Живородящая биогеосфера

За последние десятилетия начала успешно развивать­ся новая модель мира — игровая. Здесь взаимодействия выражаются в логической и математической форме теории игр. Партнерами могут быть существа, не имеющие поня­тия об игре, пли даже не имеющие мозга и нервной систе­мы, или даже вовсе неживые. Правда, в классической тео­рии игр хотя бы один игрок обладает свободой выбора стратегии, волей и разумом.

«Теории игр, пишет Л. Л. Ляпунов, — это математи­ческая дисциплина, которая устанавливает правила пове­дения в конфликтных ситуациях, обеспечивающие достижение лучших (в некотором заранее заданном смысле) ре­зультатов». Как будто это определение имеет в виду только разумных партнеров и даже живых. Но почему бы считать обладающими жизнью и разумом не только отдельные организмы, но и насыщенную ими сферу планеты?

Живое существо состоит из множества взаимосвязан­ных атомов, которые могут слагать и неживые предметы, то есть не являются сами по себе живыми. А допустимо ли считать живым сообщество животных? Ведь оно вполне отвечает едва ли не всем критериям жизни. То же можно сказать о всех живых организмах планеты — живом веществе (по В. И. Вернадскому). И, тем более, как мы уже убедились — о биосфере и биогеосфере, включающих живое вещество и среду его обитания.

Кажется, современная экология близка к положитель­ному ответу на эти вопросы. Да и здравый смысл подсказывает: уж если мы сложно организованную систему неживых элементов (атомов, молекул) считаем живым существом, то систему взаимо­связанных живых существ (например, сообщество муравьев, каждая из частиц которого — отдельный муравей — не способна к длительному существованию) логично тоже считать обладающей основными свойствами жизни.

Продолжая мысль, остается предположить, что доста­точно сложно организованная система «неживых частиц», даже не обладая химическим свойством и конструкцией живого существа, все-таки может иметь с ним много обще­го. Как, например, созданные нами электронно-счетные ма­шины или некоторые объекты неживой природы. И для них вполне применимы принципы теории игр.

Как бы то ни было, а в современной теории игр суще­ствует понятие «игры против Природы». Или, говоря сло­вами американских кибернетиков Р. Льюиса и X. Райфа, «против злой госпожи При­роды». Хотя, кажется, точнее было бы назвать нашего партнера доброй матерью Природой. Ведь и для плода, находящегося в утробе матери, имеются и партнер, и прави­ла игры, и наиболее рациональная стратегия.

А теперь, резко суживая русло наших рассуждений, об­ратимся к конкретным объектам. Постараемся исследо­вать некоторые закономерности взаимодействия живых су­ществ и биогеосферы.

...У детской загадки «сто одежек и все без застежек» есть современный ответ: биогеосфера. Она состоит из нескольких сферических оболочек, каждая из которых имеет особенную плотность, темпера­туру и другие физико-химические свойства. Взаимодейст­вие таких геосфер дает начало бесчисленным физическим и хи­мическим превращениям на Земле.

В биогеосфере происходит взаимодействие наиболее крупных поверхностных оболочек: воздушной, водной и каменной. Они пронизы­вают одна другую, «сживаются» между собой и с живым веществом — совокупности живых организмов. Энергию взаимодействия и развития обеспечивают солнечные лучи. По сравнению с ними всей энергией, излучаемой глубокими недрами Земли, можно пренебречь.

Происхождение жизни чаще всего рассматривается с «микроуровня», с возникновения специфичных биологиче­ских молекул и, в частности, наиболее сложных — ДНК и РНК, лежащих в основе всех проявлений жизни па совре­менной Земле. Проводятся опыты по лабораторному синте­зу важнейших органических соединений. При этом обычно подразумевается, что в естественных условиях органиче­ский синтез опирался на случайные химические объединения молекул и элементов, из которых «выживали» наибо­лее приспособленные к земным условиям, сложные, спо­собные к самовоспроизведению и т. п.

Не раз ученые прикидывали вероятность случайного синтеза молекул, определяющих проявления жизни. И всегда эта вероятность оказывалась ничтожной. По под­счетам Дж. Холдейна, она соответствует выбору одной из поистине невероятного числа возможностей. Если бы каждая новая молекула создавалась ежесекундно в течение 10 миллиардов лет, то необходимо было бы 10 с 14 нулями попыток, что­бы реализовался нужный вариант.

