Новоженов В.А. Концепции современного естествознания

Подождите немного. Документ загружается.

262

тельно меняться при сравнительно небольших изменениях тем-

пературы.

В результате многочисленных исследований ученые пришли

к выводу, что скорость и последовательность жизненных реак-

ций клеток определяется характером надмолекулярных структур,

т.е. закономерностью расположения больших молекул в угле-

родных соединениях.

Во-вторых, для жизни абсолютно необходим приток энергии

извне, из окружающей среды. Энергию клетка получает с пищей.

Для жизни важным является, однако, не только получение энер-

гии, но и способность запасать и хранить ее. В противном случае

организм мог бы существовать, лишь непрерывно поглощая пи-

щу .

В-третьих, поскольку живой организм неразрывно связан с

окружающей средой, он должен реагировать на ее изменения

определенными комплексами реакций, ослабляющих или устра-

няющих нежелательные воздействия внешних условий. Иными

словами, клетка должна располагать определенным «запасом

прочности», авторегулироваться.

В-четвертых, все живое должно постоянно и с большой точ-

ностью воспроизводить себя. Значит, целый ряд внутриклеточ-

ных процессов должен обеспечивать размножение клетки. За

хранение наследственной информации и ее реализацию в клет-

ке отвечают прежде всего нуклеиновые кислоты: они служат

своеобразными матрицами, с которых делается множество ко-

пий живого. Благодаря тем данным, которые заключены в струк-

турах нуклеиновых кислот, осуществляется жизненно необходи-

мый синтез белка, самих нуклеиновых кислот и т.п.

В-пятых, так как в каждой клетке ежеминутно протекает

множество химических реакций под контролем ферментов-

катализаторов, то эти катализаторы должны быть достаточно

универсальны и должны воспроизводиться на тех же матрицах,

что и другие вещества, состоять из блоков синтезируемых и рас-

пространенных в клетке веществ. В своей работе ферменты-

катализаторы избирательно ускоряют то одни, то другие реак-

ции, обеспечивая тем самым жизнедеятельность клетки.

С образованием первых клеток был сделан величайший шаг

в зарождении жизни на нашей планете. У читателя может воз-

никнуть вполне законный вопрос: а может ли жизнь возникать в

наше время? Ученые считают, что возникновение живого прин-

ципиально осуществимо и сегодня. Но сможет ли оно существо-

263

вать и развиваться? Нет, отвечает наука, не сможет: имеющиеся

на Земле организмы мгновенно бы уничтожили новообразова-

ние.

Предметом длительных споров являлся вопрос о том, воз-

ник ли на земле сначала какой-то один вид организма, от которо-

го пошли все остальные, или появилось сразу множество разно-

образных? Скорее всего, по данным современных наук, из

большого количества высокомолекулярных органических соеди-

нений первичного океана более или менее одновременно воз-

никло великое множество первых комочков живой протоплаз-

мы. Они гибли в морских прибоях, в горячих водоворотах, высы-

хали при отливах, замерзали в холодных глубинных слоях океа-

на. Но огонек жизни уже загорелся, и ему суждено было гореть

вечно.

Многие из появившихся организмов стали хищниками: они

строили вещество своих клеток за счет других организмов. Дру-

гие успешно развивались в содружестве с окружающими.

Проходили сотни миллионов, даже миллиарды лет. За это

долгое время из первых прокариотов возникли эукариоты. Про-

кариотам, таким образом, пришлось существенно потесниться,

многие их виды, по-видимому, исчезли. У эукариотов в клетке

существует уже оформленное ядро с веществами, содержащими

код синтеза белка, и ядрышко, находящееся в ядре.

Приблизительно в это же время у эукариотов намечается

«выбор» растительного или животного образа жизни. Основное

различие этих двух образов жизни заключается в способе пита-

ния и связано с возникновением такого важного для всего живого

на Земле процесса, как фотосинтез.

Фотосинтез заключается в создании органического вещест-

ва, например сахаров, из углекислоты и воды при использовании

энергии солнечного света. Фотосинтез складывается из быстрых,

зависящих от света «световых реакций» и более медленных,

способны х протекать в темноте, «темновых реакций». Такой

процесс зеленые растения могут осуществлять благодаря осо-

бым свойствам содержащегося в них вещества – хлорофилла,

зеленого пигмента. Ежегодно растения Земли создают при по-

мощи фотосинтеза около 200 миллиардов тонн органического

вещества, причем 90% этого количества вырабатывают водо-

росли и только 10% – наземные растения.

