Александр Вологдин - Земля и жизнь

Говоря об организмах как древнейших, так и современных, мы не можем не коснуться связи между содержанием и формой. При этом в понятие содержания входят представления о внутренних источниках единства, целостности и развития части материи с совокупностью свойственных ей процессов. В сгустке живой материи содержание - это все биологические, физические и химические процессы, а форма - та организация, которая обеспечивает взаимодействие этих внутренних процессов и связь их с внешними условиями среды. Содержание обладает собственным движением, тогда как форма имеет относительную самостоятельность. Содержание заключает в себе возможность беспредельного развития, тогда как форма его ограничивает.

Развитие организмов выражается и обусловливается повторяющимися в определенном порядке формообразовательными процессами в виде бесконечных циклов. Наиболее простые формы развиваются в более сложные или приобретают при тех же формах и размерах более сложные функции (современные бактерии).

Геологические материалы, в частности образование осадочных горных пород, способны давать существенные указания на характеристику водных сред геологического прошлого. Минералы, образовавшиеся одновременно с отложением осадков на дне древних бассейнов, способны давать исчерпывающие указания на условия среды осаждения. Чаще всего это были щелочные и восстановительные среды; в придонной зоне, в ее "бактериальной" пленке, кислород обычно был израсходован в результате деятельности аэробных (потребляющих кислород) бактерий. Особенно важно, что геологи находят под позднее отложившимися осадками "коры выветривания" продукты разрушения горных пород, относящиеся к разным моментам геологической истории Земли. Оказывается, что древнейшие такие "коры" не несут признаков развития окислительных процессов.

Отложение осадочных железных руд при участии железобактерий, происходящее в современности только на площадях суши, в условиях кислых аэробных сред в течение всего докембрия происходило в бассейнах морского типа. Это указывает на их тогда еще низкую засоленность и близость по свойствам к водам суши. Для бассейнов докембрия было свойственно также огромное развитие водорослей, которые их исследователям - палеоальгологами признаются за пресноводные. Таким образом, мы имеем теперь много "ключей" для разгадки особенностей древней биосферы Земли, которые использовали пока еще недостаточно.

Считаясь с признанием большинством исследователей первичной среды жизни как среды восстановительной, первые проявления жизни следует представлять подчиненными этому фактору. Так, некоторые микробиологи, задумывающиеся над путями эволюции обмена веществ, обращают внимание на тип бактерий, способных фотоассимилировать угольную кислоту в условиях анаэробной среды, как это осуществляется, в частности, современными пурпурными и зелеными серобактериями. Эта форма обмена к тому же является самой примитивной. Она оказывается типично автотрофной. В. Н. Шапошников полагает, что от такого типа обмена легко перекинуть мостик к типичному гетеротрофному питанию, через гетеротрофную ассимиляцию несеропурпурных микроорганизмов, которые развиваются на свету за счет органических веществ.

Из углеродных соединений первичная среда жизни имела углекислоту и углеводороды, в основном метан, и продукты их соединения с водой в условиях почти полного отсутствия свободного кислорода.

Теория А. И. Опарина прекрасно поясняет ход процесса уплотнения молекул органического вещества химическим путем и механизм деятельности коацерватных капель, которые должны были слагаться из органических веществ типа белковых. Причиной возникновения жизни в первичных сгустках белковых веществ могло быть только одно - осуществление в них химических реакций за счет вещества среды, поступавшего через граничную пленку, с выделением при этом энергии, если она не поступала извне. Оба эти пути равно могли иметь место с самого начала проявления жизни на Земле.

Первыми возникли скорее всего автотрофы, так как их структура проще, а энергетический эффект, даже у современных их представителей, значительно ниже, чем у гетеротрофов. Формы типа гнилостных бактерий тогда отсутствовали, что прекрасно доказывается относительно высокой сохранностью даже следов клеточного строения у многих ископаемых представителей древнейших водорослей и других организмов. Только появление древнейших животных могло стимулировать развитие групп гетеротрофных - болезнетворных микроорганизмов паразитического, или сапрофитного, характера.

Различные автотрофные микроорганизмы, как известно, способны в природе образовывать разнообразные минеральные вещества. Из аммиака нитрофицирующие бактерии в природе образуют нитраты - соль азотной кислоты. Тионовые (серные) бактерии обладают способностью из элементарной серы производить серную кислоту.

В анаэробных - бескислородных - условиях некоторые автотрофные бактерии способны восстанавливать сульфаты до сульфидов, используя при этом молекулярный водород. В озерах и реках автотрофные фотосинтезирующие бактерии в анаэробной обстановке могут окислять сероводород до серы, а затем до серной кислоты, при этом могут создаваться местные скопления серы.

Например, в одном небольшом озере в Киренаике ежегодно накапливается около 100 т элементарной соли. Очень интересно, что микроорганизмы предпочтительно накапливают один из изотопов серы - серу-32. Изотопный анализ древних залежей серы, начиная с докембрия, показал повышенное содержание в них этого изотопа. Значит в их образовании сыграли роль микроорганизмы.

Современные автотрофные микроорганизмы осуществляют широкий круг природных процессов, где их "работа" оказывается то полезной для человека (образование месторождений серы тионовыми и серными бактериями), то вредной (разрушение бетона и кирпича при участии тионовых бактерий). Иногда они закупоривают железные трубы отложениями гидрата окиси железа, усиливают или осуществляют целиком коррозию металлических конструкций.

Современные автотрофные микроорганизмы, по данным микробиологов, характеризуются весьма сложным составом ферментов.

Первичные автотрофы не могли походить в этом отношении на их потомков, хотя в общем характер их биогеохимической деятельности остался тем же. Между теми и другими прошел длительный этап биохимического развития. Коренным образом изменилась и сама среда их существования. Следует полагать, что деятельности первичных форм жизни существенно помогала та среда, которая их породила и что ход эволюции организмов является проявлением саморазвития их вещества, с развитием свойств новых, с изменением при этом и требований к среде обитания. Поэтому древнейшие автотрофы должны быть сходны с современными лишь отчасти.