Иначе говоря, на всей Земле должны были бы миллиарды лет происходить реакции синтеза сложнейших органических соединений, чтобы благодаря счастливой случайности появились микрокомпоненты живых организмов. Вдобавок, необходимо, чтобы они смогли сохраниться, объединиться и составить едино гармоничное целое. Случайно ничего такого не могло бы произойти.

Конечно, нельзя вовсе исключать редчайшее сочетание условий, при которых произошло бы на Земле самовозгорание жизни. Однако естествоиспытатель слишком редко обнаруживает чудеса в при­роде. Да и они оказываются просто неизученными или неверно понятыми объектами. Поэтому ученые стараются находить и находя закономерности, причинно-следственные цепи.

Молекулы, содержащие и передающие генетическую информацию — РНК и ДНК обладают маловероятной структурой. Иначе: они содержат в себе большой запас негэнтропии. Под этим термином подразумевается мера накопления энергии, увеличения порядка и, соответственно, уменьшение хаоса и потерь энергии.

Этот запас они, по крайней мере, не растрачивают. Много данных за то, что он в них возрастает по мере увеличения количества накопленной информации. Насколько можно су­дить, за последние 2—1,5 миллиарда лет эти молекулы в живых существах оставались практически неизменными — исключительно сложными и очень устойчивыми.

Нередко считают, что биосфера появилась после воз­никновения на Земле «молекул жизни». Из них образова­лись примитивные организмы, которые породили биосферу, перерабатывая косное вещество других геосфер.

Вспомните средневековую проблему курицы и яйца. Что раньше?

Ответ находится в каменной летописи Земли. Геологам известно немало находок скорлупы яиц в та­ких породах, где не только следов куриц, но и даже бли­жайших предков птиц не встречается. Давние предки ку­рицы — рептилии — вылуплялись из яиц. Следовательно, оно появилось прежде курицы. Из яйца развиваются не только курица и ее предки пресмыкающиеся, но также их предки тоже. Как говорили в древности: все живое — из яйца.

Другой вопрос: что раньше, живые организмы или среда жизни?

На него ответ может быть только один: среда, в которой созревает и сохраняется организм должна сформироваться раньше его. В противном случае он, даже появившись на свет, неминуемо погибнет. Можно сказать, что в таком случае курица должна предшествовать яйцу. Если, конечно, под ней подразумевать сферу планеты, благоприятную для создания яйцеклетки.

В таком случае начинать исследование зарождения жиз­ни следует прежде всего в масштабах взаимодействия геосфер и образования среды жизни — биогеосферы с ее замечательной системой «геологической памяти». Она начала дей­ствовать сразу же после обособления газовой, жидкой и твердой геосфер. Последняя и стала «запоминать» происходящее.

А запоминать было что. На суше образовывались свое­образные «первореки», «первоморя», «первоозера». Они отличались от нынешних своим химическим составом, ха­рактером физической деятельности и полным отсутствием живых существ. В общем-то, они несли ту же геологиче­скую службу, что и теперь: дробили горные породы, из­мельчали в пыль, растворяли, перерабатывали до глини­стых и коллоидальных частиц, сортировали на отмелях и перекатах минералы и т. п. В озера, моря, эстуарии (места впадения рек в моря) сносилась масса переработанного вещества суши. Переработанного с повышением химиче­ской активности в основном за счет измельчения, сорти­ровки, избирательной адсорбции и т. д.

Биогеосфера постепенно насыщалась химически ак­тивными, сложными соединениями. Они вступали в реак­ции, накапливались у поверхности земли. На них наслаи­вались новые осадки — десятки, сотни, тысячи веков — образуя километровые толщи. Нижние слои под огромным давлением вышележащих толщ и от подземного жара ис­пытывали сложные химические превращения. А, пройдя цикл подземных изменений, породы рано или поздно заново обнажались на поверхности.

Так, постоянно «перечитывая» страницы глобальной каменной книги, биогеосфера «вспоминала прошлое» и вновь перерабатывала накопленные продукты. В результате многократных подобных «считок» могли образоваться достаточно сложные и насыщенные энергией и информацией соединения.

Эволюции живых существ предшествовала длительная биогеохимическая эволюция молекул. Об этом написано немало работ, среди которых можно считать классическими труды Л. И. Опарина, Дж. Холдейна, Дж. Бернала. Микробиологи исследовали немало остроумных путей неорганического синтеза белков, высказали интересные идеи о зарождении фотосинтеза, о постепенном усложнении молекул под действием солнечного и космического излучений от простых (вода, водород, углекислый газ) до органических соединений — уксусной кислоты, аминокислот.