264

С возникновением фотосинтеза в атмосферу Земли начал

поступать кислород. Подсчитано, что благодаря фотосинтезу вся

углекислота планеты – и в атмосфере, и растворенная в воде –

обновляется примерно за 300 лет, а весь кислород – за 2 тысячи

лет. Теперешнее содержание кислорода в атмосфере (21%) бы-

ло достигну то около 250 миллионов лет назад в результате ин-

тенсивного развития наземных растений.

Итак, мы видим, что в результате фотосинтеза образова-

лась так называемая вторичная атмосфера Земли с высоким

содержанием кислорода. Первичная была наполнена ядовитыми

газами, в частности, углекислым. В дальнейшем развитие жизни

шло по пути совершенствования кислородного обмена, ибо ки-

слород – очень активный газ. Он быстро окисляет многие веще-

ства, а значит, и ускоряет биохимические реакции, происходя-

щие в живых организмах.

Возникшие одноклеточные организмы продолжали совер-

шенствоваться. Некоторые из них, объединяясь, стали жить ко-

лониями. Объединение давало возможность успешно осуществ-

лять различные жизненные фу нкции. В колонии как прообразе

многоклеточного организма клетки начинают специализировать-

ся: одни реагируют на свет, другие отвечают за процессы раз-

множения.

Первые многоклеточные организмы возникли путем объе-

динения одноклеточных. Это был следующий великий этап в

развитии жизни. Многоклеточные морские организмы развива-

лись и совершенствовались дальше. Одни из них осели на дно и

прикрепились к нему (первые водоросли и кораллы). Другие по-

строили себе домик-раковину, которую стали всюду таскать за

собой для защиты от врагов. Третьи стали совершенствоваться

в плавании, ползании по дну (первые медузы)... Жизнь бурно

развивалась и совершенствовалась. Далее начинается ее па-

леонтологическая летопись, многие каменные страницы которой

уже прочтены учеными.

Концепции возникновения жизни

Концепции, касающиеся возникновения Земли, да и всей

Вселенной, разнообразны и далеко не достоверны. Согласно

коцепции стационарного состояния, Вселенная существовала

извечно. Согласно другим гипотезам, Вселенная могла возник-

265

нуть из сгустка нейтронов в результате Большого взрыва, роди-

лась в одной из черных дыр или же была создана Творцом. Во-

преки бытующим представлениям, наука не в состоянии опро-

вергнуть идею о божественном сотворении первозданной Все-

ленной, так же как теологические взгляды не обязательно отвер-

гают возможность того, что жизнь в процессе своего развития

приобрела черты, объяснимые на основе законов природы.

Среди главных концепций возникновения жизни на Земле

следует упомянуть следующие:

1) жизнь была создана сверхъестественным существом в

определенное время (креационизм);

2) жизнь возникала неоднократно из неживого вещества

(самопроизвольное зарождение);

3) жизнь существовала всегда (теория стационарного со-

стояния);

4) жизнь занесена на нашу планету извне (панспермия);

5) жизнь на нашей планете возникла случайно;

6) жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся

химическим и физическим законам (биохимическая эволюция).

Креационизм

Согласно этой концепции, жизнь возникла в результате како-

го-то сверхъестественного события в прошлом; ее придержива-

ются последователи почти всех наиболее распространенных

религиозных учений. В 1650 г. архиепископ Ашер из г. Арма (Ир-

ландия) вычислил, что бог сотворил мир в октябре 4004 г. до н.э.

и закончил свой труд 23 октября в 9 часов утра, создав человека.

Ашер получил эту дату, сложив возрасты всех людей, упоми-

нающихся в библейской генеалогии, – от Адама до Христа («кто

кого родил»). С точки зрения арифметики это разумно, однако

при этом получается, что Адам жил в то время, когда, как пока-

зывают археологические находки, на Ближнем Востоке сущест-

вовала хорошо развитая городская (шумерская) цивилизация,

которая имела свою письменность, развитое хозяйство, имела

разносторонние торговые связи с соседними государствами.

