Причина времени - Аксенов Геннадий Петрович

За последние полвека удивительные способности литотрофов открывалась учеными следующего поколения множество раз и ныне оказалось, что обнаружены целые континенты, гигантские невидимые миры хемосинтезирующих организмов, миры, не укладывающиеся в обычные биологические представления, которые все насквозь пронизаны идеей эволюции. Как и указывал Вернадский, стоит обратить внимание на то, что эти организмы не эволюционирующие и, следовательно, не умирающие. Они длятся в течение несметного количества лет, размножаясь с гигантской скоростью, стандарты смены поколений которой Вернадский и принимал за единицу биологического времени. Причем, как теперь выяснилось, отсутствие эволюции данных организмов с лихвой восполняется разнообразием возможностей экологического поведения литотрофов.

Это доказал один из ведущих наших микробиологов, заведующий отделом микробных сообществ Института микробиологии Академии наук академик Г.А. Заварзин. В своих исследованиях он придает большое значение тому основному методу, который открыл С.Н. Виноградский, а именно методу элективных (избирательных) культур. Метод эффективный, и более того, исключительно показательный, наталкивающий на общую идею. В работе с бактериями Сергей Виноградский материализовал принцип отбора Дарвина. Он сначала находит питательный субстрат, а организм появляется сам, обязательно находится, а затем ученый выделяет его культуру. Таким образом, утверждает Г.А. Заварзин, открытие Виноградского и явилось следствием нового, имеющего принципиальное значение для микробиологии подхода элективности: сначала надо представить себе экологическую нишу, в которой может жить организм, представить себе способ питания его, а затем он обнаружится, разумеется, при достаточной технике и навыках работы с культурами. Таким способом, Сергей Виноградский сделал свои принципиальные открытия уже не в чистой микробиологии, а на границе ее с экологией, то есть в той же сфере, что и Вернадский, в области раздела сред. (Виноградский, 1952; Заварзин, 1986, № 2, с. 71 - 85). И явилось, в сущности, не открытие организма, а целого набора новых наук, прежде всего экологической микробиологии.

Метод элективных культур привел к впечатляющим результатам в исследовании хемосинтезирующих организмов. Оказалось, говорит Г.А. Заварзин, что если представить себе на основании знания минералогии, что в данном месте имеется некоторое количество энергии, которое можно извлечь биологическим путем с помощью окислительно-восстановительной реакции, значит в данном месте может быть какой-то организм, который этим и занимается. Выходит, мы вначале можем логически определить набор диагнозов, возможностей, содержащихся в данном геоценозе для микроскопических организмов. Ученый подсчитал, что насчитывается 378 признаков или возможностей для 13 групп организмов. Всевозможные перестановки из этого количества признаков и групп дают уже “логическое поле возможностей”, насчитывающее 2 с половиной миллиона экологических ниш, если исключить логически несовместимые. И в каждом “узле”, точке пересечения признаков организма со способами его питания должен находится вид микроорганизмов. Новые открытые их виды попадают в эту сеть пространства “логических возможностей”. (Заварзин, 1974). Выходит, то представление об эволюции, которое мы воспринимаем в школе и привычно культивируем всю жизнь, существенно, наполовину неполно. Хемосинтетики дополняют весь мир живого до целого. И во всем противоречат большим организмам.

При удивительной морфологической бедности, внешней одинаковости этих организмов они поразительно разнообразны в питании, как мы видели, у них 2, 5 миллиона возможностей. При переходе к многоклеточным организмам совсем наоборот: растет морфологическое разнообразие, но сужается пространство логических возможностей. Эволюция движется путем закрытия экологических ниш, как бы понуждая организмы к физиологическим изобретениям вплоть до развития головного мозга, или цефализации. (Нет, недаром Бергсон назвал свой главный труд “Творческая эволюция”!). Таким образом, с точки зрения экологии микроорганизмов увеличение физиологического богатства организмов обесценивается вырождением “пространства логических возможностей” или обеднения экологического их поведения, и наоборот, видовая бедность компенсируется богатством пищевого присвоения. Проигрываем в силе – выигрываем в расстоянии. 2,5 миллиона экологических ниш “обмениваются” на 2,5 миллиона видов, насчитываемых в современной систематике.

