, попытаемся представить
себе ту обстановку, при которой произошло появление жизни на Земле.
Где именно на Земле возникла жизнь и какие организмы могли быть первыми?
Существует много сторонников того взгляда, что жизнь возникла на
дне первобытного океана
и уже оттуда распространилась на сушу. Часто говорят даже более
определенно, что жизнь должна была возникнуть на дне, под сильным давлением,
т.
е. в наиболее глубоких частях океана, И. Вальтер возражает весьма
основательно на это следующим
образом:
«На теперешней поверхности Земли приходится почти три восьмых на
долю материков, одна восьмая на мелководные моря
и четыре восьмых на глубоководные. Если бы это отношение существовало
всегда, то мы должны были бы находить в слоях земной коры отложения
и фауну глубоководных
морей в 4 раза чаще, чем признаки мелководья. Напротив, несмотря
на многочисленные трансгрессии прежнего времени, не знают (не принимая
во внимание небольших
исключений) почти ни одного отложения более древних периодов, которое
было бы равнозначно теперешним глубоководным отложениям».
Значит, в более древние геологические времена глубоководных морей
не было.
Далее И. Вальтер считает, что среди представителей современных
нам морских животных мы не находим ни одной животной формы, характерной
для древней
фауны; все они принадлежат к числу типов, возникших значительно
позднее.
Кроме того,
глубокие моря лишены света и потому в них нет зеленых растений,
что очень затрудняет питание всех остальных организмов.
Поэтому глубоководная фауна не могла возникнуть на месте, а произошла
от выходцев из светлых мелководных частей моря. То же относится,
по-видимому, и к глубинным
микроорганизмам.
Наш выдающийся микробиолог акад. В. Л. Омелянский приводит, противно
предположению, что местами возникновения первичных организмов были
океаны, следующие факты:
«Мюнц находил нитрифицирующих бактерий на известняках вершины Фаульгорна
в Бернском Оберланде. Они гнездятся в мельчайших трещинах скал,
среди дикой и
мертвой природы, в мрачных пропастях и расселинах, лишенных каких-либо
признаков органической жизни».
Таким образом, перед нами выбор: либо мелководные морские бассейны,
либо вечно влажные скалы горных высот или морских берегов? Но прежде
чем остановиться
на определенном решении о том, где зародилась жизнь, надо еще выяснить,
каковы
именно были древнейшие поселенцы Земли.
Какие организмы могли появиться первыми и где это могло произойти?
Животные для своего существования нуждаются все до одного в органической
пище.
Они питаются или другими животными, или растениями. Следовательно,
они не могли
появиться
в первый момент осуществления жизни на Земле, когда есть им было
нечего. Среди растений известна также немногочисленная группа так
называемых
хищных или насекомоядных
растений, которые ловят и переваривают насекомых или мелких животных.
Гораздо обильнее так называемые сапрофиты, т. е. растения, питающиеся
мертвым органическим
веществом; сюда главным образом относятся грибы, плесени и бактерии,
хотя и далеко не все.
Эти организмы, даже и те из них, которые организованы чрезвычайно
просто, также нуждаются для своего зарождения в готовом уже органическом
веществе
и не могут
быть признаны первичными организмами. Большинство растений, как
то: водоросли, мхи и высшие растения, имеющие зеленую окоаску,
питаются,
как уже было
указано выше, не органическими веществами, а газами воздуха, водными
растворами, содержащими
в себе минеральные вещества, и солнечным светом, как источником
силы. Они могли бы, следовательно, возникнуть самостоятельно, как
только
на Земле
создались
гидросфера и атмосфера, а температура упала ниже точки кипения.
Но между ними совершенно нет организмов, настолько просто организованных,
чтобы
мы могли
допустить их прямое образование, а не происхождение от других,
более
просто построенных организмов.
Наконец, среди бактерий мы находим группу таких простейших организмов,
которые не нуждаются для своего существования ни в кислороде воздуха,
ни в органическом
веществе. Они черпают свою жизнь из чисто химических процессов,
происходящих при преобразовании сернистых, железных и азотных окислов.