По всей вероятности, первоначальные химические реакции, определившие появление живых существ, протекали между молекулами, адсорбированными на глинистых частичках в илах устьев рек. Глинистые коллоидные частицы избирательно поглощают из раствора определенные молекулы (некоторое подобие обмена веществ в организмах). Накапливаясь под более молодыми слоями, глины испытывают метаморфозы, превращения под действием повышенных температур и давлений. Это стимулирует новые химические реакции и может приводить к полимеризации.

Когда эти слои вновь обнажаются на поверхности земли, образовавшиеся сложные молекулы включаются в новый цикл химических реакций. Так, этап за этапом образуются гирлянды атомов, все более насыщенные энергией и информацией, все более сложные.

Такая возможность косвенно подтверждается исключительной устойчивостью некоторых органических соединений. Американскому биохимику Эйбелсону удалось выделить аминокислоты из многих ископаемых, возраст которых достигал 450 миллионов лет. Еще более древние порфирины, встречающиеся в нефти и в осадочных породах кембрийского периода.

А может ли нефть образоваться неорганическим путем? Об этом специалисты продолжают спорить поныне. Не вдаваясь в проблему, выскажу мнение не только свое, но, в частности, Н. Б. Вассоевича. Органические полимерные соединения действительно могут возникнуть без участия живых организмов. Однако другое дело — месторождения, крупные скопления нефти. Для их формирования требуется целый комплекс благоприятных условий и скопления органических продуктов жизнедеятельности.

Итак, биохимическая и биологическая эволюция на Земле явились результатом долгих и чрезвычайно сложных геологических процессов и геохимических превращений минералов, горных пород. Природная среда — не просто плацдарм, на котором развертывается естественный отбор «наиболее приспособленных» молекул или организмов. Она активно направляет процессы эволюции с тех пор, как «созрела» для жизни, достигла состояния «перенасыщения» (для своего уровня сложности) энергией и информацией. В такой среде неминуемо должна была начаться «кристаллизация жизни» в отдельных очагах, чтобы позже охватить всю биогеосферу.

Нечто подобное относится и к попыткам искусственного лабораторного синтеза жизни.

К такому синтезу техносфера пришла не вдруг, а после долгих веков развития цивилизации. Сначала «созрела» научно-техническая среда, выработались определенные технические системы, производящие ряд химических соединений. В отдельных точках сконцентрировались приборы, реактивы и научные знания (лаборатории). Там и вспыхивают первые искры искусственной «преджизни» (еще лишь подступы к синтезу жизни!). По-видимому, естественный процесс развивался приблизительно по тому же плану. Воля и разум человека-творца ускорили подобные реакции в тысячи, миллионы раз.

...Возможно, мы слишком привыкли к микроскопам. Нас завораживают спирали ДНК, свитые гирляндами молекул. Микромир в наших глазах заполняет все поле зрения, вызревает на фотографиях и схемах в чудовищное нагромождение гигантских ионов, электронных пузырей, кристаллических решеток. Сковывает нашу мысль своими

головоломками. Затмевает обычный, видимый нашим нево­оруженным взглядом мир. Затмевает даже более обшир­ные миры, доступные нашему исследованию и воображе­нию, миры, где существуют геосферы, солнце, биосфера, живое вещество.

«Молекулы жизни» мы склонны уподоблять кирпичикам, из которых складывают­ся организмы, живое вещество, биосфера. Но ведь для создания таких филигранных молекул, как ДНК и РНК, нужны, по крайней мере, техносфера и века созидания или биогеосфера и сотни миллионов лет бес­сознательной, но целенаправленной работы земной природы.

...Не отрицается ли в таком случае библейская версия творения живых организмов?

В дословном понимании, конечно же, древнее священное предание не может соответствовать любым научным теориям. Именно — любым, ибо они основаны не на общих идеях, а на конкретных и сложных исследованиях. Разве 2—3 тысячелетия назад мог кто-либо догадываться о том, на каком уровне будут физика и химия, астрономия, биология и геология нашего времени? Нет, конечно.

Однако если вдуматься в суть библейской идеи сотворения живых организмов, то она окажется близка выдвинутой нами гипотезе развития организма биогеосферы, в отличие от общепринятых ныне космологических, биологических и геологических теорий (Большого взрыва, естественного отбора, вымирания организмов из-за космической катастрофы, глобальной тектоники плит).

Дата добавления: 2015-08-27