Вот почему так опередивший свое время Вернадский остался непонятен со своим непривычным выражением “монолит жизни”, с помощью которого он пытался выразить мысль о прочном единстве жизни. Неоднократно он указывал на недостаточность представления об изменчивости, и считал неизмеримо более важным для себя продолжить поиски старых натуралистов и настойчиво выяснять пределы сохранения жизни, устойчивость поля жизни, которые нельзя понять на путях биологических, физиологических закономерностей, а только рассматривая организм в единстве со средой, которая является произведением биоты. Эволюция внешне заключается не только в наращивании физиологических изменений, а смысл ее в решении задачи: как при изменениях обеспечить прежнюю устойчивость жизни. Существенны невидимые нити, ткущие совсем иной тип эволюции, о котором он впервые догадался: изменение всего поля жизни вместе со своей внешней средой, эволюция всей геологической оболочки. Представление о недавнем возникновении жизни из инертной материи с этой точки зрения не имеет никаких аргументов в свою защиту, оно попросту ненаучно. Весь огромный земной шар, все его оболочки, атмосфера, гидро- и литосфера и далее – гранитная, базальтовая и другие слои есть минеральное тело жизни, скелет биосферы. (44). Литотрофные, то есть питающиеся минералами хемосинтетические сообщества организмов, сопряженные с другими сообществами, о существовании которых во времена Дарвина ничего не знали, располагаются в каждом логическом узелке – энергетическом центре биосферы. Все газы, все минералы, все растворы, все более или менее сложные образования биосферы есть произведения ЖВ.

Исследования экологической роли мельчайших организмов – литотрофов показали необозримое поле их жизнедеятельности. Там действует “постулат Бейеринка”, сформулированный одним из основателей микробиологии Мартином Бейеринком: “Бактерии развиваются повсюду, где есть условия для этого развития”. (Заварзин, 1979, с 5). Из этого правила, собственно говоря, и развивается учение об экологическом “пространстве логических возможностей” микроорганизмов, занимающих все мыслимые ниши.

Таким образом, те представления об эволюции, которые сложились в биологии со времен Дарвина, требуют приведения их в соответствие с принципами биосферы Вернадского, подтверждаемыми современной экологией микроорганизмов. Основной порок “школьной эволюции” заключается в мысли о примитивности живых существ и о развитии их от простых до сложных. Ведя отсчет от человека, как вершины эволюции, мы вглядываемся в геологическое прошлое, населенное как бы все менее совершенными организмами, примитивными, вымершими, не сумевшими приспособиться.

Но сведение эволюции на творчество форм важно, но недостаточно. В более общем проблемном поле, на границах наук, хотя бы в просторах биогеохимии или даже экологии, мы увидим, что эволюция предстанет существенно иначе: уменьшением “пространства логических возможностей” от бактерий до человека, идущее в течение 0,7 миллиарда лет. С экологической точки зрения все это время шло стремительное закрытие экологических ниш, то есть специализация организмов в своих узких экологических рамках и стремительная дифференциация. Недаром Бергсон считал приспособление не прогрессом, а ровно наоборот, затуханием “e lan vital” в пределах данного вида. Любое приспособление есть тупик, отвлечение, окончание жизненного порыва и творческого изобретения нового, превращение данной ветви прогрессивного восхождения организмов в боковую.

Развитие микробиологии, совпавшее в ее экологическом отделе с идеологической основой биогеохимии, показало, что в целом могущество жизни в прошлом не уменьшалось, во всяком случае в масштабах вовлечения в орбиту жизнедеятельности инертных масс. Дело даже не в том, что на уровне микроорганизмов в гигантской степени возрастает количество экологических ниш, как мы видели, до 2,5 миллионов, следовательно, возможно именно столько способов взаимодействия живой и неживой природы, доказывающей мысль Вернадского о производности неживого из живого и ни на минуту не прекращающемся контроле живого мира над инертной материей, контроле над планетой. Дело и в другом: не уменьшение могущества жизни мы можем наблюдать с одной стороны и как биологическое творчество, как проявляющееся в огромном количестве форм жизни, а с другой стороны, как геологические результаты жизнедеятельности бактерий. В геологическом прошлом мы видим по мере движения вглубь по пластам увеличение их мощности. Хотя на суше нигде нельзя найти сплошного, как бы эталонного геологического разреза от археозоя до антропогена, включающего все геологические периоды, но по сопоставлению слоев из разных ареалов видно закономерное уменьшение каменной результативности жизнедеятельности: от многокилометровых толщ базальта (не относимых пока к биогенным слоям) и гранита ( в отношении которого гипотеза Вернадского об их биогенном происхождении теперь уже стала общим местом) до антропогенного культурного слоя в несколько метров. В геологическом прошлом во всех пластах, в которых есть нарушение равновесия среднего содержания какого-либо элемента, которые мы квалифицируем обычно как залежи полезных ископаемых, отлагаются могучие толщи аномалий, распространяющиеся на тысячи иногда километров. Так, например, повышенное содержание марганца в Чиатурском бассейне или железа в Курской магнитной аномалии есть результат жизнедеятельности определенного вида бактерий.