Эволюция биосферы

Начало эволюции (от лат. evolution — развитие) биосферы — это нача­ло жизни. В.И. Вернадский считал жизнь явлением вечным, подобным материи или энергии. Хотя в основе его учения о биосфере и лежат представления о глубочайшей взаимосвязи живого и неживого, он пола­гал, что барьер между косвенной и живой материей непроходим.

Возникновение жизни на Земле — вопрос дискуссионный. По мнению В.И. Вернадского, в обозримой геологической истории образование живого вещества из неживого на Земле произойти не могло. Отправной точкой его воззрения в этой области был принцип, сформулированный флорентий­ским врачом Франческо Реди: " Все живое от живого" (1668).

Доказательство тому В.И. Вернадский видел в работах Л. Пастера и П. Кюри об особенностях молекулярного строения органического вещества:

- живое вещество обладает свойством оптической дисимметрии, т. е. яв­ляется фильтром, способным отделять правовращающиеся молекулы от левовращающихся. Благодаря концентрации молекул одинаковой сим­метрии живое вещество способно поляризовать световые лучи;

- в неживом веществе левовращающиеся и правовращающиеся молеку­лы смешаны в произвольных пропорциях.

В.И. Вернадский уделял большое внимание этому фактору, высказав гипотезу о том, что дисимметричные структуры стабильны в живом ве­ществе. Отстраняясь от каких-либо экстраполяций и гипотез, основыва­ясь только на эмпирических обобщениях, он утверждал, что на Земле нет условий, которые могли бы обеспечить возникновение жизни не биоген­ным путем из косного вещества, т. е. нет условий для абиогенеза (от греч. abiogenesis).

Позднее, под влиянием успехов в абиогенном синтезе органических веществ, он склоняется к признанию абиогенеза, но не одного какого-то вида, а сразу комплекса организмов разных геохимических функций и в условиях, предшествующих геологическому времени. В 1931 г. он утверждал, что " принцип Реди", безусловно, верен, но справедлив лишь в условиях биосферы, и даже считал возможным абиогенез в современных условиях, который, однако, нельзя наблюдать в силу недостаточности уровня знаний. В своей работе " Химическое строение биосферы Земли и ее окружения", опубликованной впервые в 1965 г., он писал: " Надо искать не следов начала жизни на нашей планете и вообще на планетах, но материально- энергетические условия для проявления планетной жизни". Таким обра­зом, В.И. Вернадский в последних своих работах допускал идею абиоге­неза в определенных условиях до геологической истории планеты.

В.И. Вернадский был уверен, что биосфера существует как минимум уже в течение 2 млрд лет. По последним косвенным данным, возраст биосферы оценивается в 4 млрд лет.

За последние десятилетия накоплено много материалов, касающихся появления жизни на Земле:

- во-первых, можно считать доказанным отсутствие жизни на Венере (от­носительно Марса такой уверенности нет), на которых В.И. Вернадский предполагал возможность существования живого вещества. Теперь изу­чено достаточно много космической материи, состоящей из различных смесей право- и левовращающихся молекул. Результаты доказывают, что земная жизнь не привнесена на Землю с ближайших планет;

- во-вторых, получены и достаточно хорошо изучены природные орга­нические вещества абиогенного происхождения. В книге М. Руттена (1974) описаны опыты по получению аминокислот из водорода,, ам­миака и метана в бескислородной среде под действием электрических разрядов и ультрафиолетового излучения. В России подобные опыты проводил А.И. Опарин (1936). Вскоре такие соединения были обна­ружены в грозовых тучах после молнии и в стерильно отобранных го­рячих вулканических пеплах (Е.К. Мархинин, 1980). При этом в оди­наковых по химическому составу органических веществах биогенного и абиогенного происхождения наблюдается дисимметрия, т. е. всегда преобладает одна группа молекул, чаще всего левовращающихся. Эти факты указывают на стирание граней между живым и его абиогенны­ми аналогами. Поэтому ученые второй половины XX в. (А.И. Опарин, Дж. Бернал, М. Руттекс, Р.С. Юнг и др.), не допуская попадания жизни на Землю с других планет, признали абиогенез на Земле.

- Ученые предполагают, что абиогенез мог происходить в условиях, от­личных от ныне существующих, при первичной бескислородной атмо­сфере. В настоящее время проблема сводится к выяснению времени пре­вращения абиогенных органических соединений в биогенные и причин появле­ния резко десимметричной структуры ДНК в живом веществе.

- Вероятно, нарушение зеркальной симметрии — необходимый этап эволюции. Физик В.И. Гольданский (1986) считает, что появление дисимметрии в органическом веществе уже обеспечивает возможность началь­ных форм размножения. В последние годы, однако, получают подтвер­ждение идеи В.И. Вернадского о возможном космическом происхожде­нии живого вещества. Исследования в Антарктиде обнаружили большое количество метеоритов на поверхности льда. В них были найдены раз­личные аминокислоты, нуклеотиды, которые не могли образоваться во льдах Антарктиды, то есть вполне допустимо, что абиогенные вещества существуют и в далеком космосе.

- Таким образом, если не живое вещество, то его " матрица" в виде абиогенного органического вещества существует в космосе и может пе­реноситься на межзвездные расстояния. Поэтому идею В.И. Вернадского о " вечности" жизни в современном представлении можно сформулиро­вать так: жизнь — это этап эволюции материи, возможность, присущая всем пространствам и временам.

- Академик Н.Н. Моисеев высказывал (1994) такую точку зрения: кар­тину мира можно представить как эволюцию единой системы Вселенной от начального взрыва до появления живого вещества и разума, а в конце концов и общества. Развитие этой системы происходит за счет внутренних взаи­модействий, присущих самой системе. Имеет место грандиозный процесс самоорганизации. в котором появление живого вещества является одним из важнейших этапов. Живое вещество определяет величины мировых кон­стант (скорость света, гравитационная постоянная), а мировые константы дают возможность возникновения живого вещества. Этот парадокс за­ставляет трактовать роль живого вещества в мироздании по-иному: мир таков потому, что мы есть. Следовательно: " Вселенная, может быть, явля­ется не самостоятельной системой, а лишь составляющей некой супер­системы, в которой одним из принципов отбора является возможность появления живого вещества" (Н.Н. Моисеев, 1994).