Следы былых биосфер, или Рассказ о том, как устроена биосфера и что осталось от биосфер геологического прошлого - Андрей Лапо

В-третьих, мы имеем вещество, образуемое процессами, в которых живое вещество не участвует: косное вещество, твердое, жидкое и газообразное…

Четвертая часть — это биокосное вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамические равновесные системы тех и других. Таковы вся океаническая и почти вся другая вода биосферы, нефть, почва, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль…

В-пятых, вещество, находящееся в радиоактивном распаде в форме немногих относительно прочных радиоактивных элементов… Мы здесь имеем дело с химическими элементами сложного изотопного состава, проникающими все вещество биосферы и идущими вглубь на глубину, нам неизвестную…

С другой стороны, все вещество биосферы и, по-видимому, только биосферы, проникнуто шестой формой вещества — рассеянными атомами, которые непрерывно создаются из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений…

Наконец, седьмым типом земного вещества является вещество космического происхождения…» (курсив везде Вернадского. — А. Л.).

Во второй главе книги мы рассмотрим типы вещества, распространенные в биосфере, обращая особое внимание на живое вещество.

Н. Б. Вассоевич, рассматривая классификацию типов вещества по Вернадскому, отметил, что логически она не является безупречной, так как выделенные категории вещества частично перекрывают друг друга (например, вещество космического происхождения одновременно является и косным). С другой стороны, печальный опыт человечества, приобретенный уже после смерти В. И. Вернадского, научил нас, что радиоактивные изотопы (например, стронций‑90) накапливаются живыми организмами и, следовательно, могут входить в состав как живого, так и косного вещества. Что же касается «биокосного вещества», то его нельзя рассматривать в качестве особого типа вещества, поскольку оно, по определению Вернадского, состоит из двух веществ — живого и косного. Следовательно, по своему характеру это не единое вещество, а динамическая система, что подчеркивает и сам Вернадский (этот вопрос подробнее мы рассмотрим в главе пятой).

Свою классификацию видов вещества в биосфере В. И. Вернадский строил по нескольким параметрам:

а) по характеру самого вещества (живое или косное);

б) по характеру исходного вещества (выделяются биогенное вещество и косное вещество, в образовании которого жизнь не участвует);

в) по признаку радиоактивности (выделяется вещество, находящееся в радиоактивном распаде);

г) по степени дисперсности молекулярной структуры (выделяется вещество, представленное рассеянными атомами);

д) по признаку земного или внеземного происхождения (выделяется вещество космического происхождения).

Попытаемся в матричной форме представить генетическую классификацию типов вещества биосферы. В качестве классификационных выберем три основных параметра: а) характер вещества: живое или неживое; б) градации по исходному материалу: образовавшееся из живого вещества — биогенное и образовавшееся из неживого вещества — абиогенное; в) признак земного или внеземного происхождения (табл. 1). Радиоактивность и степень дисперсности молекулярной структуры в качестве параметров классификации опускаем.

Таблица 1

Типы вещества биосферы Земли

Характер вещества Градации по исходному веществу Типы вещества земного происхождения Типы вещества внеземного происхождения Живое Биогенное ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО. Синонимы: биос, биота Неизвестно Абиогенное Неизвестно Неизвестно Неживое Биогенное БИОГЕННОЕ ВЕЩЕСТВО: а) необиогенное вещество; б) палеобиогенное вещество Синоним: органогенное вещество Неизвестно Абиогенное АБИОГЕННОЕ ВЕЩЕСТВО ЗЕМНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ. Синоним: косное вещество АБИОГЕННОЕ ВЕЩЕСТВО ВНЕЗЕМНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ. Синоним: вещество космического происхождения

Вещества земного происхождения представлены в биосфере как живым, так и неживым веществом. К живому веществу, по определению Вернадского, относятся все живые организмы биосферы. Современное живое вещество является биогенным, так как оно образуется исключительно путем размножения уже существующего живого вещества. Остановимся немного подробнее на истории исследования этого вопроса.

