Происхождение жизни

Итак, в результате смешивания тех или иных коллоидов, в первую очередь первичных белковоподобных соединений, в водах Земли должны были возникнуть капли коацерватов. Это образование коацерватов является весьма важным этапом в эволюции первичного органического вещества и в процессе возникновения жизни. До этого момента органическое вещество было неразрывно слито с окружающей его средой, равномерно распределено во всей массе растворителя. При образовании коацервата молекулы органического вещества сконцентрировались в определенных пунктах пространства и отделились от окружающей среды более или менее резкой границей. Каждая коацерватная капля приобрела известную индивидуальность, так сказать, противопоставила себя окружающему внешнему миру. Только на основании такого выделения коацерватных капель могло создаться то диалектическое единство организма и среды, которое явилось решающим фактором в процессе возникновения и развития жизни на Земле. Вместе с тем при образовании коацерватов органическая материя приобрела и известное строение. Раньше в растворе имелось лишь скопление беспорядочно двигающихся частиц, в коа- церватной капле эти частицы расположились определенным образом по отношению друг к другу. Следовательно, здесь уже появились зачатки некоторой, правда, весьма элементарной, организации. Вследствие этого на простейшие органохимические отношения здесь наложились новые коллоидно-химические закономерности. Эти закономерности присущи и живой протоплазме современных организмов. Поэтому мы можем установить известное сходство между физико-химическими свойствами протоплазмы и нашими коацерватами.

Но можем ли мы на основании этого признать коацерватную каплю живой? Конечно, нет. И дело здесь сводится не только к сложности состава и тонкости строения протоплазмы. В искусственно полученном нами коацервате или в той капле, которая возникла естественным путем, выделившись, отслоившись от раствора органических веществ в первичном океане Земли, отсутствовала та «целесообразность» строения, та приспособленность внутренней организации к несению определенных жизненных функций в данных условиях существования, которая так характерна для протоплазмы всех без исключения живых существ. Эта приспособленность к условиям внешней среды не могла явиться результатом одних только физических или химических закономерностей, в частности, и коллоидно-химические отношения здесь являются недостаточными. Поэтому при возникновении первичных живых существ должны были создаться в процессе эволюции материи новые закономерности, носящие уже биологический характер.

123

ГЛАВА ПЯТАЯ

ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИВОЙ ПРОТОПЛАЗМЫ

Для того чтобы иметь возможность дальше следить за ходом эволюции и процессом возникновения жизни, нам нужно хотя бы в общих чертах познакомиться с основными принципами организации протоплазмы — того материального субстрата, который лежит в основе живых существ.

В конце прошлого и начале настоящего века некоторые ученые считали, что организмы представляют собой не что иное, как чрезвычайно сложно построенные особого рода «живые машины». Они считали, что протоплазма обладает некоторой машиноподобной структурой, определенной конструкцией, построенной из каких-то твердых и неизменных, переплетающихся между собой «балок» и «тяжей». Эта структура — строго определенное взаиморасположение указанных частей протоплазмы — и является согласно излагаемой точке зрения специфической причиной жизни, подобно тому, как причиной своеобразной работы машины служит ее устройство, известное расположение колес, валов, поршней и других составных частей механизма. Отсюда следует, что, если бы нам удалось полностью изучить и понять эту структуру, загадка жизни была бы разрешена.

Однако фактические исследования протоплазмы не подтвердили указанного механистического принципа. Оказалось, что в протоплазме отсутствует какая-либо, даже наитончайшая машиноподобная конструкция. Основная масса протоплазмы является жидкой; она представляет собой сложный комплексный коацерват, в состав которого входит большое число разнообразных высокомолекулярных органических веществ, в первую очередь белков, нуклеиновых кислот, жироподобных соединений и т. д. В эту основную коацерватную субстанцию включены молекулярные комплексы различных размеров, на долю которых приходится по крайней мере половина всей массы протоплазмы. Это прежде всего так называемые митохондрии и микрозомы. Первые хотя и являются очень маленькими образованиями, все же могут быть различимы в хорошие обычные (оптические) микроскопы. Вторые могут быть обнаружены только при помощи электронного микроскопа, дающего увеличение в несколько десятков тысяч раз. Основную массу микрозом и митохондрий составляют белки, нуклеиновые кислоты и жироподобные вещества. В растительных клетках наравне с микрозомами и митохондриями присутствуют и более крупные образования — пластиды. Пластиды растительных листьев включают в себя зеленый пигмент — хлорофилл, и именно в них происходит процесс фотосинтеза — построения органических веществ за счет неорганической формы углерода (углекислоты) при использовании необходимой для этого синтеза энергии солнечного света.

