|
Более 150 лет потребовалось
на то, чтобы доказать, что все растения и животные сплошь состоят из клеток и
что природа, наделяя материю жизнью, пользуется исключительно клеточной
«расфасовкой». Правда, еще казалось, будто оживление клетки происходит
откуда-то извне, что она как бы выкристаллизовывается из некой живой среды,
подобно снежинкам из охлажденных капель воды. Но к середине XIX
в. устами немецкого патолога Рудольфа Вирхова был окончательно сформулирован
закон, который произвел революцию в биологии: «каждая клетка из клетки».
Это многое означало и для
проблемы происхождения жизни. Если жизнь всегда распространялась по клеточной
цепи, то суть проблемы становится совершенно конкретной: откуда взялась первая
клетка? Не потому, что клетка — нечто простейшее, элементарное (хотя некоторые
одноклеточные организмы и называются в систематике простейшими!). А оттого, что
именно с клетки начинается живое, без нее его нет, все мертво.
Я потому и высвечивал здесь
хрестоматийно знакомые имена, что именно с них берет начало истинно научная
постановка проблемы происхождения жизни, пришедшая на смену многочисленным
вариациям умозрительных рассуждений.
И вместе с тем" сказать:
исходной была клетка — это все равно, что утверждать, будто история архитектуры
началась с современной квартиры, ибо внутри ячейки жизни всякого «оборудования»
находится не меньше, чем в комфортабельном жилище человека XX
столетия.
Однако, не поняв, как
появилась клетка, что привело к ней, чем она жива, невозможно было сказать
что-либо толково о ее происхождении. Если она полна деятельности, то за счет
чего? И кто ее «работники»? А если там тоже прячется целый мир неведомых
существ, еще более мелких, чем обнаруженные в капле воды? Ну конечно, пора было
заглянуть внутрь нее.
Но прежде давайте
поинтересуемся, как в те времена складывались представления о младенчестве
нашей планеты. Может, там обнаружатся зачатки совсем «кустарного»,
примитивнейшего клеточного производства.
Земля — это потухшее
светило,— объявил в XVII в. Рене Декарт, знаменитый французский философ, физик
к математик. И продолжил: «В настоящее время только ядро планеты состоит из
огненного вещества. Выше его расположены плотные оболочки, в одной из которых —
большие пустоты. Над ней — слой воды, одетый в скорлупу из камня, глины, песка
и грязи».
Вообще-то этот мыслитель —
автор ряда по-настоящему глубоких работ — известен еще и тем, что придумывал
гипотезы буквально по всякому поводу. Многие из них
своей безапелляционностью коробили современников. Каким образом движутся
планеты? Они переносятся вихрями. Почему соль соленая? Потому что ее частицы
игольчатой формы... Не случайно сторонники великого английского физика Ньютона
не жаловали Декарта — мол, он своими гипотезами создает не реальную картину
природы, а лишь красивые басни.
Что ж, в
сочинении басен тоже придерживаются известных правил: им положено иметь свои сюжет
и мораль.
Есть сюжет и в
трактате Декарта о Земле. Обрушение коры в разлившуюся под ней водную оболочку,
утверждал он, привело к образованию морей, а участки тверди, оставшиеся
приподнятыми, стали континентами и островами; находящийся в подземных пустотах
дым время от времени загорается — тогда происходят землетрясения; если же пламя
прорывается наружу сквозь трещины в горах, начинаются извержения вулканов.
Не будем слишком
строги к содержанию этой гипотезы. Лучше отметим несомненную стройность ее
«сюжета» и, главное, наличие «морали», то есть вывода: эволюция Земли—отнюдь не
нагромождение каких-то эпизодических случайных событий.
Каких только
вариантов сотворения нашей планеты не выдвигалось за прошедшее с той поры
время! Правда, большинство из них существовало недолго, но в недостатке
фантазии их авторов не обвинишь. Предполагалось, например, что некая комета
отколола от Солнца несколько кусков — будущих планет. Одному из них суждено
было стать Землей — сначала раскаленной (в окружении горячих паров), затем,
после остывания, твердой и стекловидной, покрытой водной оболочкой.
Согласно другим
воззрениям, Земля как бы слепилась из твердых и жидких частиц. А после их
разделения обрела все свои горы и моря.
Вот еще догадка:
сначала был океан, наполненный насыщенным раствором солей, из которого в
результате выпадения осадка и образовалась вся твердь, в том числе
кристаллические породы вроде гранита и базальта.
И еще: исходным
строительным материалом послужила просто туманность, превратившаяся после
уплотнения в сплошную сушу. Такое небесное тело по мере удаления от Солнца
охлаждалось, отчего атмосферная влага, сгустившись, однажды пролилась страшным
потоком. Тогда резко увеличилась скорость вращения плане» ты. А это, в свою
очередь, вызвало ее расширение и разрыв ее поверхности на материковые куски.