Очень близкие легенды о сотворении мира и живых существ

каким-то сверхестественным существом присутствуют в мифах и

сказаниях очень многих народов на Земле. Эти мифы и сказания

появились значительно раньше, чем Библия. Например, пред-

266

ставления шумеров о возникновении мира, о появлении челове-

ка нашли отражение в Библии. Главными богами шумеров были

Ан (небо) и Ки (земля), которые были неразрывно связаны. Ан

практически не вмешивался в дела на Земле, передав эти функ-

ции богам, родившимся от него. Так, родившийся от этого союза

бог воздуха Энлиль разделил небо и землю и практически гос-

подствовал над Вселенной. Мифы древнейших народов, религи-

озные убеждения современных людей указывают на сходство

попыток объяснить как появление природы, так и различные

природные явления.

Традиционное иудейско-христианское представление о со-

творении мира, изложенное в Книге Бытия, 1.1.-26, вызывало и

продолжает вызывать споры. Хотя все христиане признают, что

Библия – завет господа людям, по вопросу о длине «дня», упо-

минающегося в Книге Бытия, существуют разногласия. Некото-

рые считают, что мир и все населяющие его организмы были

созданы за шесть дней продолжительностью по 24 часа. Они

отвергают любые другие точки зрения и целиком полагаются на

вдохновение, созерцание и божественное откровение. Другие

христиане не относятся к Библии как к научной книге и считают,

что в Книге Бытия изложено в понятной для людей всех времен

форме теологическое откровение о сотворении всех живых су-

ществ всемогущ им творцом. Для них описание сотворения жи-

вых существ скорей относится к ответу на вопрос «почему?», а

не «каким образом?». Если наука в поисках истины широко ис-

пользует наблюдение и эксперимент, то богословие постигает

истину через божественное откровение и веру.

«Вера же есть осуществление ожидаемого и уверенность в

невидимом ... Верою осознаем, что вещи устроены словом

Божьим, так что из невидимого произошло видимое» (Послание к

евреям, 11, 1-3).

Вера признает вещи, которым нет доказательств в научном

смысле слова. Это означает, что логически не может быть про-

тиворечия между научным и богословским объяснением сотво-

рения мира, так как эти две сферы мышления взаимно исключа-

ют одна другую. Для ученого научная истина всегда содержит

элемент гипотезы, предварительности, но для верующего теоло-

гическая картина абсолютна.

Процесс божественного сотворения мира мыслится как

имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для на-

блюдения; этого достаточно, чтобы вынести всю концепцию бо-

267

жественного сотворения за рамки научного исследования. Наука

занимается только теми явлениями, которые поддаются наблю-

дению, а поэтому она никогда не будет в состоянии ни доказать,

ни отвергнуть эту концепцию.

Самопроизвольное зарождение

Эта концепция была распространена в древних Китае, Ва-

вилоне и Египте в качестве альтернативы креационизму, с кото-

рым она сосуществовала. Аристотель (384–322 до н.э.), которого

часто провозглашают основателем биологии, придерживался

теории спонтанного зарождения. На основе собственных наблю-

дений он развил эту теорию дальше, связывая все организмы в

непрерывный ряд – «лестницу природы» (scala naturae):

«Ибо природа совершает переход от безжизненных объек-

тов к животным с такой плавной последовательностью, поместив

между ними существа, которые живут, не будучи при этом живот-

ными, что между соседними группами, благодаря их тесной бли-

зости, едва можно заметить различия» (Аристотель).

Этим высказыванием Аристотель укрепил более ранние вы-

сказывания Эмпедокла об органической эволюции. Согласно

теории Аристотеля о спонтанном зарождении, определенные

«частицы» вещества содержат некое «активное начало», кото-

рое при подходящих условиях может создать живой организм.

Аристотель был прав, считая, что это активное начало содер-

жится в оплодотворенном яйце, но ошибочно полагал, что оно

присутствует также в солнечном свете, тине и гниющем мясе.

«Таковы факты – живое может возникать в результате не

только спаривания животных, но и разложения почвы... Так же

обстоит дело и у растений: некоторые развиваются из семян, а

дру гие как бы самозарождаются под действием сил природы,

возникая из разлагающейся земли, отбросов или из определен-

ных частей растений» (Аристотель). Эту идею поддерживали

такие выдающиеся ученые и мыслители как Парацельс, эмбрио-

лог Гарвей, Н. Коперник, Г. Галилей, Р. Декарт, Гете, Шеллинг и

др. Их авторитет во многом определил долгий срок существова-

ния теории самозарождения и ее широкое распространение.

С распространением христианства, концепция спонтанного

зарождения жизни оказалась не в чести; ее признавали лишь те,

268

кто верил в колдовство и поклонялся нечистой силе, но эта идея

все же продолжала существовать в течение еще многих веков.

