Александр Вологдин - Земля и жизнь

Когда исследователи задумываются над первичной формой и первичным носителем жизни, первым комочком органического вещества, приобретшего способность к размножению, то возникают представления или о бактериях, или о иных организмах, с той или иной поправкой на "древность" таких существ. Естественно, какую бы группу современных микроорганизмов мы не взяли под наблюдения как модель первых организмов, мы не можем упускать из виду их длительной эволюции, длительного приспосабливания к средам обитания с совершенствованием в процессе отбора функций клеточного вещества.

Микробиологией изучено огромное разнообразие бактерий, которые еще не так давно считались самыми мелкими представителями жизни на Земле. Несколько десятилетий назад были обнаружены еще более мелкие элементы, невидимые в самые лучшие микроскопы, которые были названы вирусами. Свойства и химический состав многих вирусов в настоящее время раскрыты и хорошо изучены. По-видимому, все вирусы способны развиваться только в живых клетках организмов растительных и животных или в культурах их тканей.

Еще одна группа мельчайших организмов, которая по размерам укладывается между бактериями и вирусами, а по свойствам близка к бактериям - это так называемые микоплазмы, микроорганизмы, способные жить и развиваться как в организмах, так и вне их. Способность некоторых из них жить в сточных водах и почвах на продуктах разложения растений и животных показывает, что среди них есть и сапрофиты, т. е. организмы, использующие для своей жизнедеятельности готовый углерод из органических остатков.

Вероятно, исследователям предстоит еще много поработать над современными микоплазмами. То, что известно о них теперь, указывает на сильное морфологическое непостоянство - пластичность, а также большую эластичность их клеток, лишенных ригидной клеточной оболочки. Микоплазмы оказываются "голыми", тогда как бактерии имеют хорошо развитую клеточную оболочку. Клетки микоплазм это нити и шаровидные сгустки протоплазмы, которые способны менять форму в процессе развития микоплазм. Нить может затем переходить в цепочку округлых телец. Клеточное ядро имеется. Размножение осуществляется делением, или материнская клетка распадается на массу мелких дочерних телец.

Основное питание современных микоплазм - белковые вещества кровяной сыворотки, холестерин. Сами они, оказывается, неспособны синтезировать многие органические вещества, в которых нуждаются. Но ведь микоплазмы - продукт длительной эволюции. Какими они были в геологическом прошлом? Н. Г. Холодный дал им название "пробионтов", т. е. еще "не вполне организмов" и приписывал им проявление высокой приспособляемости, "пластичности" при изменениях условий обитания. "Толчковые" изменения условий среды, уничтожая одних пробионтов, способствовали подъему на более высокий уровень эволюции других с превращением их в подлинно живые существа - "археобионты".

Жизненные проявления у клетки организма зависят от физико-химического состояния ее веществ, характеризуемых в особенности концентрацией в них свободных водородных ионов - так называемой величиной рН. От рН зависят вязкость белков, осмотическое давление, способность набухания, поверхностное натяжение и т. д. Поэтому считают, что соответствующий рН является и необходимым условием и причиной жизнедеятельности клеток. Различия в величине рН, несомненно, объясняются составом веществ клетки, так как по существу химический состав клетки или организма в целом является признаком устойчивым, признаком систематического значения. Можно сделать вывод, что осуществление жизненных процессов в первичном сгустке белкового вещества связано с рН, обусловившим возникновение процесса обмена вещества со средой, т. е. жизни.

Первичные организмы, естественно, могли не иметь оболочки, могли быть пластичными в виде сгустка протоплазмы и при размножении делиться на две или на большее число дочерних частиц. Они могли питаться рассеянным в природе органическим веществом, вследствие чего должны были быть сходными с современными микоплазмами. Именно отсутствие оболочки и пластичность тел организмов типа микоплазм могли быть основой бурной эволюции, которую прошла жизнь в ходе геологической истории Земли. От микоплазм могли произойти бактериальная клетка и одноклеточный животный или растительный организм, питанием для которых могли служить минеральноорганические среды.

Отметим, что понятия "окисление" и "восстановление" связываются с получением элементов положительного заряда (отдача отрицательного электрона) или с получением отрицательного заряда (получение отрицательного электрона). Ранее окислением называли только присоединение кислорода. Действительно, в природе веществом, которое дает положительный заряд (отнимает электрон), часто является кислород, тогда как водород - восстановитель, так как он дает отрицательный электрон. Но в современном понятии окислением является не только присоединение кислорода, но и отдача водорода, отдача электрона без участия водорода или кислорода. При этом водород, потерявший электрон, является восстановленным, получивший электрон - окисленным.

Вещественная основа жизнедеятельности организмов создается производством и воспроизводством ими различных белковых соединений, в основном представляющих собой так называемые ферменты, белковые тела, которые вызывают процессы обмена веществ, характеризующие жизнь. Необходимо постоянное образование новых запасов таких тел в организме, чтобы он мог существовать и развиваться. Изменение в составе ферментов способно изменять свойства организмов, придавать им новые признаки.

Химия белковых тел в настоящее время располагает возможностями анализа белковых тел клеток организмов, которые представляют собой смесь весьма многочисленных различно построенных белковых соединений, выполняющих определенные функции. Белковые тела, это сложные, гигантские по сравнению с молекулами, известными неорганической химии, молекулы, в образовании которых принимают участие сотни более простых органических веществ - аминокислот. Предполагается, что из 25 типов различных аминокислот в разных качественных и количественных сочетаниях друг с другом можно получать бесчисленное множество самых разнообразных белковых тел с разнообразными свойствами. Установлена последовательность, с которой образуются такие вещества.

Всюду и везде, где на Земле проявляется жизнь, идет преобразование веществ под влиянием энергии, выделяемой внутри организмов или получаемой ими извне. В первом случае происходит превращение одних минеральных или органических веществ в другие, причем выделяется тепловая или химическая энергия, используемая организмом для его роста и размножения. Во втором случае организм должен располагать каким-то органом, который является "ловушкой" для энергии, поступающей извне. Это имеет место у некоторых бактерий и у всех растений, от самых низших до самых высших представителей. Этими "ловушками" у них являются вещества хлорофильного ряда - так называемые хлоропласты.