Разумная жизнь во Вселенной

Мизун Юрий Гаврилович

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.

Современная земная атмосфера задерживает значительную часть солнечного ультрафиолетового излучения. Главную роль в этом играет озон и вообще кислород.

Первичные формы жизни развивались в среде без кислорода. Такие формы жизни существуют и сейчас. Например, бактерии, которые вызывают столбняк и газовую гангрену, не могут существовать в среде с кислородом. Любопытно, что некоторые из высших организмов повторяют свою эволюционную историю в период эмбрионального развития. Это предоставляет нам удивительную возможность: судить об их эволюции, которая длилась очень долго, по кратковременному эмбриональному их периоду. Оказывается, что они также первое время после оплодотворения живут без кислорода.

Эмбрион в этот начальный период получает энергию в процессе превращения сахара в молочную кислоту в результате брожения. Так же получают энергию и бактерии, которые делают молоко кислым. Это же свойственно и некоторым млекопитающим, в том числе и человеку в первые недели его внутриутробной жизни. Во всех случаях энергия получается в процессе брожения.

Надо иметь в виду, что процессы брожения различных организмов мало отличаются друг от друга. В то же время процессы, в которых расходуется кислород и выделяется нужная энергия для высших форм, весьма разнообразны. Из чего можно заключить, что эти источники энергии характерны для более поздней стадии развития.

Как реально могло происходить проявление жизни? Синтез должен был происходить в результате случайных взаимодействий. Условия были такими, что органические соединения в питательном бульоне ничем не поглощались. Поэтому они становились все более обильными и разнообразными. В конце концов стали образовываться огромные сложные молекулы, способные производить копии самих себя. Правда, это было возможно в том случае, если они находились в особой смеси, состоявшей из меньших молекул. Эти меньшие молекулы могли присоединяться к огромным сложным молекулам. Для развития процесса дальше необходимы условия, при которых самовоспроизводящиеся молекулы заключены в резервуар, содержащий подходящие вещества. Таким резервуаром является живая клетка. Сама клетка могла образоваться по-разному. Одна из возможностей может реализоваться, когда в растворе смеси находится много различных белков и других макромолекул. Тогда они могут образовать коацерватные капли с характерными свойствами. Затем некоторые из молекул перемещаются к поверхности капельки, образуя защитный слой, отделяя тем самым содержимое капельки от окружающей среды. Такие «коацерваты» могут поглощать одни органические вещества из окружающей жидкости и отторгать другие. В этом и состоит одно из важнейших свойств живых клеток. За счет вновь поглощаемого вещества капельки разрастаются до тех пор, пока не достигнут определенных размеров. После этого они делятся, так же как делится капля воды. Другими словами, размножение происходит до того, как образуется система, снимающая копию со структуры и функций клетки. Это и есть система наследственности. Вопрос наследственности мы рассмотрим отдельно. Здесь укажем только, что по современным представлениям химия наследственности должна возникнуть до того, как станет возможным размножение.

Можно спорить о том, где — в открытом океане, устьях рек, прудах или другом мелководье — были лучшие условия для эволюции жизни. Некоторые полагают, что соединения, участвовавшие в реакции, должны предварительно прилипать к поверхностям глины или минералов. Если все это происходило в открытом океане, то предварительно должна была образоваться капелька с оболочкой из масляной пленки. Она должна была иметь все составные части, включая способность к самовоспроизведению. Дальше такой организм должен был разрастаться с невероятной быстротой. Его размеры ограничиваются запасами пищи. На следующем этапе рост приостанавливается, пока один из таких организмов не наталкивается на способ производства собственной пищи с помощью хлорофилла, который основан на использовании солнечной энергии для фотосинтеза. Этот момент в эволюции жизни является решающим. С этого момента жизнь становится независимой от случайного синтеза углеводов в океане. Наступает период биологической эволюции с удивительным разнообразием видов растений и животных.