Читаем Планеты и жизнь онлайн бесплатно

Жаркой сентябрьской осенью 1971 года в уютном конференц-зале Бюраканской обсерватории под Ереваном открылась первая международная конференция по проблеме СЕТІ.

Неискушенному человеку эти четыре буквы не говорят ровным счетом ни о чем. Стоит, однако, заметить, что, если бы подобная конференция была созвана во времена инквизиции, все участники дискуссии после первого же дня угодили на костер. Доказательства их вины очевидны, так как СЕТІ — аббревиатура английского выражения Communication with Extraterrestrial Intelligense (связь с внеземным разумом).

Среди участников конференции были ученые с мировым именем, обогатившие науку величайшими достижениями, — один из основоположников современной молекулярной биологии Ф. Крик и Ч. Таунс — один из создателей лазера, известные астрофизики В. Амбарцумян, И. Шкловский, Н. Кардашев, крупнейшие физики-теоретики В. Гинзбург и Ф. Дайсон.

Какие же вопросы обсуждались на этом форуме? Ведь мы хорошо знаем, что никакой связи с внеземными цивилизациями у человечества пока нет, а периодически появляющиеся в журналах сообщения о так называемых неопознанных летающих объектах (НЛО) лишь отражают колоссальный интерес людей к возможности контактов с другими мирами. Кстати, вопрос о НЛО был исключен из обсуждения в Бюракане. Что же стало предметом научных споров? Попытаемся коротко сформулировать основные задачи этой конференции.

К 1971 году накопилось огромное количество новой информации в различных отраслях науки. В биологии открыли структуру ДНК и механизм матричного копирования белков. Астрофизика познакомилась с квазарами, нейтронными звездами, «черными дырами». Автоматические межпланетные станции достигли поверхности Луны, Венеры, Марса.

Не преувеличивая можно сказать, что XX век перевернул наши представления об окружающем мире. Логическим следствием научно-технической революции XX века стало широкое обсуждение кардинальных вопросов философии и естествознания: о месте человека во Вселенной, о множественности обитаемых миров, о происхождении живой материи и, наконец, о контактах с внеземным разумом.

В какой-то мере придется сразу же огорчить читателя. Ни на один из этих вопросов наука не может сегодня дать окончательный ответ. Более того, мы далеки от их решения. Но, видимо, в этом и состоит притягательная сила науки. Человек не должен бояться исследования и обсуждения задач, которые сегодня кажутся трудноразрешимыми.

А. Эйнштейн отдал 30 лет своей жизни на построение общей теории поля. Что из того, что единая теория поля сегодня не существует? Перед нашими глазами пример грандиозной игры человеческого гения с природой. Сегодня верх взяла природа.

Точно так же обстоит дело с созданием стройной концепции, которая способна соединить в себе человека и Вселенную. Сейчас такой единой картины нет, но есть отдельные ее эскизы.

Мне хотелось бы в этой книге изложить как прежние, так и новые идеи возникновения живой материи в Космосе (в частности, на Земле). Лишь в меру необходимости я коснусь вопросов, связанных с жизнью на других мирах, уделив основное внимание возникновению и эволюции живого из неживого. И если мы с вами хотим проследить именно такой путь развития материи, необходимо как следует посмотреть с самого начала на то, что происходит в неживой природе. Для этого нам нужно познакомиться со многими аспектами планетной космогонии и потом перейти к молекулярной биологии.

Конечно, придется давать субъективную авторскую оценку различным фактам и явлениям, многие из которых сегодня не находят объяснения. Однако во всех случаях я оставляю место для сомнений — и для читателя, и для себя самого. Ведь в науке всего опаснее оказаться в плену какой-либо догмы, пусть даже весьма привлекательной. И если нам удастся сконцентрировать внимание на «горячих точках» проблемы, показать основные трудности, продемонстрировать возможные пути решения спорных вопросов, то цель этой книги будет достигнута.

Вопросы, о которых только что говорилось, не новы. Окружающий нас мир очень стар, а человечество молодо, и со свойственной молодости любознательностью на протяжении всей истории эти вопросы в том или ином ракурсе обсуждались учеными и мыслителями. Уже в IV веке до нашей эры философ античной Греции Демокрит заложил основы атомистической теории и выдвинул идею множественности миров. Через 350 лет Лукреций Кар великолепно изложил эти мысли в своей бессмертной поэме «О природе вещей»:

Из этой цитаты видно, что уже два тысячелетия назад проблема происхождения Вселенной и жизни интересовала человечество не меньше, чем сегодня.

За 600 лет до нашей эры Анаксимандр из Милета высказал мысль о возникновении жизни из морского ила и о последующей ее эволюции. Его можно считать родоначальником идеи самозарождения жизни. Заметим, что такие великие ученые, как И. Ньютон и В. Гарвей, поддерживали эту мысль (хотя Гарвей и провозгласил принцип Omne animal ex ovo — всякое животное происходит из яйца).

В XVI веке придворный врач семейства Медичи флорентиец Ф. Реди нанес первый удар по теории самозарождения жизни. Будучи не только членом Флорентийской ученой академии (Academia del Cimento), но и членом литературной академии (Academia del la Cruska), Реди писал научные статьи на итальянском языке. Потом его работы переводились на латынь — язык ученых. Всесторонне образованный человек, философ-эпикуреец, поэт, воспевший тосканские вина, он был серьезным естествоиспытателем и блестящим экспериментатором.

