Возникновение и развитие жизни на земле

От редакции РП: Видя, какой антинаучный бардак творится сейчас в головах наших рабочих и других трудящихся, и отлично понимая, что это всё целенаправленный результат буржуазной пропаганды, более 30 лет активно распространяющей стократ опровергнутый наукой махрово-реакционный бред, в том числе через систему современного буржуазного образования, мы решили опубликовать на нашем сайте серию статей, посвященных центральным вопросам истории окружающего нас мира, в которых дается истинно научный ответ с позиций классового мировоззрения рабочего класса — диалектического материализма.

Мы полагаем, что эти статьи будут интересны и полезны нашим читателям, многие из которых работают в рабочих массах и ведут занятия в рабочих кружках. Данные статьи — своего рода методический материал, который поможет нашим пропагандистам в работе над формированием у наших рабочих правильного, действительно научного мировоззрения, понять рабочим свое место в этом мире и свои исторические задачи.

Первая серия статей посвящена биологии. Книга, из которых они были взяты, планруется МЛРД РП к переизданию в 2019 г.

Возникновение и развитие жизни на земле

Вопрос о возникновении жизни на земле также является в современной биологической науке одним из основных вопросов, при разрешении которого сталкиваются противоречивые мнения материалистов и идеалистов.

Еще задолго до начала развития биологической науки люди, соприкасаясь с природой и используя ее богатства, в том числе животные и растительные организмы, для удовлетворения своих повседневных нужд, научились отличать живое от неживого и пытались объяснить себе происхождение жизни. В течение многих тысячелетий происхождение жизни объяснялось различными религиозными учениями, как творческий акт сверхъестественной божественной силы, создавшей живое из неживого. Наряду с этим, повседневные наблюдения позволяли легко заметить, что различные живые существа неожиданно появляются там, где их не было ранее: растения выходят из почвы, в навозе обнаруживаются черви и жуки, в лужах и прудах появляются улитки, пиявки, лягушки и т. д. На основании подобного рода наблюдений делали заключение, что живое может возникать из неживой материи самопроизвольно, что жизнь постоянно самозарождается в природе. Только в отношении крупных животных и человека было известно, что они не возникают из неживого, а появляются путем размножения.

В произведениях древнегреческих философов, живших более 2 тысяч лет назад, отражаются те же представления о самопроизвольном возникновении жизни. Знаменитый Аристотель (384—322 г. до н. э.) считал, что растения зарождаются из земли, а многие животные — черви, моллюски, насекомые, рыбы, амфибии — возникают из гниющего навоза, ила, дерева, мяса, всяких отбросов при действии солнечного света и наличии влаги. По воззрению Аристотеля, все живые тела являются таковыми благодаря наличию в них «души» или «энтелехии», которая их оживляет и придает им целеустремленность.

Учение об энтелехии, как специальном жизненном факторе, является типичным идеалистическим пониманием сущности жизни. В таком же виде оно перешло в средневековую науку и господствовало в ней до XV—XVI столетия.

Известные натуралисты и врачи XVI—XVII в. — Парацельс Ван-Гельмонт, Гарвей не только признавали самозарождение животных, но даже давали рецепты получения мышей из зерен пшеницы, а маленького человечка (гомункулюса) — из семенной жидкости.

В конце XVII и начале XVIII в. итальянские исследователи Реди и Валлис сумели точными опытами доказать, что появление червей, насекомых и других животных в различных гниющих материалах объясняется не самозарождением, а развитием их из яиц, отложенных в эти материалы. Достаточно, например, покрыть мясо колпаком из марли, недопускающим к нему мух, и «мясные черви» (личинки мух) не появятся в нем. Опыты Реди и Валлис и других натуралистов опровергли учение о самозарождении многоклеточных животных, но этим оно еще не было полностью разрушено.

Одновременно знаменитый голландский микроскопист Левенгук открыл микроорганизмы, обитающие повсюду в воде и в органических настойках. Последователи Левенгука, начавшие исследование этих микроскопических организмов, заметили, что они появляются в любой жидкости, содержащей органические вещества (молоко, мясной бульон, растительный отвар, сусло и т. п.), даже после кипячения этих жидкостей. Единственное объяснение появлению микроорганизмов в органических настоях, которое могли дать ученые XVII—XVIII столетий, было признание самозарождения их из молекул неживого органического вещества. Большинство исследователей склонялось к мысли, что органическая материя обладает «жизненной силой», которая соединяет органические молекулы и создает из них микроорганизмы. Многочисленные опыты с органическими настоями, проделанные разными исследователями в течение XVIII и половины XIX в., давали неоднородные результаты: в одних случаях в прокипяченных настоях появлялись микроорганизмы, в других — их не обнаруживалось. Поэтому большинство натуралистов держалось мнения, что самозарождение возможно и что главная роль в нем принадлежит «жизненной силе», присущей органическим веществам.

