Начало и вечность жизни

4

Конец XX века охарактеризовался ярким процессом шествия наук в своей совокупности и по отдельности в четко обозначенном направлении к концепции Вернадского. Укажем на самые явные факты, полученные в последние годы. Они распадаются на четыре направления:

1) изучение геологического прошлого Земли;

2) изучение биосферы Земли;

3) изучение тел Cолнечной системы и открытие экзопланет;

4) поиски и находки следов жизни в космосе.

Тот, кто не знаком с концепцией Вернадского, не замечает, что все эти как бы не связанные между собой достижения безоговорочно подтверждают космический смысл жизни и биосферы, объединяются им.

Например, сенсацией последних лет в этой области стало открытие минерала циркона, возраст которого практически совпадает с так называемым возрастом Земли, который теперь увеличился до 4,5 млрд лет. Все цирконы образуются в условиях влажной и прохладной Земли, о чем свидетельствует соотношение изотопов в его составе. Вот почему исследователь австралийских цирконов возрастом 4,38 млрд лет минералог Джон Вэлли вынужден все время вспоминать общепринятую точку зрения о безжизненной, раскаленной, сухой и т. п. Земле, потому что находки никак с этими гипотезами не вяжутся[14].

Такое искреннее удивление говорит о глубине заблуждения современной науки по поводу ранней Земли. Общераспространенное мнение о появлении на ней биосферы примерно 3,5 млрд лет придется, без всякого сомнения, пересматривать, точнее, преодолевать с помощью концепции биосферы Вернадского. Нет никакого времени для создания планеты каким-то спонтанным путем. Уже тогда на ней были океаны, потому что некоторые из цирконов имеют форму морской гальки, то есть они долго обкатывались на пляжах древних водоемов.

Главное наблюдение Вернадского о полноте геохимических функций, осуществляемых бактериями, подтверждается современными исследованиями. Еще в начале XIX века возникла геологическая загадка: почему в слоях ниже кембрийских не находят остатков организмов? На этом основании был сделан вывод о начале жизни в кембрии. Но докембрийские толщи образованы бактериями, как оказалось. 6/7 геологического времени биосфера Земли только из них и состояла. Но от бактерий не остается трупов, и естественно, их нельзя найти в толщах ими образованных слоев.

Докембрийскую биосферу описал наш замечательный микробиолог академик Георгий Александрович Заварзин (1933–2011). Биосфера как целое определяет устойчивое развитие планеты на протяжении всей разведанной геологической истории. Такую точку зрения он заявил в исключительно важном докладе «Становление биосферы» на заседании Президиума РАН в 2001 году. Он высоко оценивает работы микробиолога С. Н. Виноградского (1856–1953), который в 1896 году сформулировал мысль о Земле как организме, в котором бактерии играют первостепенную роль. И, разумеется, продолжает Заварзин, этот подход полностью реализовался в труде Вернадского 1926 года «Биосфера».

Микробы не относятся к дарвиновской эволюционной схеме. Они в процессе жизнедеятельности не приобретают никаких дополнительных признаков и способностей. Современные бактерии морфологически ничем не отличаются от архейских. Они не умирают, а делятся, когда есть возможность, а когда нет – переходят в споровое состояние. В некотором смысле каждый их вид – это один организм, живущий бесконечное, неопределенное число лет.

Основное правило микробной экологии, согласно Заварзину, заключается в нахождении организма там, где есть возможность извлечь энергию и выступить катализатором определенной геохимической реакции. Заварзин рассчитал количество таких экологических ниш для микроорганизмов, где на пересечении биогеохимической реакции и возможного способа питания микробов обязательно должен быть организм[15].

Однако фотосинтезирующие бактерии, которые процветают в освещаемых ареалах планеты и экологию которых так хорошо изучил академик Заварзин, как выяснилось в последние годы, являются лишь небольшой частью бактериальной жизни.

Более мощная часть биосферы и, можно даже сказать, ее самая фундаментальная, первичная часть строится хемолитотрофными бактериями, которых открыл С. Н. Виноградский. Вернадский предчувствовал и предсказывал такое строение биосферы. Он по крохам собирал факты их обнаружения, появлявшиеся иногда в литературе. Уже в 70‑е годы XIX века при строительстве Сен-Готтардского туннеля в Швейцарии геолог Ф. Штапф обнаружил бактериальную флору. Он сначала думал, пишет Вернадский, что бактерии проникли в туннель из тропосферы. Но позже был вынужден признать их глубинное происхождение[16].

Рассказывая об этом факте, Вернадский вскрыл грандиозный планетный процесс, который имеет неисчислимые последствия для всей науки: наличие подземной жизни и под материками, и под океанами. Во всей литературе привычно считалось, что жизнь в целом существует только там, где есть кислород. И когда случайно находили бактерии в толщах горных пород, в карьерах, выработках или в шахтах, считалось, что они туда проникли из тропосферы.

