Взгляды на происхождение жизни и ее развитие

Процесс возникновения мутаций  поддерживает очень высокую степень  генетической разнородности природных  популяций. Но, выполняя роль “поставщика” элементарного материала, сам мутационный  процесс не направляет ход эволюционных изменений, он обладает вероятностным, статистическим характером.

Закономерности эволюции находят свое выражение в жизни  отдельного индивида, но движущие силы эволюции содержатся внутри системы  индивидов, в данном случае популяции. Разрешение противоречий популяции  служит основой всей эволюции и при  этом определяет преобразование организма  как составной части популяции. Отношения между организмами  в популяции носят сложный  характер. Их изучение затрудняется тем, что помимо внутрипопуляционных  взаимодействий организмы испытывают влияние со стороны других популяций, других видов и еще шире - условий  окружающей среды.

3. Теория самопроизвольного  зарождения 

Религиозные учения всех времен и всех народов приписывали обычно появление жизни тому или другому  творческому акту божества. Весьма наивно решали этот вопрос и первые исследователи природы. Даже для  такого выдающегося ума древности, каким являлся Аристотель, принять  представление о том, что животные - черви, насекомые и даже рыбы - могли  возникнуть из ила, не представляло особых затруднений. Напротив, этот философ  утверждал, что всякое сухое тело, становясь влажным, и, наоборот, всякое мокрое тело, становясь сухим, родят  животных.

Авторитет Аристотеля имел исключительное влияние на воззрения  средневековых ученых. Мнение этого  философа в их умах причудливо переплеталось  с учением отцов церкви, зачастую давая нелепые и даже смешные на современный взгляд представления. Приготовление живого человека или его подобия, “гомункулуса”, в колбе, при помощи смешения и перегонки различных химических веществ, считалось в средние века хотя и весьма трудным и беззаконным, но, без сомнения, выполнимым делом. Получение же животных из неживых материалов представлялось ученым того времени настолько простым и обычным, что известный алхимик и врач Ван-Гельмонт прямо дает рецепт, следуя которому можно искусственно приготовить мышей, покрывая сосуд с зерном мокрыми и грязными тряпками.

Ряд сочинений, принадлежащих  к XVI и XVII вв., подробно описывает превращение  воды, камней и других неодушевленных предметов в пресмыкающихся, птиц и зверей. Гриндель фон Ах даже приводит изображение лягушек, образующихся из майской росы, а Альдрованд дает рисунки, показывающие, каким образом  птицы и насекомые родятся  из веток и плодов деревьев.

Чем дальше развивалось естествознание, чем большее значение в деле познания природы приобретали точное наблюдение и опыт, а не одни только рассуждения  и мудрствования, тем более сужалась область применения теории самопроизвольного  зарождения. Уже в половине XVII в. доктор Реди простыми опытами доказал  неосновательность мнений о самозарождении червей в гниющем мясе. Он покрывал мясо легкой кисеей и таким образом  преграждал доступ к нему мухам, из яиц которых развиваются черви. При этом мясо загнивало, но образования  червей никогда не происходило. Так  же просто было опровергнуто мнение о  самозарождении насекомых.

Таким образом, относительно живых существ, видимых простым  глазом, предположение о самозарождении оказалось несостоятельным. Но в  конце XVII в. Кирхером и Левенгуком был  открыт мир мельчайших существ, невидимых  простым глазом и различимых только в микроскоп. Этих “мельчайших живых  зверьков” (так Левенгук называл  открытые им бактерии и инфузории) можно  было обнаружить всюду, где только происходило  гниение, в долго стоявших отварах  и Застоях растений, в гниющем  мясе, бульоне, в кислом молоке, в  испражнениях, в зубном налете. “В моем рту,- писал Левенгук,- их (микробов) больше, чем людей в соединенном  королевстве”. Стоит только поставить  на некоторое время в теплое место  скоропортящиеся и легко загнивающие  вещества, как в них сейчас же развиваются микроскопические живые  существа, которых раньше там не было. Откуда же эти существа берутся? Неужели же они произошли из зародышей, случайно попавших в гниющую жидкость? Сколько, значит, должно быть повсюду этих зародышей! Невольно являлась мысль, что именно здесь, в гниющих отварах и настоях и происходит самозарождение живых микробов из неживой материи. Это мнение в середине XVIII в. получило сильное подтверждение в опытах шотландского священника Нидхэма. Нидхэм брал мясной бульон или отвары растительных веществ, помещал их в плотно закрывающиеся сосуды и короткое время кипятил. При этом, по мнению Нидхэма, должны были погибнуть все зародыши, новые же не могли попасть извне, так как сосуды были плотно закрыты. Тем не менее, спустя некоторое время в жидкостях появлялись микробы. Отсюда указанный ученый делал вывод, что он присутствует при явлении самозарождения.