Ван Гельмонт (1577–1644), весьма знаменитый и удачливый

ученый, описал эксперимент, в котором он за три недели якобы

создал мышей. Для этого нужны были грязная рубашка, темный

шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарож-

дения мыши Ван Гельмонт считал человеческий пот.

Даже опыт ы Ф. Реди и Спаллацани не смогли поколебать

эту концепцию. В 1688 г. итальянский биолог и врач Франческо

Реди, живший во Флоренции, подошел к проблеме возникнове-

ния жизни более строго и подверг сомнению теорию спонтанного

зарождения. Реди установил, что маленькие белые червячки,

появляющиеся на гниющем мясе, – это личинки мух. Проведя

ряд экспериментов, он получил данные, подтверждавшие мысль

о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей

жизни (концепция биогенеза).

«Убежденность была такой тщетной, если бы ее нельзя бы-

ло подтвердить экспериментом. Поэтому в середине июля я взял

четыре больших сосуда с широким горлом, поместил в один из

них змею, в дру г ой – немного рыбы, в третий – у грей из Арно, в

четвертый – кусок молочной телятины, плотно закрыл их и запе-

чатал. Затем я поместил то же самое в четыре других сосуда,

оставив их открытыми... Вскоре мясо и рыба в незапечатанных

сосудах зачервивели; можно было видеть, как мухи свободно

залетают в сосуды и вылетают из них. Но в запечатанных сосу-

дах я не видел ни одного червяка, хотя прошло много дней, по-

сле того как в них была положена дохлая рыба» (Реди).

Эти эксперименты, однако, не привели к отказу от идеи са-

мозарождения, и хотя эта идея несколько отошла на задний

план, она продолжала оставаться главной теорией в неклери -

кальной среде.

В то время как эксперименты Реди, казалось бы, опроверга-

ли спонтанное зарождение мух, первые микроскопические ис-

следования Антона ван Левенгу ка усилили эту теории примени-

тельно к микроорганизмам. Сам Левенгук не вступал в споры

между сторонниками биогенеза и спонтанного зарождения, одна-

ко его наблюдения давали пищу обеим теориям и в конце концов

побудили других ученых поставить эксперименты для решения

вопроса о возникновении жизни путем спонтанного зарождения.

В 1765 г. Ладзаро Спалланцани провел следующий опыт:

подвергнув мясные и овощные отвары кипячению в течение не-

269

скольких часов, он сразу же их запечатал, после чего снял с ог-

ня. Исследовав жидкости через несколько дней, Спалланцани не

обнаружил в них никаких признаков жизни. Из этого он сделал

вывод, что высокая температура уничтожила все формы живых

существ и что без них ничто живое уже не могло возникнуть.

В 1860 г. проблемой происхождения жизни занялся Луи Пас-

тер. К этому времени он уже многое сделал в области микробио-

логии и сумел разрешить проблемы, угрожавшие шелководству и

виноделию. Он показал также, что бактерии вездесущи и что

неживые материалы легко могут быть заражены живыми суще-

ствами, если их не простерилизовать должным образом. В ре-

зультате ряда экспериментов, в основе которых лежали методы

Спалланцани, Пастер доказал справедливость теории биогенеза

и окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения.

Однако подтверждение теории биогенеза породило другую

проблему. Коль скоро для возникновения живого организма не-

обходим другой живой организм, то откуда же взялся самый пер-

вый живой организм? Только теория стационарного состояния не

требует ответа на этот вопрос, а во всех других теориях подра-

зумевается, что на какой-то стадии истории жизни произошел

переход от неживого к живому. Было ли это первичным самоза-

рождением?

Концепция стационарного состояния

Согласно этой концепции, жизнь никогда не возникала, а

существовала вечно. Земля всегда способна поддерживать

жизнь, а если жизнь и изменялась, то очень мало; виды также

существовали всегда. Считается, что после Большого взрыва, в

процессе которого образовалась наша Вселенная, на ранних

этапах ее развития произошло разделение вещества на живое и

неживое.

Оценки возраста Земли сильно варьировали – от примерно

6000 лет по расчетам архиепископа Ашера до 50 005 010 560 лет

по современным оценкам, основанным на учете скоростей ра-

диоактивного распада. Более совершенные методы датирования

дают все более высокие оценки возраста Земли, что позволяет

сторонникам концепции стационарного состояния полагать, что

Земля существовала всегда. Согласно этой концепции, виды

270

также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждо-

го вида есть лишь две возможности – либо изменение численно-

сти, либо вымирание.

