Причина времени - Аксенов Геннадий Петрович (читать хорошую книгу полностью txt) 📗
Господствующая ныне в естествознании гипотеза о происхождении и прогрессивном усложнении жизни, преподаваемая повсеместно, почему-то совсем не учитывает бактерий, не говоря уж о вирусах. Споры об эволюции ведутся в среде ботаников, зоологов, систематиков, палеонтологов, а роль бактерий, их морфология, их экологические функции и значение в общем строе биоты стали выясняться в новых отделах биологии совсем недавно. Каких-нибудь сто лет назад знали, что бактерии болезнетворны, они возбуждают различные патологии и их вредное значение как-то затушевало факты совсем иного рода. Прежде всего был скрыт тот глобальный факт, что в лице бактерий перед нами предстает не что иное, как новый, другой живой мир, который глубоко волновал одного из главных его исследователей Луи Пастера.
Но все значение отличия стало возможным уяснять с открытия нашего соотечественника Сергея Николаевича Виноградского в 1887 году, когда появилась его статья “О серобактериях”. В ней молодой микробиолог решил стоявшую перед ним загадку аномального содержания серы в данном виде бактерий. Сера не представляла собой ни конструктивного материала для образования мембран, ни пищи. Но он решил задачу, предположив, что сера служит в качестве источника энергии. Открытие состоялось тогда, когда Виноградский догадался, что соединения серы являются для них таким же питательным субстратом, каким для других являются белки, крахмал, сахара и т.п. Мысль была необычная, шла против господствующего мнения, привыкшего считать, что все организмы, кроме растений, питаются органическими веществами, а все минеральные образования в составе организма служат только скелетными, конструктивными частями. Начав искать подтверждение новому взгляду, Виноградский совершенно твердо доказал свою необычную, казалось бы, идею. Бактерии окисляли соединения серы и используя разницу в валентностях ее соединений, извлекали из них порции энергии для усвоения углекислоты, содержащейся в воздухе. Затем Виноградский, а за ним и другие микробиологи открыли и другие таким же экзотическим образом питающиеся бактерии – нитрифицирующие, железобактерии и т.п.
Так был открыт, состоялось пришествие в науку второго основного способа усвоения энергии живыми организмами. До этого считалось, что есть один первоначальный и главный способ получения энергии – фотосинтез. Энергия усваивалась растениями и другими автотрофными организмами из солнечного луча, а остальная биота – грибы, животные, то есть миксотрофы и гетеротрофы, – как полагали, просто перерабатывает ее же в процессе органического питания растениями и их остатками, то есть употребляли ту же энергию опосредованно. Мнение о том, что все живое население Земли есть произведение Солнца, что Солнце есть источник жизни (“дети Солнца”) стало настолько очевидным, что превратилось в общее место. Даже Вернадский не избежал этой очевидности, сформулировав, как мы помним, 11-й пункт своего списка основных эмпирических обобщений о лучистой энергии солнца как той энергии, которая вращается внутри биосферы.
И вот открыт другой способ усвоения энергии, а именно хемосинтетический. Бактериям не требуется свет, они напрямую питаются минералами. И это отражено в их названии – литотрофные микроорганизмы. Следовательно, они живут и образуют свои сообщества без посредства других живых организмов, напрямую взаимодействуя с инертным веществом. И это взаимодействие означает очень много, настолько много, что даже через сто лет после достижений Виноградского, после открытий голландского микробиолога Мартина Бейеринка и не пустых лет, а наполненных интенсивными исследованиями хемосинтеза, за пределами микробиологии мало кто понимает до конца смысл и значение отрытого огромного и невероятного мира. Перед нами начинают проясняться подлинные размеры биоты и, значит, иные размеры биосферы. И в некотором смысле уже можно сказать, что та биосфера, которую описывал Вернадский, и учение о которой еще только начинает доходить до сознания образованных людей, есть небольшой привесок к биосфере глубинной, неведомой до сих пор, базовой, хотя открытые им законы распространяются и на нее, даже лучше в ней работают. Мировое научное сообщество, далекое от микробиологии, пока еще находится в неведении относительно значения новой появившейся фундаментальной биосферы, ее выход на авансцену впереди, хотя некоторым специалистам-микробиологам эта роль уже внятна.
И конечно, Вернадский уже тогда, через полвека после открытия Виноградского, предрекал микроорганизмам огромное будущее в науке о биосфере. Сразу после создания учения о ЖВ он указывал, что биологи слишком увлекаются дивергенцией и трансформацией и упускают из виду простой факт, что бактерии не выказывают никаких признаков эволюции. Их непрерывное и бесконечное деление наталкивает на мысль, что в среде бактерий изменениям места нет, поэтому нет и смерти как таковой, которая играет такую большую роль для многоклеточных организмов. И бактерии, как и некоторые простейшие, как показывает палеонтология, неизменны в течение тех изведанных миллионов и даже миллиардов лет, в которые животные и растительные организмы изменялись до неузнаваемости.
Кроме того, выяснился и еще более поразительный факт, касающийся геохимических функций в биосфере. Как уже говорилось, в течение геологической истории эти функции оказались более устойчивыми, чем сами виды организмов. Виды исчезают, но функция – нет, ее подхватывают другие. И когда Вернадский собрал все факты, оказалось, что бактерии из девяти функций, которые он насчитывал в биосфере, выполняли восемь. Так он писал в статье “Начало жизни и эволюция видов”. (Вернадский, 1994, с.445 – 450). Но затем выяснил, что функции могут быть сведены к пяти группам, что отразил в обобщающей последней своей большой работе “Химическое строение биосферы Земли и ее окружения”. (Вернадский, 1987, с. 222). И все пять успешно выполняются микроорганизмами.
Биогеохимическая роль бактерий в самостоятельном поддержании функций означала ни много ни мало, что органический мир не мог постепенно усложняться, говорит Вернадский, сложиться из неживых реакций. Эволюционный процесс мог идти только внутри биосферы. С самого начала биосфера должна была быть целостной, даже если состояла из одних бактерий. “Возможность полного осуществления всех геохимических функций организмов в биосфере одноклеточными организмами делает вероятным, что таково было первое появление жизни... Таким образом первое появление жизни при создании биосферы должно было произойти не в виде появления одного какого-нибудь вида организма, а в виде их совокупности, отвечающей геохимическим функциям жизни. Должны были сразу появиться биоценозы”. (Вернадский, 1994А, с. 459).
Необходимость существования постоянного совместного экологического комплекса, а не медленное постепенное усложнение жизни, как кажется всем, кто мало знаком с учением о биосфере, и ставит под сомнение главную господствующую схему о происхождении жизни на Земле. Жизнь всегда существует в виде сообщества, в виде ценозов, а следовательно, в виде сфер, охватывающих земной в данном случае шар, а не в виде некоего становящегося на ноги и развивающегося “древа жизни” на мертвой планете. Геохимические функции жизни есть такие же законы ее существования, как и законы размножения и как законы механики. Поэтому чтобы движение состоялось, как и в случае механического перемещения, необходимы как минимум три тела. В естественных условиях одна функция должна поддерживать другую, быть ей противоположной, иначе жизнь задохнется в собственных отходах. (43).
Таким образом, тот факт, что биосфера может состоять из одних бактерий, указывает на то, что, по всей видимости, она из них и состояла, а другие, многоклеточные организмы внедрились в сообщество, уже процветавшее на Земле. И железная устойчивость геохимических функций, существующая на Земле миллиарды лет без особых изменений, указывает на мощность этой первичной, назовем ее так, фундаментальной биосферы, поскольку именно хемолитотрофы их и поддерживают.