Авторы этих
гипотез были не менее изобретательны также по части разработки версий
последующей судьбы Земли. Если бы им предложили заполнить анкету, состоящую из
двух вопросов по геологии, то результаты опроса выглядели бы примерно так:
1. Как возникли
материки?
— Часть воды
стекла в подземные пустоты, отчего обнажились большие участки твердой оболочки.
— Нет, воду
постепенно вытесняла лава, извергавшаяся вулканами.
— Материки были
подняты выше уровня моря силой подземных взрывов.
— Континенты
всплыли под действием расплавленных масс, находящихся в недрах планеты.
2. Как
образовались горы и долины?
— Это работа
океанских течений, когда суша еще была покрыта водой.
— Нет, морская
вода медленно растворяла твердую оболочку планеты.
— Это работа
приливов и отливов.
— Началось с
извержения вулканов, возникших от подземного горения каменного угля; все
дальнейшее рад;* витие Земли — постоянное противоборство огня и воды.
— Рельеф планеты
— творение дождей и ветров.
— Поднятия на
суше появились в результате onyqca-ния
соседних с ними участков земной коры — одни блоки своей тяжестью выдавливали
другие.
Каждая из версий
как будто бы неплохо объясняла отдельные факты, но совершенно беспомощной
оказывалась в истолковании всех остальных.
Обратите внимание
и на другое обстоятельство: упомянутые гипотезы в чем-то похожи друг на друга.
В чем же? Их авторы одержимы все тем же стремлением — представить эволюцию
Земли (от сотворения до эпох, близких к своему времени) как цепь
взаимосвязанных событий. Не правда ли, удивительная солидарность в мышлении
ученых, принадлежавших и к разным поколениям, и к разным научным школам?
Особенно
показательна в этом отношении так называемая теория сжатия, считающаяся венцом
геологической мысли прошлого века. Ее
автором был известный французский геолог Эли де Бомон.
Она базировалась на
господствовавшей в то время идее Канта — Лапласа, согласно которой Земля
родилась из газово-пылевой туманности и после уплотнения последней прошла
стадию раскаленно-жидкого состояния.
Дальше теория предлагала
следующую схему. Постепенно охлаждаясь, покрываясь коркой, планета уменьшалась
в размере. Ее поверхность сморщивалась (словно кожура печеного яблока), отчего
в одном месте поднимались материки, в другом углублялись океанские впадины. Это
же стало причиной образования гор и долин. Горы старели и разрушались, занося
низины. Продолжающееся остывание Земли вело к возникновению новых складок и
вмятин, а движения коры — к землетрясениям. Когда же вмятины выдавливали
расплавленную магму ближе к поверхности, начинали грохотать вулканы.
Такая картина долгое время
представлялась настолько очевидной, что один из сторонников популярной теории
как-то сказал: «Сжатие земного шара — это явление, совершающееся на наших
глазах».
Увы, и эта теория увязла в
противоречиях. По теории сжатия Земле полагалось быть равномерно покрытой
«морщинами». Однако хребты и возвышенности, как известно, занимают на
материковых пространствах не такую уж значительную площадь. Кроме того, если
признать, будто все горы действительно поднялись от сморщивания коры, то надо
согласиться и с тем, что наша планета охладилась на несколько тысяч градусов.
Последнее абсурдно, поскольку распад радиоактивных элементов, входящих в состав
всех горных пород, сопро-вождается выделением тепла. Иными словами, Земля
скорее имела склонность нагреваться, а не охлаждаться. Однако те, кто
закладывал основы теории сжатия, еще ничего не знали о радиоактивности.
И еще одна общность
упомянутых гипотез бросается в глаза. При всей «сюжетности» каждой в них нет
никакого биологического продолжения или хотя бы мостика, соединяющего
происхождение планеты с появлением жизни на ней. Даже намека нет на что-то,
обусловливающее обязательное появление живой материи. Так же, как ни в одной
возникновение жизни не ставится в зависимость от определенных условий на Земле
или какого-то поворотного пункта в эволюции планеты. Не правда ли, странная
обособленность? Я бы сказал, противоестественный какой-то параллелизм.
Если следовать логике этих
гипотез, то жизнь на Земле могла быть, а могла и не быть. Тогда резонно встает
вопрос: появление жизни на Земле — «бесплатное» и необязательное приложение к
возникшей планете или это закономерная трансформация материи?
Это, пожалуй, самый главный
вопрос. И мы с вами еще поищем на него ответ. А сейчас вернемся к клетке.