Сторонники этой концепции не признают, что наличие или

отсутствие определенных ископаемых остатков может указывать

на время появления или вымирания того или иного вида, и при-

водят в качестве примера представителя кистеперых рыб – ла-

тимерию. По палеонтологическим данным кистеперые вымерли

в период мелового периода, 70 миллионов лет назад. Однако это

заключение пришлось пересмотреть, когда в районе Мадагаска-

ра были найдены живые представители кистеперых. Сторонники

теории стационарного состояния утверждают, что только изуч ая

ныне живущие виды и сравнивая их с ископаемыми остатками,

можно делать вывод о вымирании, да и в этом случае весьма

вероятно, что он окажется неверным. Используя палеонтологи-

ческие данные для подтверждения концепции стационарного

состояния, ее немногочисленные сторонники интерпретируют

появление ископаемых остатков в экологическом аспекте. Так,

например, внезапное появление какого-либо ископаемого вида в

определенном пласте они объясняют у величением численности

его популяции или его перемещением в места, благоприятные

для сохранения остатков. Большая часть доводов в пользу этой

концепции связана с такими неясными аспектами эволюции, как

значение разрывов в палеонтологической летописи, и она наи-

более подробно разработана именно в этом направлении.

Концепция панспермии

Эта концепция не предлагает никакого механизма для объ-

яснения первичного возникновения жизни, а выдвигает идею о

ее внеземном происхождении. Поэтому ее нельзя считать тео-

рией возникновения жизни как таковой; она просто переносит

проблему в какое-то другое место во Вселенной. Эта концепция

разрабатывалась в середине XIX века Г. Рихтером. Ее разделя-

ли такие ученые как С. Аррениус, Г. Гельмгольц, В.И. Вернад-

ский. Так, С. Аррениус в 1908 году высказал мысль о том, что

жизнь на Земле началась тогда, когда на нашу планету из космо-

са попали зародыши жизни. «Частицы жизни», носящиеся в про-

сторах космоса, переносимых давлением света от звезд, оседа-

ли то здесь, то там, осеменяя ту или иную планету.

271

Концепция панспермии утверждает, что жизнь могла воз-

никнуть один или несколько раз в разное время и в разных час-

тях Галактики или Вселенной. Для обоснования этой концепции

используются многократные появления НЛО (неопознанные ле-

тающие объекты), наскальные изображения предметов, похожих

на ракеты и «космонавтов», а также сообщения якобы о встречах

с инопланетянами. Советские и американские исследования в

космосе позволяют считать, что вероятность обнаружить жизнь в

пределах нашей Солнечной системы ничтожна, однако они не

дают никаких сведений о возможной жизни вне этой системы.

При изучении материала метеоритов и комет в них были об-

наружены многие «предшественники живого» – такие вещества,

как цианогены, синильная кислота и органические соединения,

которые, возможно, сыграли роль «семян», падавших на голую

Землю. Появился ряд сообщений о нахождении в метеоритах

объектов, напоминающих примитивные формы жизни, однако

доводы в пользу их биологической природы пока не кажутся уче-

ным убедительными. Тем не менее эта концепция полного науч-

ного обоснования не полу чила. Хотя спектр возможных условий

для существования живых организмов достаточно широк, все же

считается, что они должны погибнуть в космосе под действием

жесткого космического и ультрафиолетового излучений. Кроме

того, эта концепция не решает вопрос о происхождении жизни, а

говорит о занесении жизни на Землю. Где же и когда возникла

жизнь?

Гипотеза случайного возникновения жизни

Согласно этой гипотезе, на Земле случайно возникла пер-

вичная живая молекула. Эта молекула появилась лишь один раз

за время существования нашей планеты. Поэтому эксперимен-

тально эту гипотезу проверить невозможно. Тем не менее гипо-

теза получила широкое распространение среди генетиков, осо-

бенно в связи с открытием роли ДНК в явлениях наследственно-

сти. Г. Меллер в 1929 г. развивал мыс ль о том, что на Земле

случайно образовалась единичная «живая генная молеку ла»,

обладавшая внутримолекулярным жизнеопределяющим строе-

нием, которое она пронесла неизменным через все развитие

земной жизни. Долгое время моделью такой «живой молекулы»

считали частицу нуклеопротеида вируса табачной мозаики. Но