Культура
этих организмов в лаборатории нередко требует полного отсутствия
органического вещества (как
то было в известных опытах С. Виноградского над бактериями почвы)
и минимальных
количеств кислорода.
Такие организмы мы называем хемотрофными, поскольку дело касается
их питания, и анаэробами, поскольку они мало заинтересованы в присутствии
кислорода
в окружающей их атмосфере. Здесь и крайняя простота структуры (капля
живого вещества без
разделения на ядро и протоплазму), и крайне примитивный образ жизни,
развивающейся в минеральных растворах, иногда даже без помощи кислорода
воздуха и без
какой бы то ни было необходимости в предсуществовании других организмов.
Единственное
условие, которое они ставят окружающему их миру, это наличие таких
веществ, которые могли бы дать материал для экзотермических реакций,
т. е. химических
реакций, обусловливающих переход потенциальной энергии в динамическую
и ее освобождение; проще сказать. реакций, сопровождающихся выделением
тепла.
Правда, В. Л. Омелянский, указав на широкое распространение бактерий
в ископаемых остатках животных и растений (работы М. Рено), прибавляет:
«возможно
и даже
вероятно, что первыми представителями организованного мира явились
и не эти простейшие из теперь известных существ, не бактерии, не
амебы, а какие-то
другие
более примитивные организмы, покуда нам неизвестные».
Бактерия бактерии рознь: есть бактерии сравнительно высоко организованные
(Achromatium, Beggiatoa), но есть и почти
невидимые с совершенно неразличимыми деталями строения, особенно
среди микрококков. Есть бактерии со сложным питанием, или приуроченные
к
паразитированию в крови
высших животных или человека и погибающие вне питающего их организма.
Такие бактерии, несомненно, позднего происхождения. Первичными
можно считать
только бактерий, черпающих энергию своих жизненных проявлений из
простейших экзотермических
превращений вещества, из минеральных растворов.
Итак, кандидатами на признание их первичными организмами можно
признать хемотрофных бактерий. Остается вопрос об обстоятельствах,
при которых
они могли возникнуть*.
| * Развиваемые здесь В. Л. Комаровым взгляды о первичности хемосинтезирующих бактерий не являются в настоящее время общепризнанными.— Прим. ред. |
Рассмотрим сначала наше предположение, что жизнь возникла в мелководных
морях первичного океана. Сторонники этого взгляда основываются
на том, что в истории
Земли осадочные пласты с морскими организмами древнее, чем пласты
с остатками наземных обитателей, а также на том, что простейшие
организмы: бактерии,
жгутиковые, корненожки, амебы. инфузории и пр., живут преимущественно
в воде или же в различных
водных настоях и растворах. Тем не менее не исключена возможность,
что жизнь на Земле появилась и прошла первые этапы своего развития
прежде,
чем успел
образоваться первичный океан.
В первый период совместного существования литосферы, атмосферы
и гидросферы очень обыкновенны были, по мнению занимавшихся этим
вопросом
ученых,
вулканические явления.
Все вулканические извержения сопровождаются обильным выделением
газов и паров. Констатировано выделение паров воды, углекислоты,
водорода,
углеводорода,
хлористого
водорода, хлористого натрия, хлористого аммония, хлорного железа.
фтора, борной кислоты, фосфатов и многочисленных других веществ.
Вода, нагретая
до температуры
около 1000°, является сильнейшим растворителем и, проникая в трещины
горных пород, через толщи которых проходит при извержении, является
причиной многочисленных
химических преобразований. Железо и кремнекислота принимают деятельное
участие в вулканических извержениях. Словом, вулканизм ведет к
образованию необыкновенно
мощных химических лабораторий, в которых разнообразие обменных
и синтетических реакций уступает только массовому масштабу, в котором
происходят невулканические
явления. Мне самому пришлось посетить некоторые из вулканов Камчатки.
