Александр Вологдин - Земля и жизнь

Мы остановились на вопросе об автотрофных микроорганизмах потому, что эти формы жизни наименее требовательны к обстановке. Для них нужна в основном углекислота как ростовый материал и различные минеральные вещества при наличии слабо связанного или свободного кислорода или без него. Древняя среда жизни содержала огромное многообразие необходимых для них закисных минеральных соединений и являлась, таким образом, средоточием доступнейших для организмов источником энергии. Химический процесс преобразования этих закисей поэтому легко и естественно стал биологическим. Энергия геохимических реакций стала энергетической базой жизни.

Данные геологии показывают наличие в древнейших осадочных толщах докембрия скоплений сульфидов в виде пирита, марказита, свинцового блеска и т. д. Нами установлено обильное развитие бактериальных микроструктур у многих кремнисто-железистых сланцев и железных руд, в частности докембрийских. Напрашивается единственно возможный вывод, что древнейшими формами жизни на Земле были по преимуществу именно группы автотрофных бактерий и одноклеточные водоросли. Они играли важную роль не только в преобразовании минеральных веществ, но и в накоплении высокомолекулярных углеродных соединений, затем ставших питательной средой для развития гетеротрофных бактерий и предков других групп организмов.

Геохимические реакции в первичной биосфере Земли шли при несомненном участии фотосинтезирующих бактерий и простейших представителей растительного мира. Клетки этих организмов, развиваясь с помощью поступавшей извне лучистой энергии, должны были располагать зеленым веществом типа хлорофилла и рядом ферментов для удаления продуктов фотосинтеза.

Возникновение хлорофилла в ходе эволюции было закладкой нового типа живого вещества биосферы - всего мира растений.

Мир растений оказался мощным геологическим фактором, способным высвобождать кислород, выделять его в атмосферу и воду, а также накапливать в биосфере органическое вещество, частью захоронявшееся в осадочных отложениях. Искусственное получение в 1961 г. путем синтеза вещества феофорбида, почти соответствующего хлорофиллу, явилось новым достижением в области изучения строения органических веществ и истории их развития.

Наиболее вероятным временем возникновения на Земле процессов синтеза органических веществ с помощью ультрафиолетовых лучей Солнца и электрических разрядов атмосферы был этап перехода от катархея к архейской эре истории нашей планеты. Это было временем возникновения массы первичного живого вещества, чему способствовали вода в жидкой фазе и запас сложных углеродных соединений.

В течение тысячелетий передовые умы человечества бьются над вопросами, что такое материя, каково ее строение. Появление атомистического представления о строении материи, горячим сторонником которого был М. В. Ломоносов, стало важным этапом в развитии знаний. Так, М. В. Ломоносов видел проявление атомного строения вещества в их свойстве нагреваться. Он считал, что теплота - это не что иное, как движение мельчайших частиц тела, а степень нагрева зависит от скорости движения частиц. Открытие и изучение химических элементов показало, что вещества бывают простые и сложные и что имеются возможности разложить одни вещества, получая при этом другие, более простые. Постепенно были открыты химические законы, в частности закон постоянства состава химического соединения, открыто молекулярное строение веществ. При этом доказано, что свойства элементов находятся в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов, от величины атомных весов элементов.

Развитие идей Д. И. Менделеева, открытие ряда новых элементов с предсказанными свойствами, открытие электронной структуры атомов Э. Резерфордом и Н. Бором привели к установлению единой природы всех химических элементов. Затем были вычислены размеры электронов, определен состав ядер, и новая физика научилась превращать одни элементы в другие.

Развитие материалистической мысли и создание К. Марксом и Ф. Энгельсом диалектического материализма привело к идее развития, к идее непрерывного обновления всего существующего. Диалектический материализм считает способность к развитию неотъемлемым свойством материи. Материалистическое миропонимание приводит нас к идее вечной и неизменной первоосновы всех вещей, к идее существования предметов и явлений объективно, т. е. независимо от нашего сознания. В. И. Ленин писал, что материя есть объективная реальность, данная нам во в ощущении. Основной причиной того, что материя действует на чувства, является то, что она находится в движении.

Открытие радия и радиоактивности необычайно обогатило физику и химию, вплотную приблизив человечество к пониманию вещества Земли. Ядерная физика еще развивается на этой основе и не сказала своего последнего слова, тем не менее она привела к учению об изотопах в природе и позволила в содружестве с химией, биохимией и геохимией подойти к пониманию сущности связей между элементами мертвой и живой природы, а также внутри этих двух категорий веществ.

В свете новых взглядов на живое вещество природы основным моментом оказывается понятие об энергетической стороне явлений жизни.

В. И. Вернадский считал, что вся биосфера, во всех ее формах находится в непрерывном движении. Температура свободной тропосферы (нижней, охватываемой жизнью зоны атмосферы Земли) кверху понижается, температура гидросферы понижается книзу, температура литосферы (верхнего слоя земной коры) постепенно повышается с глубиной. В тропосфере азот и кислород находятся в определенном соотношении. Под землей быстро исчезает кислород и существует "кислородная поверхность", ниже которой располагается азотная подземная атмосфера.

Вещество биосферы В. И. Вернадский делил прежде всего на две крупные категории: "живое" вещество (совокупность всех живых организмов), богатое действенной энергией, и "косное", действенная радиоактивная и химическая энергия которого в подавляющей ее массе, в ходе исторического времени, ничтожна. Живое вещество охватывает и перестраивает все химические процессы биосферы. В. И. Вернадский поэтому считал, что "живое вещество есть самая мощная геологическая сила биосферы, растущая с ходом времени (разрядка моя - А. В.). Оно не случайно и независимо от нее, в ней живет, она есть проявление физико-химической организованности биосферы".

Обратимся к рассмотрению тех химических элементов, которые являются общими как для живого вещества природы, так и для косного. Эти общие элементы, поскольку они являются основными компонентами веществ - носителей жизни, называются биофильными. Их не так много, хотя вообще в состав живых тел входит много десятков других элементов, но обычно в ничтожных количествах.