Другим ограничением для жизни на глубинах полагали температурную границу в +100º С. Исходя из обыденной жизни и из опытов при давлении в одну атмосферу, все считали, что при более высоких температурах белок существовать не может.

Оба эти традиционных взгляда, говорит Вернадский в данной статье 1937 года, теперь должны уйти в прошлое.

И действительно, уходят. Современный автор пишет:

«Одно из самых удивительных открытий, которое сделали с помощью бурения, – это наличие жизни глубоко под землей. И хотя жизнь эта представлена лишь бактериями, ее пределы простираются до невероятных глубин. Бактерии вездесущи. Они освоили подземное царство, казалось бы, совершенно непригодное для существования. Огромные давления, высокие температуры, отсутствие кислорода и жизненного пространства – ничто не смогло стать препятствием на пути распространения жизни в недрах литосферы. По некоторым подсчетам, масса микроорганизмов, обитающих под землей, может даже превышать массу всех живых существ, населяющих поверхность нашей планеты»[17].

Автор рассказывает о широко известной Кольской сверхглубокой скважине. На ней была достигнута рекордная глубина в 12,3 километра. После проходки горизонта в 7 километров начала расти температура, она поднялась до 100º С. И вопреки ожиданиям, плотность поднятых на поверхность образцов пород резко снизилась. Геохимики обнаружили в породе различные газы, более всего – водород и гелий. Но самое интересное, что биологи нашли в керне неизвестные им бактерии. Поднятые на поверхность и соприкоснувшись с воздухом, они мгновенно замирали. Следовательно, их образ жизни не предполагал наличие атмосферных газов, которые для них оказались неприемлемы. На глубине 8 километров температура поднялась до 120 °C, керны стали пористыми, а количество бактерий резко возросло. Мнение о том, что они освоили подземное царство, скорее всего, преждевременно. Они и есть первые организмы Земли. Подземная жизнь была всегда в толщах пород, наполненных хемолитотрофными бактериями. Они извлекают тепло из радиоактивного распада тяжелых атомов, а питание из окружающих их химических соединений.

Во всех геологических справочниках зона проникновения бактерий в литосферу относится к глубинам от 2–3 километров до 8,5 километра. Но, судя по фактам, ничто не мешает нам, даже наоборот, заставляет признать, что мы имеем дело не с отдельными очагами и биоценозами, а с глобальной сферой бактерий.

И тогда по отношению к другим царствам живого вещества этот слой неведомой мощности надо признать фундаментом биосферы. Вся остальная жизнь: донная, водная, почвенная и наземная есть верхние горизонты над мощнейшей литотрофной жизнью. Количество и разнообразие бактерий, обитающих под землей, превышает наземные, водные и почвенные биоценозы. И биомасса живого вещества литотрофной биосферы, вероятно, значительно превышает всю остальную. Она уже не пленка жизни, а мощнейшая геосфера.

В сфере астрономии серия главных подтверждений планетного характера биосферы началась в 1977 году, а именно по результатам запуска двух космических зондов «Вояджер‑1» и «Вояджер‑2». Они были запрограммированы на фотографирование всех заметных тел Cолнечной системы. Первый аппарат был нацелен на исследование систем Юпитера и Сатурна, второй – Урана и Нептуна. Началась десятилетняя серия открытий, показавшая, что спутники вокруг каждого гиганта отвечали всем планетным критериям Вернадского. В Cолнечной системе имеется по меньшей мере 29 планет радиусом более 400 километров. В соответствии с определением Вернадского, они и есть тела земного типа, то есть сферические и холодные, имеющие твердую поверхность, то есть каменные и ледяные или силикатно-ледяные. Многие имеют атмосферу, то есть прямо наглядно состоят из сферических оболочек.

И самое интересное, что они поразительно разнообразны, как сказал Вернадский в докладе 1942 года. Теперь, когда у нас есть многочисленные фотографии всех тел Солнечной системы, правота этого обобщения стала документально наглядна. Каждая планета чем-то отличается не только от других, но у нее имеется нечто, чего нет более нигде в Солнечной системе.

Меркурий обладает почти такой же высокой плотностью, как и Земля. Недавно обнаружено, что его поверхностный слой плотнее, чем нижележащий.

Венера обладает уникальной тяжелой атмосферой.

На Марсе есть 21‑километровая гора Олимп, кроме того, льды, атмосфера и самая разнообразная геология с явными следами рек.

Европа покрыта ледяным панцирем, пронизанным трещинами. Астрономы уверены, что подо льдом существует мощный океан.

На Ио действуют серные вулканы. Ее цвет – желто-оранжевый.

Титан имеет густую атмосферу, а его поверхность сложена жидкими и пластичными соединениями аммиака и метана.

На Тритоне работает множество метановых гейзеров.

Поверхность Энцелада снежная. Но из-под нее на большую высоту вырываются водно-газовые гейзеры.

Япет состоит из двух половинок – светлой и темной.

Ариэль, напротив, угольно-черен, другого такого не найти.

На крохотном Мимасе имеется неожиданно огромный кратер.