У Аристотеля (384—322 гг. до н. э.), «отца всех наук», не было никаких сомнений, что растения самопроизвольно возникают из земли, рыбы — из ила, черви — из гниющих трупов павших животных. Благодаря незыблемому авторитету Аристотеля, эти воззрения стали общепринятыми. В энциклопедии античного естествознания — поэме «О природе вещей» Лукреция Кара (I в. до н. э.) — можно прочитать, например, следующие строки о гниющих веществах:

…как только они загнивать начинают, от влагиТотчас в них черви являются, ибо материи тельцаВследствие новых условий, меняя свой старый порядок,Так сочетаются, что из них твари живые родятся…

В научных трактатах XVI в. всерьез доказывалось, что утки зарождаются из дубовых досок разбитых кораблей, а казарки — из листьев, падающих в воду. Приводились даже рисунки, иллюстрирующие различные фазы этих превращений.

Противоположный тезис — «Все живое из живого» — Вернадский называл «принципом Реди». Франческо Реди (1626—1697) — натуралист, врач и поэт, который работал во Флоренции и в 1668 г. поставил знаменитый эксперимент, вошедший в историю науки. Он поместил в восемь сосудов по куску свежего сырого мяса, причем четыре сосуда запечатал, а четыре оставил открытыми. Мухи могли садиться на мясо только в открытых сосудах, и именно там появились «черви» (личинки мух). Затем Реди повторил эксперимент, не запечатывая сосуды, а только накрыв их марлей от мух. И при свободном доступе воздуха в сосудах, закрытых марлей, личинки не появлялись. Реди сделал справедливое заключение, что личинки возникают не сами по себе, а развиваются из яичек, которые ранее отложили туда мухи. За свои взгляды Реди в 1674 г. был обвинен в ереси — ведь его вывод вступал в противоречие не только с Аристотелем, но и с самим «Священным писанием», где есть упоминание о самозарождении пчелиного роя в туше издохшего льва. Франческо Реди, однако, от своих взглядов не отступился — мужества вообще ему было не занимать. Рассказывают, например, что однажды, чтобы доказать безвредность слюны и желчи гадюки, он выпил их в присутствии свидетелей (в числе которых находился герцог Тосканы).

Реди опередил свое время на столетия: гипотеза самозарождения, несмотря на явную свою нелепость, еще долго имела своих приверженцев. В нее верил Ж.‑Б. Ламарк, который в своей «Философии зоологии» (1803) посвятил абиогенезу особую главу. «Природа всегда творит», — писал он. А в середине XIX в. ученые были уверены, что они нашли, наконец, первичный белок, появляющийся путем самозарождения. Его «установили» в пробах глубоководных океанских илов, больше десяти лет хранившихся в крепком растворе спирта, и назвали «батибиусом». Однако экспедиция на «Челенджере», продолжавшаяся в течение трех с половиной лет начиная с 1872 г., безуспешно искала батибиус в океанских глубинах. Отрезвление наступило, когда сделали химический анализ батибиуса. Он оказался… гипсом, образовавшимся при длительном взаимодействии илов со спиртом.

Окончательное экспериментальное доказательство невозможности самозарождения жизни на примере бактерий было получено лишь через 200 лет после Реди великим французским ученым Луи Пастером (1822—1895) в серии классических опытов 1860—1861 гг.

«Принцип Реди» Вернадский не считал абсолютным. В статье «Об условиях появления жизни на Земле» Вернадский писал: «Принцип Реди не отрицает абиогенеза, он только указывает пределы, в которых абиогенез отсутствует. Возможны такие условия в земной истории, когда не было биосферы и существовали на земной коре физико-химические явления или состояния, которые в ней сейчас отсутствуют и которые необходимы для абиогенеза»[27].

Присутствующее в биосфере неживое вещество может быть как биогенным, так и абиогенным. Биогенное вещество создано в результате жизнедеятельности организмов. Сюда относятся остатки отмерших организмов, продукты их линьки и опада: хитиновые покровы членистоногих, выпавшие волосы и зубы млекопитающих, сброшенные рога оленей, теряемые по тем или иным причинам перья птиц, опадающие листья (а в некоторых случаях — и кора) деревьев, созревшие и отделившиеся от растения плоды, их пыльца и т. д. Масса их может быть очень значительна: например, речной рак за 20 лет своей жизни сбрасывает 50 панцирей; у древесных растений доля мертвого органического вещества (опада) к концу жизни превышает вес живого вещества в 3—4 раза.