Однако против этого мнения выступил другой ученый, итальянец  Спалланцани. Повторяя опыты Нидхэма, он убедился, что более продолжительное  нагревание сосудов, содержащих органические жидкости, совершенно их обеспложивает. Между представителями двух противоположных  взглядов разгорелся ожесточенный спор. Спалланцани доказывал, что жидкости в опытах Нидхэма не были достаточно прогреты и там оставались зародыши живых существ. На это Нидхэм возражал, что не он нагревал жидкости слишком  мало, а, наоборот, Спалланцани нагревал их слишком много и таким грубым приемом разрушал “зарождающую силу”  органических настоев, которая очень  капризна и непостоянна.

Таким образом, каждый из спорящих остался при своем мнении, и  вопрос о самозарождении микробов в  гниющих жидкостях не был разрешен ни в ту, ни в другую сторону в  течение целого столетия. За это  время было сделано немало попыток  опытным путем доказать или опровергнуть самозарождение, но ни одна из них не привела к определенным результатам. Вопрос запутывался все больше и  больше, и только в половине XIX в. он был окончательно разрешен благодаря  блестящим исследованиям гениального  французского ученого Пастера.

Пастер прежде всего доказал  крайне широкое распространение  микроорганизмов. Рядом опытов он показал, что всюду, а в особенности  около человеческого жилья, в  воздухе носятся мельчайшие зародыши. Они так легки, что свободно плавают  в воздухе, лишь очень медленно и  постепенно опускаясь на землю.

Таинственное появление  микроорганизмов в опытах предыдущих исследователей Пастер объяснял или  неполным обеспложиванием среды, или  недостаточной защитой жидкостей  от проникновения зародышей. Если тщательно  прокипятить содержимое колбы и  затем предохранять его от зародышей, которые могли бы попасть с притекающим в колбу воздухом, то в ста случаях из ста загнивания жидкости и образования микробов не происходит.

Для обеспложивания притекающего в колбу воздуха Пастер применял самые разнообразные приемы: он или  прокаливал воздух в стеклянных и  металлических трубках, или защищал  горло колбы ватной пробкой, в  которой задерживаются все мельчайшие частицы, взвешенные в воздухе, или, наконец, пропускал воздух через  тонкую стеклянную трубку, изогнутую  в виде буквы S,- в этом случае все  зародыши механически задерживались  на влажных поверхностях изгибов  трубки. Всюду, где защита была в  достаточной степени надежной, появление  микробов в жидкости не наблюдалось. Но, может быть, продолжительное  нагревание химически изменило среду  и сделало ее непригодной для  поддержания жизни? Пастер легко  опроверг и это возражение. Он бросал в обеспложенную нагреванием  жидкость ватную пробку, через которую  пропускался воздух и которая, следовательно, содержала зародышей,- жидкость быстро загнивала. Следовательно, прокипяченные  настои являются вполне подходящей почвой для развития микробов. Это развитие не происходит только потому, что нет  зародыша. Как только зародыш попадает в жидкость, так сейчас же он прорастает и дает пышный урожай.

Опыты Пастера с несомненностью показали, что самозарождения микробов в органических настоях не происходит. Все живые организмы развиваются  из зародышей, т. е. берут свое начало от других живых существ. Но каким  же образом появились первые живые  существа? Как зародилась на Земле  жизнь?

Теория панспермии

Пастера справедливо считают  отцом науки о простейших организмах - микробиологии. Благодаря его работам  был дан толчок к обширнейшим  исследованиям невидимого простым  глазом мира мельчайших существ, населяющих землю, воду и воздух. Эти исследования уже не были направлены, как раньше, на одно только описание форм микроорганизмов; бактерии, дрожжи, инфузории, амебы  и т. д. изучались и с точки  зрения условий их жизни, их питания, дыхания, размножения, с точки зрения тех изменений, которые они производят в окружающей их среде, и, наконец, с  точки зрения их внутренней структуры, их тончайшего строения. Чем дальше шли эти исследования, тем все  больше и больше обнаруживалось, что  простейшие организмы устроены совсем не так просто, как это думали раньше.

Тело всякого организма - растения, улитки, червя, рыбы, птицы, зверя, человека, - состоит из мельчайших пузырьков, видимых только в микроскоп. Оно составлено из этих пузырьков-клеток, как дом сложен из кирпичей. Разные органы различных животных и растений содержат клетки, отличающиеся друг от друга по своему виду. Приспосабливаясь к той работе, которая возложена  на данный орган, клетки, его составляющие, так или иначе, изменяются, но в  принципе все клетки всех организмов сходны между собой. Микроорганизмы отличаются только тем, что все их тело состоит всего-навсего из одной-единственной клетки. Это принципиальное сходство всех организмов подтверждает общепринятую теперь в науке мысль, что все  живущее на Земле связано, так  сказать, кровным родством. Более  сложные организмы произошли  из более простых, постепенно изменяясь  и совершенствуясь. Таким образом, стоит только разъяснить себе образование  какого-нибудь простейшего организма - и происхождение всех животных и растений становится понятным.