Основная коацерватная масса протоплазмы, указанные выше форменные структуры в совокупности составляют так называемую цитоплазму клетки. Но в каждой клетке, кроме цитоплазмы, присутствует резко обособленное от нее форменное образование — ядро, которое в основном построено из белков и нуклеиновых кислот. Оно играет очень существенную роль при делении клетки и при передаче наследственных признаков.

Указанные различимые и неразличимые под обычным микроскопом форменные образования протоилазмц по существу являются внешним, видимым выражением определенных, весьма сложных отношений растворимости веществ протоплазмы. Как мы увидим ниже, эта весьма подвижная структура протоплазмы имеет, несомненно, выдающееся значение в ходе жизненного процесса, но это значение ни в какой мере не может быть сопоставлено с той ролью, которую играет конструкция в специфической работе машины. И это вполне понятно, так как машина и протоплазма являются системами, глубоко принципиально различными между собой.

Характерной особенностью работы машины служит механическое перемещение ее отдельных частей в пространстве. Поэтому самым существенным для организации машины является именно расположение ее частей. Жизненный процесс носит совершенно иной характер. Он в первую очередь выражается в обмене веществ, т. е. в химическом взаимодействии отдельных составных частей протоплазмы. Поэтому наиболее существенным для организации протоплазмы является не расположение ее частей в пространстве (как это имеет место в машине), а известный порядок химических процессов во времени, их определенное, гармоническое сочетание, направленное на сохранение всей живой системы в целом.

Ошибка механистов состоит именно в том, что они не видят этой разницы и, стремясь приписать живым существам ту же форму движения материи, которая характерна для машины, ставят знак равенства между организацией протоплазмы и ее структурой, т. е. сводят эту организацию лишь к пространственному расположению ее отдельных частей. Это, конечно, является односторонним, так как всякую организацию мы должны мыслить не только в пространстве, но и во времени. Ведь мы, например, называем какое-нибудь собрание «организованным» не только потому, что его участники определенным образом разместились в комнате, но и потому, что на нем соблюдается известный регламент, определенная последовательность докладов и выступлений.

В зависимости от характера данной системы на первый план выступает или ее организация в пространстве, или организация во времени. Для машины ведущей является пространственная организация. Но мы знаем ряд систем, где на первый план выступает организация во времени. Образцом таких систем может служить любое музыкальное произведение: например симфония. Самое существование симфонии обусловлено тем, что в ней строго определенным образом сочетаются между собой во времени многие десятки и сотни тысяч составляющих ее звуков. Стоит только нарушить это гармоничное сочетание, эту определенную последовательность звуков — и симфония перестанет существовать как таковая, получится дисгармония, хаос.

Структура, определенное тонкое внутреннее строение, весьма существенна для организации протоплазмы. Но ведущей здесь является все же организация во времени, определенная гармония совершающихся в протоплазме процессов. Любой организм, будь то животное, растение или микроб, живет, существует только до тех пор, пока через него непрерывным потоком проносятся все новые и новые частицы вещества и связанная с ними энергия. Из внешней окружающей среды в организм поступают разнообразные химические соединения. Здесь они подвергаются глубоким изменениям и превращениям, в результате которых они претворяются в вещество самого организма, делаются подобными тем химическим соединениям, которые уже ранее входили в состав живого существа. В этом состоит процесс ассимиляции. Но наряду с ассимиляцией идет и обратный процесс— диссимиляции. Вещества живого организма не остаются неизменными, а более или менее быстро разлагаются, и на их место становятся вновь ассимилированные соединения, а возникшие при разложении продукты распада выделяются во внешнюю среду.

Таким образом, вещество живого организма никогда не остается неподвижным, оно постоянно распадается и вновь возникает в результате многочисленных реакций разложения и синтеза, теснейшим образом переплетающихся между собой. Наши тела текут, как ручьи, материя возобновляется в них, как вода в потоке, учил еще диалектик древней Греции Гераклит. Поток или струя воды может в течение некоторого промежутка времени сохранять постоянной свою форму, внешний вид, но эта форма есть лишь видимое отображение непрерывного процесса движения частичек воды. Самое существование описанной системы зависит от того, что через струю воды все время с определенной скоростью проносятся все новые и новые молекулы вещества. Если мы остановим этот процесс, исчезнет и сама струя как таковая. Это характерно для всех так называемых открытых систем, самое существование которых возможно только при постоянном взаимодействии с окружающей внешней средой.