Уильям Кроми - Обитатели бездны

Опарин делает смелое предположение, что выдвинутый Чарльзом Дарвином принцип естественного отбора и борьбы за существование начал действовать уже на этом уровне. По Дарвину существа, в силу особенностей своего строения лучше других приспособленные к окружающей их среде, имеют больше шансов уцелеть и размножиться. Существа менее приспособленные оказываются в подчинении у более приспособленных или попросту гибнут. Опарин полагает, что это могло происходить уже при возникновении жизни. Наилучшим образом организованные капли увеличивались быстрее, чем другие, выхватывая "пищу" у них изо "рта", и за их счет становились все более сложными.

Впоследствии сгустки, подверженные метаболизму, приобрели нечто вроде покрова или пленки. Этот покров, служивший им вместилищем, препятствовал их распаду; отныне малые молекулы могли проникать в сгустки или покидать их, или пронизывать их только под контролем возникшей оболочки. Одна из групп длинных органических молекул (липиды) соединилась в виде полос, которые и смогли выполнять роль перегородок. Встав на нужное место, они превратили высокоорганизованную и сложную систему в обособленное, самостоятельное устройство, или клетку.

Вслед за этим произошло обособление внутренних частей клетки, причем, по-видимому, различные молекулы выполняли при этом различные функции. Одна часть клетки, возможно, стала сердцем, или ядром, — центром управления, заключающим в себе и главный план клетки. В другой части клетки могли располагаться аминокислоты и иные элементы для производства протеинов, а в третьей — энзимы для метаболизма. Возможно также, что все эти части развивались независимо, а потом каким-то образом соединились. Но, так или иначе, всякий сгусток, приобретавший все эти свойства, становился живым организмом.

Такая последовательность превращения студенистой капельки в живую клетку, естественно, лишь предположительна. В том, каким именно образом происходила эволюция клеток, заключается самая сокровенная тайна биологии. Но ясно одно: жизнь возникла в результате естественного и непрерывного процесса, происходившего в течение миллиардов лет. Нельзя определить момент, о котором можно сказать: "вот откуда началась жизнь". Четкой границы, отмежевывающей живое от неживого, не существует. Одно переходит в другое постепенно; между ними расположены промежуточные ступени, как, например, вирусы, которые нельзя отнести ни к первой группе, ни ко второй.

Вполне возможно, что первые живые организмы были не похожи на существующие ныне. Некоторые весьма примитивные красные бактерии заключают в себе молекулы размером с вирус, которые имеют в своем составе нуклеотиды и энзимы. Эти молекулы могут вырабатывать для себя органическую пищу, используя энергию Солнца. Такое обстоятельство дает нам все основания называть их живыми созданиями, однако существовали ли столь малые организмы самостоятельно, неизвестно. Возможно, первыми живыми организмами были бактерии. Это наименьшие и наипростейшие организмы, которые несомненно можно назвать живыми существами, хотя они не принадлежат ни к растительному, ни к животному миру. На пространстве, занимаемом точкой в конце этого предложения, могла бы уместиться не одна тысяча таких бактерий или микробов.

Но, что бы собой ни представляли эти первые организмы, у них не было иного источника пищи, кроме океанического бульона, из которого они сами возникли. Все существующие ныне одноклеточные могут ассимилировать, или "пожирать", ниже организованные органические вещества. Следовательно, именно эта способность и должна была появиться у первых живых организмов прежде всего. Ввиду отсутствия кислорода для них оставался единственный способ расщеплять органическую пищу, чтобы получать энергию для выполнения своих жизненных функций, — ферментация, или брожение. При этом процессе простые молекулы, как, например, молекулы сахара, соединяются с водой и образуют двуокись углерода и некоторые кислоты, такие как алкоголь. Последние заключают в себе меньше энергии, чем первые, и эта-то разница и представляет собой энергию, используемую организмом, осуществляющим ферментацию.

Некоторые существующие ныне бактерии и дрожжи могут жить подобным образом при отсутствии кислорода. Однако ферментация- расточительный и неэффективный процесс, при котором для получения небольшого количества энергии используется значительное количество органического вещества. Отсюда следует, что первые организмы и их потомки стали "пожирать" пищу гораздо быстрее, чем она воссоздавалась неорганическими веществами. Они жили "в кредит".

Однако прежде чем запасы пищи иссякли, некоторые организмы обрели пигментную окраску, а вместе с ней — способность непосредственно использовать энергию Солнца. Сначала эта энергия шла только лишь на то, чтобы быстрее усваивать органические вещества, что еще более усугубляло пищевой дефицит. Но поскольку такая способность давала огромное преимущество перед прочими организмами, пигментированная группа обогнала в своем развитии остальных обитателей океана. Со временем эти организмы обрели новый чудесный пигмент — хлорофилл (что по-гречески означает "зеленый лист"). Это химическое вещество позволило им использовать солнечную энергию для того, чтобы самим изготавливать себе пищу из двуокиси углерода, воды и иных неорганических веществ. Такой процесс называется фотосинтезом, что означает "соединение с помощью света". Без этого процесса жизнь, какой мы ее знаем, была бы невозможна.

Первые организмы, обладающие способностью к фотосинтезу, стали родоначальниками всех видов трав, деревьев и морских водорослей. Лишь зеленые растения способны вырабатывать составные части всего живого — протеины, углеводы и жиры, — используя элементы, находящиеся в воде, почве и воздухе.

Всякое животное обязано своим существованием — прямо или косвенно — именно этим растениям.

Фотосинтез не только избавил живые организмы от необходимости зависеть от пищи, создаваемой океаном, он изменил состав земной атмосферы и дал источник энергии, необходимой для дальнейшей эволюции жизни. Когда растения производят сахар и крахмал путем сочетания углерода, извлеченного из двуокиси углерода, с водородом, находящимся в воде, в качестве отхода выделяется кислород. До возникновения растений на Земле существовало лишь ничтожное количество свободного кислорода, образовавшегося в верхних слоях атмосферы под действием ультрафиолетовых лучей, разлагавших молекулы водяного пара на водород и кислород. С появлением же растений большая часть углекислого газа, находящегося в воздухе, была поглощена и заменена кислородом. По подсчетам ученых, благодаря фотосинтезу весь кислород, находящийся в нашей атмосфере, обновляется каждые 2000 лет. Углекислый же газ, считают они, заменяется каждые 300 лет. Таким образом, весь кислород и углекислый газ, которыми мы дышим, неоднократно поглощались и снова выделялись ранее жившими организмами.