Стоя на вершине одного из таких вулканов, видишь настоящий хаос.
Лавы причудливыми
пузыристыми глыбами громоздятся кругом. Все они сравнительно недавно
остыли, ранее же были огненным потоком расплавленной каменной массы.
Ни единой травки, ни одного пятна лишайника. Все кругом сожжено
огнем извержения
пли
отравлено парами хлористого водорода; черные, бурые или темно-красные
камни целым лабиринтом преграждают дорогу. Местами они пересыпаны
грядами серого
железистого песка, также выброшенного из жерла вулкана. Кое-где
из трещин вырывается горячий пар. На крутых склонах правильного
вулканического
конуса все это образует
величественную, но крайне мрачную безжизненную картину. Проявлений
жизни
здесь не ищи, хотя горячие пары, оседая на холодной поверхности
пузыристых и неровных
лавовых глыб, образуют уже среду, пригодную для некоторых бактерий.
Но вот ниже, по склону, среди лав и пемзы выступает на дневную
поверхность небольшой горячий ключ. Это круглый бассейн, на дне
которого кипит
вода и прорываются водяные нары, а от него вниз стекает по камням
тонкая струя
зарождающегося
ручейка.
С точным термометром в руках начинаем мы наблюдения. В глубине
ключевой воронки термометр показывает 99°, вода в ней совершенно
чистая, синеватая.
В канавке
стока уже в полутора шагах от ее начала при температуре 85° на
камнях дна появляются тонкие белые или сероватые пленки. Это колонии
бактерий.
Несколько
ниже, при
82°, к ним присоединяются еще и темные сине-зеленые пленки так
называемых циановых водорослей, считаемых справедливо за один из
примитивных
представителей класса
водорослей и являющихся в то же время близкими родственниками класса
бактерий.
Следовательно, после крупных вулканических катастроф жизнь легко
заносится на склоны вулканов в виде бактерий, и первым ее осуществлением
являются
бактерии горячих ключей, перерабатывающие минеральные растворы
ключевых вод.
В эпоху возникновения жизни на Земле горячие ключи, образовывавшиеся
среди непрочной еще литосферы, легко могли стать первым пристанищем
жизни. Ключи
эти содержат в своих водах весьма разнообразные минеральные соединения,
растворяемые перегретым паром и горячей водой на пути ее по трещинам
литосферы. Взаимодействие
встречающихся при этом растворов и способность их образовывать
сложные соединения пока совершенно не изучены. Особенно неясна
здесь роль
первичных углеродистых
соединений неорганического происхождения. Все это необходимо выяснить.
Морская вода представляет собою гороздо большую однородность п,
вероятно, никогда не достигала точки кипения, разве в горячих же
ключах, выбивающихся
иногда
в вулканических странах из-под берега.
Кроме того, глубины океана мало благоприятны для простейших организмов,
обычно концентрирующихся у его поверхности, там, где в воду проникают
и воздух и свет,
при небольших давлениях воды.
Предполагая, таким образом, что жизнь зародилась первоначально
в горячих ключах, богатых растворами солей, в том числе также и
солей
угольной
и азотной кислот,
мы охотнее допускаем зарождение ее простейших форм из неорганических
осадков на дне ключей, чем занос из других звездных миров. Этого
нельзя доказать,
но, может быть, со временем химикам и удастся произвести синтез
белков, и тогда
вопрос станет гораздо доступнее нашему пониманию, чем это имеет
место теперь.