Ганимед, который больше Луны по размеру, покрыт длинными бороздами. На нем тоже предполагают подповерхностный океан.

На Церере есть действующий ледяной вулкан.

Небольшого размера, но прекрасно оформленная Миранда имеет очень развитую геологически поверхность, которая говорит о бурной тектонике планеты.

Бросается в глаза отличие планет по окраске. Каждая планета имеет свой цвет, не совпадающий с другой. О чем свидетельствуют различия в цвете? Конечно, о различии в химическом составе поверхности. Это цвет горных пород и минералов, из которых сложены поверхностные оболочки планет.

И поскольку Земля является эталонным телом, мы должны распространить ее свойства, главным из которых будет оболочечное строение, на все остальные тела земного типа. Это означает, что если на Земле существует подземная биосфера, где живым веществом служат хемолитотрофные бактерии, то мы должны предположить, что такие же оболочки служат или служили в прошлом управляющими строительными центрами других планет.

Начиная с 1995 года открыто несколько тысяч экзопланет. В существующем каталоге на сегодня (август 2023 года) достоверно зарегистрировано 5484 планет и 875 мультипланетных систем[18]. У большинства измерены или все, или отдельные характеристики: прежде всего масса, радиус, плотность, орбитальные параметры, то есть те, которые поддаются изучению с точки зрения концепции Вернадского.

И наконец, множатся случаи обнаружения признаков жизни в космосе. В 2016 году в журнале «Science» появилось сообщение, что группа радиоастрономов обнаружила в космосе хиральное, то есть избыточно левое вещество пропилен оксид. В сообщении говорится: «Работа открывает перспективу измерения избытка энантиомера в различных астрономических объектах, в том числе в регионах, где формируются планеты, чтобы узнать, как и почему впервые появился избыток [их]»[19].

Таким образом, то, что в трудах Вернадского называлось диссимметрия, а в других современных науках, в частности в химической физике, хиральными структурами или энантиомерами, теперь открывается в астрономических далях. Вернадский доказал, что диссимметрия получается в организмах только рождением, сама собой она по всем законам физики и химии образоваться никак не может. Но пока открываемые факты никоим образом не связываются с концепцией биосферы.

Или вот новость из известного всем научно-популярного журнала «Наука и жизнь»: «Спектральный анализ излучений, приходящих из дальнего космоса, позволил обнаружить в межзвездном пространстве 130 видов молекулярных соединений, в том числе довольно сложных, например этанол C2H5OH»[20].

Далее сообщается, что недавно ученые (называются конкретные имена) подтвердили существование в космической пыли простейшей аминокислоты – глицина.

Столкнувшись с такими непонятными фактами, исследователи вынуждены их как-то объяснять. Но все объяснения исходят из генеральной гипотезы «происхождения жизни». Каждый факт указывает якобы на создавшиеся условия для образования живых организмов. Но такая гипотеза фантастична. Это как если бы палеонтолог, нашедший окаменевшую кость, вдруг заявил бы, что он нашел условия для образования динозавра. Он так не скажет, потому что нашел часть ископаемого животного. Но именно это заявляют исследователи, находящие следы жизни в космосе. Они совершенно не обращают внимания на главный закон природы – на второе начало термодинамики, согласно которому сложное никак не может образоваться само собой из простого. А вся сложность в мире идет от жизни. Выходя из нее, умирая, вещество начинает упрощаться.

Факты следов жизни нарастают лавинообразно. И вместе с ними нарастает противоречие. Созданная чуть ли не сто лет назад, теория биогенеза и планетного смысла живого вещества Вернадского не остается в прошлом науки. Наоборот, она современна и имеет будущее, потому что предугадала и объясняет массу новейших открытий. Все они укладываются в его эмпирические обобщения, которые указывают:

• на равенство биологического дления и геологической истории, которое обеспечивается базовой бактериальной биосферой, жившей на протяжении 6/7 ее канонического возраста до появления многоклеточных организмов и продолжающей функционировать;

• на единство всего «монолита жизни», его основных фундаментальных свойств, в том числе самых важных – диссимметрического пространства и биологического времени;

• на необходимость биосферы как геологической силы для построения всех оболочек и самой планеты в физическом смысле (формы ее тела), геохимической обстановки и условий термодинамики.

Конечно, для принятия концепции Вернадского о живом веществе требуются очень значительные умственные усилия. Совершить переход от привычных представлений о безжизненной планете и появившейся на ней однажды в случайном порядке жизни, а потом появлении биосферы, к обратной ситуации – чрезвычайно трудно.

Сборник произведений В. И. Вернадского поможет преодолеть углубляющееся противоречие в современном научном мышлении между фактами и их объяснениями[21].

В качестве приложения в конце сборника печатается небольшая брошюра «В логике вечности жизни», изданная нашим институтом в 2011 г. Она посвящена методологии В.И. Вернадского.

Г. П. Аксенов,

кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник

Института истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН, член Комиссии РАН по научному наследию выдающихся ученых

Начало и вечность жизни