Но, как уже было сказано, и простейшие, состоящие всего  из одной клеточки, представляют себе весьма сложные образования. Их главная  составная часть, так называемая протоплазма, - это полужидкое, тягучее  студенистое вещество, пропитанное  водой, но в воде нерастворимое. В  состав протоплазмы входит целый  ряд исключительно сложных химических соединений (главным образом белков и их производных), которые нигде  в другом месте не встречаются, только в организмах. Эти вещества не просто смешаны, а находятся в особом, мало еще до сего времени исследованном  состоянии, благодаря которому протоплазма  обладает тончайшей, плохо различимой даже в микроскоп, но чрезвычайно  сложной структурой. Предположение  о том, что такое сложное образование  с вполне определенной тонкой организацией могло самопроизвольно зародиться в течение нескольких часов в бесструктурных растворах, какими являются бульоны и настои, так же дико, как и предположение об образовании лягушек из майской росы или мышей из зерна.

Исключительная сложность  строения даже наиболее простых организмов так поразила умы некоторых ученых, что они пришли к убеждению  о существовании непроходимой пропасти между живым и неживым. Переход  неживого в живое, организованное казался  им абсолютно невозможным ни в  настоящем, ни в прошлом. “Невозможность самозарождения в какое бы то ни было время,- говорит известный английский физик В. Томсон,- нужно считать  так же прочно установленной, как  закон всемирного тяготения”.

Но как же тогда произошла  жизнь на Земле? Ведь было время, когда  Земля, по общепринятому теперь в  науке взгляду, представляла собой  раскаленный добела шар. За это говорят  и астрономия, и геология, и минералогия, и прочие точные науки - это несомненно. Значит, на Земле существовали такие  условия, при которых жизнь была невозможна, немыслима. Только после  того, как земной шар потерял значительную часть своего тепла, рассеяв его  в холодное межпланетное пространство, только после того, как охлажденные  водяные пары образовали первые тепловые моря, стало возможно существование  организмов, подобных тем, которые мы сейчас наблюдаем. Для разъяснения  этого противоречия была создана  теория, носящая довольно сложное  название - теории панспермии.

Основателем этой теории является Г. Э. Рихтер. Исходя из представления, что в мировом пространстве везде  носятся маленькие частицы твердого вещества (космозои), отделившиеся от небесных тел, указанный автор допускал, что  одновременно с этими частицами, может быть прилепившись к ним, носятся  жизнеспособные зародыши микроорганизмов. Таким, образом эти зародыши могут  переноситься с одного, заселенного  организмами небесного тела на другое, где жизни еще нет. Если на этом последнем уже создались благоприятные  жизненные условия, в смысле подходящей температуры и влажности, то зародыши начинают прорастать, развиваться и  являются впоследствии родоначальниками всего органического мира данной планеты.

Эта теория" приобрела  в научном мире много сторонников, между которыми были даже такие выдающиеся умы, как Гельмгольц и В.Томсон. Ее защитники стремились главным образом  научно обосновать возможность такого переноса зародышей с одного небесного  тела на другое, при котором сохранялась бы жизнеспособность этих зародышей. Ведь на самом деле, в конце концов главный вопрос заключается именно

в том, может ли спора совершить  такое длительное и полное опасностей путешествие, как перелет из одного мира в другой, не погибнув, сохранив способность прорасти и развиться  в новый организм. Разберем подробно, какие опасности встречаются  на пути зародыша.

Прежде всего это холод  межпланетного пространства (220°  ниже нуля). Отделившись от родной планеты, зародыш обречен долгие годы, столетия и даже тысячелетия носиться при  такой ужасающей температуре, прежде чем счастливый случай даст ему возможность  опуститься на новую землю. Невольно является сомнение, способен ли зародыш  выдержать такое испытание. Для  решения этого вопроса обращались к исследованию устойчивости по отношению  к холоду современных нам спор. Опыты, произведенные в этом направлении, показали, что холод зародыши микроорганизмов  выносят превосходно. Они сохраняют  свою жизнеспособность даже после шестимесячного пребывания при 200° ниже нуля. Конечно, 6 месяцев не 1000 лет, но все же опыт дает нам право предполагать, что  по крайней мере некоторые из зародышей  могут перенести страшный холод  межпланетного пространства.

Гораздо большую опасность  для зародышей представляет их полная незащищенность от световых лучей. Их путь меж планетами пронизан лучами солнц, губительными для большинства  микробов. Некоторые бактерии погибают от действия прямых солнечных лучей  уже в течение нескольких часов, другие более устойчивы, но на всех без исключения микробов очень сильное  освещение действует неблагоприятно. Однако это неблагоприятное действие в значительной степени ослабляется  в отсутствие кислорода воздуха, а мы знаем, что в межпланетном пространстве воздуха нет, и потому можем не без основания предполагать, что зародыши жизни выдержат и  это испытание.