В последнее время открыт ряд организмов (бактериофаг и другие),
которые невидимы и о присутствии которых мы узнаем только по результатам
их работы. Здесь имеют
место характерные явления жизни в виде обмена и размножения, но
нет
определенной структуры, если не считать молекулярной. Такие организмы
ближе к понятию
о живом веществе, чем об организмах, так как именно организации-то
в них и нельзя
открыть*.
| * Понятие об организме тесно связано с представлением об органах, посредством которых осуществляется работа жизни. Изучение основных процессов жизни — питания, дыхания и роста — приводит нас, однако, к представлению об определенных химических реакциях, происходящих в живом веществе, протоплазме. Отсюда логическая возможность мыслить о живом веществе, не имеющем никаких органов, о протоплазме, живущей самостоятельно. Такое живое вещество, без другой организации, кроме молекулярной, способное питаться и дышать, но подобное по внешности белку сырого куриного яйца, должно было развиваться раньше, чем могли зародиться на Земле организмы с определенными внешними формами и какими-либо органами |
Итак, жизнь некогда зародилась на Земле в виде простейших растительных
организмов, не требовавших для своего существования ни света, ни
кислорода воздуха, ни
органического вещества. Зародилась в виде мельчайших бесструктурных
существ, из которых впоследствии образовались остальные.
Отсюда тот живой интерес, с которым К. Маркс и Ф. Энгельс отметили
в своей переписке извещение Гексли о якобы открытом им глубоководном
организме
батибии, состоявшем из белковой слизи. Хотя впоследствии химический
анализ не подтвердил
этого, самая идея не потеряла значения.
Предисловие............................................................................................................................................................
3
Глава I. Место зеленых растений в
космосе и значение их для человека ........................................................
7
Глава II. Земля до возникновения на
ней растений...........................................................................................
12
Глава III. Как зародилась жизнь на
Земле.....................................................................................................
21
Глава IV. Круговорот жизни и круговорот
вещества в природе......................................................................
34
1. Углерод .............................................................................................................................................................
35
2. Кислород............................................................................................................................................................
37
3. Водород..............................................................................................................................................................
39
4. Азот.....................................................................................................................................................................
40
5. Зольные составные части.................................................................................................................................
42
Глава V. Понятие об эволюции. Палеонтологическая
летопись .....................................................................
46
Глава VI. Архейская группа слоев.......................................................................................................................
57
Глава VII. Палеогеография и условия
жизни прошлых геологических периодов...........................................
60
Глава VIII. Палеозойская группа
слоев...............................................................................................................
64
1. Кембрийская система слоев.............................................................................................................................
64
2. Силурийская система слоев.............................................................................................................................
66
3. Девонская система слоев..................................................................................................................................
69
4. Каменноугольная система слоев......................................................................................................................
72
5. Пермская система слоев....................................................................................................................................
84
Глава IX. Мезозойская группа систем
осадочных образований........................................................................
88
1. Триасовая система слоев...................................................................................................................................
88
2. Юрская система слоев........................................................................................................................................
90
3. Меловая система слоев......................................................................................................................................
96
Глава X. Кайнозойская группа слоев.................................................................................................................
102
1. Третичная система слоев.................................................................................................................................
103
2. Четвертичная система слоев и ледниковый период ....................................................................................
118
Глава XI. Как произошли отдельные
группы растений ...................................................................................
129
1. Происхождение бактерий................................................................................................................................
129
2. Происхождение водорослей............................................................................................................................
134
3. Происхождение грибов....................................................................................................................................
138
4. Выход растения на сушу и происхождение наземной растительности ......................................................
142
5. Происхождение мхов........................................................................................................................................
146
6. Происхождение папоротникообразных растений ........................................................................................
150
7. Происхождение шишконосных и других голосеменных растений..............................................................
159
8. Происхождение цветковых растений.............................................................................................................
165
9. Происхождение культурных растений ...........................................................................................................
167
Глава XII. Как произошли главнейшие
органы высших растений...................................................................
169
1. Как произошел корень.......................................................................................................................................
169
2. Происхождение листа.......................................................................................................................................
172
3. Происхождение стебля......................................................................................................................................
173
4. Происхождение женского гаметофита цветковых растений ........................................................................
175
5. Происхождение мужского гаметофита цветковых растений ........................................................................
179
6. Происхождение цветка......................................................................................................................................
181
7. Происхождение семян.......................................................................................................................................
183
Заключение.............................................................................................................................................................
186