Реди, по-видимому, впервые сделал то, что сегодня в химии и биологии называется контрольным опытом. Положив два куска мяса в различные сосуды, один он закрыл марлей, другой оставил открытым.

Сторонники самозарождения жизни утверждали, что личинки и черви появляются как бы из ничего. Реди ясно показал, что «черви» появились только в сосуде, который был открыт для контакта с флорентийскими мухами.

Так был установлен знаменитый принцип Реди — Omne vivum е vivo — все живое из живого… Но тогда живое вечно, поскольку вечен окружающий нас мир. И жизнь не имеет ни начала, ни конца.

Окончательный удар по теории самозарождения жизни нанесли эксперименты аббата Спалланцани, показавшего, что в стерилизованном питательном бульоне бактерии не развиваются. Таким образом уже в XVIII веке в естествознании сформировались два течения — сторонники принципа Реди и сторонники так называемого абиогенеза.

Абиогенез — естественный путь химического превращения простых органических соединений в сложные с последующим возникновением из этих сложных молекул живых клеток. Сторонники абиогенеза утверждают, например, что жизнь и сейчас может возникать на Земле. Существующая форма жизни (например, микрофлора) сразу же уничтожает новую жизнь.

Длительная борьба идей, накопление новых научных данных и радикальное изменение во взглядах на многие казавшиеся ранее очевидными явления окружающего нас мира предстали перед человечеством в совершенно ином свете.

Интерес к происхождению жизни вспыхнул с новой силой в конце XIX — начале XX века. Принцип Реди был возрожден знаменитым шведским физикохимиком С. Аррениусом. В основе его работ лежало представление о вечном и повсеместном распространении зародышей жизни во Вселенной, которые могут время от времени попадать на небесные тела (планеты), где природные условия благоприятны для дальнейшей эволюции.

Аррениус назвал такой путь возникновения и развития жизни на планетах панспермией.

Но в этой гипотезе нет ответа на вопрос о генезисе самих зародышей. И в самом деле, мы собираемся разобраться в том, как может возникнуть живое из неживого. Вместо этого гипотеза Аррениуса уводит нас в сторону чистой биологии, предлагая решать вопрос, как из вируса или микроорганизма получился человек.

Без преувеличения можно сказать, что настоящий переворот во взглядах на происхождение живой материи произошел после появления работы А. Опарина.

В чем же заключалась новизна идей, выдвинутых в 1924 году молодым биохимиком? Небольшая книга, вышедшая в издании «Московского рабочего» и оказавшая столь сильное влияние на развитие современной науки, состоит из пяти частей.

Первые две части посвящены истории проблемы происхождения жизни.

В третьей главе «Мир живого и неживого» Опарин впервые высказывает мысль о том, что жизнь тесно связана и, более того, схожа с коллоидным и студнеобразным состоянием вещества. Именно это положение нашло затем дальнейшее развитие в изучении знаменитых коацерватных капель.

Здесь же Опарин вводит несколько критериев, отличающих живое от неживого: обмен веществ, воспроизведение себе подобных и раздражимость. В конце главы автор делает нетривиальный для его времени вывод, состоящий в том, что «жизнь характеризуется не какими-либо определенными свойствами, а особенной специфической комбинацией этих свойств».

Но основной вклад Опарина в науку о происхождении жизни сделан в двух последних разделах книги: «От разрозненных элементов к органическим соединениям» и «От органического вещества к живому существу». Именно в этих главах впервые была сделана попытка объяснить возникновение органических соединений на изначально «стерильной», безжизненной Земле естественным путем, например, при взаимодействии карбидов металлов с водой при высокой температуре поверхности ранней Земли.

Ясно, что эта конкретная схема Опарина претерпела за последующие десятилетия значительные изменения. Но сама идея непрерывного усложнения органических соединений, приведшего в конце концов к возникновению жизни, послужила основой современной науки о происхождении жизни. Эта идея получила название принципа непрерывности.

В последней главе Опарин предлагает считать первыми живыми организмами (с некоторыми оговорками) маленькие обособленные кусочки органического геля. Здесь также важна мысль о структурной и пространственной обособленности первых живых систем.

Проблемы передачи наследственной информации в работах Опарина затронуты не были.

Рассматривая первые работы, посвященные проблеме происхождения жизни, нельзя не упомянуть о знаменитом английском биохимике Д. Холдейне. Человек поразительного ума и широчайшего кругозора, блистательный полемист в 1929 году опубликовал коротенькую статью «Возникновение жизни». В этой статье, кстати говоря совершенно не понятой современниками (знаменитый английский кристаллофизик и философ Д. Бернал говорил о том, что ее читали, да и то в очень узких кругах, лишь благодаря обаянию личности Холдейна и красоте и ясности стиля изложения), ученый обрисовал все важнейшие аспекты проблемы происхождения жизни.

Холдейн впервые подчеркнул важность задачи переноса генетической информации при рассмотрении вопроса о происхождении жизни. Впервые также он указал на ультрафиолетовое излучение Солнца как источник образования органических соединений из атмосферных газов. С работой Опарина Холдейн не был знаком, и поэтому его также с полным основанием можно считать «крестным отцом» принципа непрерывности.