Итак, пришла пора заглянуть в
ее сердцевину. Вдумчивому итальянцу Якопо Бартоломее Беккари не было никакого
дела до происхождения жизни. «Чистая» наука его интересовала совсем с другой
стороны. Смешав в реторте некоторое количество пшеничной муки с водой, он
принялся наблюдать. Получилась мутная взвесь и густой клейкий остаток. Отделив
одно от другого, Беккари стал терпеливо ждать. Клейковина гнила, выделяя
неприятный запах. А мутная, скрипевшая между пальцами взвесь прокисла.
Разнородность обнаружилась и при сухой перегонке. От клейковины пахло жженым
рогом. Поэтому Беккари отнес ее к продукту животного характера. А белую
скрипевшую взвесь (по нашим понятиям, это был крахмал) он назвал растительным
веществом. Так Беккари различил то, о чем впоследствии стали говорить как о
белках и углеводах.
В 1728 г. он сделал в Болонье
доклад об интересных опытах. А вскоре о них узнали все крупные ученые Европы.
Факт открытия клейковины казался поразительным: в растении обнаружилось нечто
«животное»!
Но должно было пройти больше
столетия, прежде чем голландский химик Шерар Мул дер осмелился сказать: «Во
всех растениях и животных присутствует некое вещество, которое, без сомнения,
является наиболее важным из всех известных веществ живой природы и без которого
жизнь на нашей планете была бы невозможной. Это вещество я наименовал
«протеин».
«Протос» по-гречески —
занимающий первое место. В дальнейшем, правда, выяснилось, что не существует
одного универсального белка-протеива, а имеется множество различных белков.
По мнению Мулдера, его
протеин имел фрагментарное строение, то есть состоял
из обособленных, но связанных между собой частей. История науки немного знает
таких гениальных предвидений. Хотя истинная организация белковой молекулы
оказалась значительно сложнее, сама идея ее фрагментарности блистательно
подтвердилась. Все белки, считал Мулдер, имеют общий радикал — соединение
углерода, водорода, азота и кислорода (собственно протеин), а различаются
присоединенными к радикалу серой, фосфором или другим элементом.
Сколько всего
предшествовало идее Мулдера! Химия должна была обрести представление об
элементах. Открыть многие из них. Научиться анализу, умению отделять одно
вещество от другого. Скажем, разделять смесь соли и песка, зная, что соль
растворима в воде, а песок нет, и что затем чистую соль можно получить, выпарив
воду (последнее люди освоили очень давно). Химии следовало обнаружить
существование соединений — веществ, не разделимых физическими способами (та же
пищевая соль — соединение хлора и натрия, хлористый натрий), веществ, состоящих
из комбинаций двух и более элементов, которые уже никакими (доступными тогда)
ухищрениями не расщепить и не превратить друг в друга. Бесчисленное множество
различных видов материи, составляющей весь окружающий мир, оказалось сведенным
лишь к десяткам (впоследствии к сотне с лишним) элементов.
1803 г. подарил
людям закон постоянства состава. Впрочем, это был частный случай более широкого
обобщения: все свойства химического вещества постоянны. Иными словами, оно
всегда состоит из одних и тех же элементов, соединенных друг с другом в
неизменных пропорциях. Скажем, вода — всегда связь двух атомов водорода с одним
кислорода. И никак не иначе. Даже если она замерзает, становясь хрупкой
льдинкой, или кипит, превращаясь в горячие клубы пара. Мир химии, как
оказалось, далек от хаотических встреч и разрывов, подчинен строгим правилам.
Элементы тяготеют к одним и тем же «партнерам» и, вступив друг с другом в
связь, остаются верны этому союзу, пока не подвергнутся экстремальному
воздействию.
И еще ряд великих
открытий предшествовал идее Мулдера. Все клетки (и конечно, живые существа)
содержали одни и те же элементы. Ни у кого — от простейших до человека — не
было найдено каких-либо химических элементов, которых не существовало бы в
горных породах, воде, воздухе.
Живое и неживое
по своему химическому составу одинаково! Этот сенсационный вывод с трудом
укладывался в головах тех, кто представлял себе живое как воплощение «жизненной
силы» или некоего абсолютного духа.
«Так-таки между
камнем и человеком для химика нет никакой разницы?» — следовал язвительный
вопрос. К ответу на него еще предстояло привыкнуть: «Конечно, есть —
относительное содержание некоторых элементов гораздо больше в теле человека,
чем в земной коре; других, наоборот, меньше».
Углерода,
например, обнаружилось, на удивление, больше в 200 с лишним раз. Его следовало
считать основой жизни. Без него немыслимо существование клетки. Впоследствии
изучение многочисленных и разнообразных соединений углерода стало предметом
самостоятельной области знания — органической химии. Атом углерода часто
связывается с четырьмя другими атомами. Простейшее органическое соединение —
метан (его еще называют болотным или светильным газом), в нем атом углерода
прочно удерживает четыре водородных атома.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27
|