Энергичные споры между сторонниками и противниками самозарождения побудили Французскую академию наук назначить специальную премию за решение этого вопроса, который и был окончательно решен рядом замечательных исследований французского биолога Луи Пастера. Пастер прежде всего доказал, что в воздухе, почве, на всех предметах обычной лабораторной обстановки, на одежде и на теле людей всегда находится большое число невидимых для простого глаза мельчайших зародышей (спор) различных микроорганизмов. Далее в его опытах было показано, что появление микроорганизмов в стерилизованных (прокипяченных) органических настоях наблюдается только в тех случаях, когда зародыши попадают в них тем или иным путем. Достаточно закрыть колбу с прокипяченным органическим настоем толстой ватной пробкой, предохраняющей раствор от проникновения зародышей из воздуха, и никакого «самозарождения» не произойдет — раствор сохраняется чистым, хотя воздух через пробку может проходить в колбу. В других опытах Пастер припаивал к горлышку колбы длинную узкую изогнутую трубку и после продолжительного кипячения раствора оставлял эту трубку открытой. Так как при этом воздух мог свободно проходить в колбу, а зародыши микробов не проникали туда, то раствор оставался чистым неопределенно долгое время.

Противники Пастера пытались опровергнуть его доказательства, но он повторными опытами обнаруживал их ошибки и в конце концов одержал полную победу. После опытов Пастера стало общепризнанным, что самозарождение живого из неживой материи в настоящее время невозможно. В XX столетии после открытия ультрамикроскопических бактериофагов и вирусов, которые многими биологами признаются за простейшие живые формы, но размножение которых изучено очень слабо, снова был поднят вопрос о самозарождении этих мельчайших живых существ из неживых органических соединений. Однако и эти попытки возродить теорию самозарождения не имели успеха, так как в отношении бактериофага доказано, что он, подобно другим организмам, возникает только путем размножения, а вирусы еще настолько мало изучены, что не все исследователи признают их за живые организмы.

Крушение теории самозарождения побудило идеалистически настроенных ученых к разработке других гипотез, объясняющих возникновение жизни на земле. Доказанная Пастером невозможность быстрого перехода неживого в живое была использована для утверждения, что такой переход никогда не совершался и что живое всегда существовало одновременно с неживым, что жизнь также вечна, как и неживая материя.

Немецкие ученые Ю. Либих, Г. Рихтер, Г. Гельмгольц вскоре после знаменитых опытов Пастера опубликовали свои работы с изложением теории космозоев, которая основывалась на признании вечности жизни. Согласно этой теории, жизнь в тех или иных формах всегда существовала на каких-нибудь планетах, где имелись подходящие для этого условия. В далеком прошлом, когда земля еще была в раскаленном состоянии, на ней не было никаких живых существ, а затем зародыши микроорганизмов были занесены на нее с других планет и дали здесь начало развитию жизни. По предположениям Рихтера и Гельмгольца, перенос зародышей микроорганизмов с планеты на планету осуществляется при помощи метеоритов. Для доказательства такой возможности эти ученые указывали на способность спор многих бактерий выдерживать воздействие очень низких температур и нагревание до 100°, сохранять жизнь долгое время в отсутствии кислорода и влаги, т. е. в условиях, подобных тем, какие они должны были испытать при переносе через межпланетное пространство с метеоритами. Новейший последователь этих теорий Липман провел ряд специальных тщательных исследований для отыскания спор микробов в метеоритах. Ему удалось найти внутри метеоритов бактерий, но они оказались вполне сходными с бактериями, живущими на земле. Последнее обстоятельство поставило под сомнение все его опыты, так как совершенно невероятно, чтобы на других планетах и на земле существовали идентичные формы микробов.

В 1912 г. шведский ученый Аррениус развил так называемую теорию панспермии, которая также предполагала вечность жизни, но считала, что зародыши микробов переносятся с планеты на планету благодаря давлению световых лучей. Зародыши, попадающие с земли и других планет в мировое пространство, движутся в нем под давлением лучей солнца со скоростью света и благодаря этому могут переноситься даже за пределы солнечной системы. Таким же путем зародыши могут быть занесены на землю. Предположения Аррениуса, Рихтера и Гельмгольца о возможности переноса зародышей жизни из одной солнечной системы в другую или с одной планеты на другую через межпланетное пространство — мало вероятны. Новейшие исследования астрофизики показывают, что межпланетное пространство богато ультрафиолетовыми и космическими лучами, которые смертоносны для микроорганизмов. В силу этого длительное пребывание зародышей микробов в межпланетном пространстве и перенос их в живом состоянии с одной планеты на другую совершенно невозможен.

Обе изложенные теории самозарождения и вечности жизни являются в корне идеалистическими, так как первая предполагает наличие сверхестественной жизненной силы, а вторая рассматривает жизнь как вечную форму существования материи.

После опубликования эволюционной теории Дарвина (в 1859 г.), которая установила исторический взгляд на происхождение всех форм органической природы, многие биологи пытались объяснить происхождение жизни на земле с точки зрения этой теории. Негели, Геккель, Бастиан, Омелянский и другие высказывали предположение, что первые простейшие организмы возникли на земле в очень отдаленные времена из неживой материи при соответствующих благоприятных условиях и что в дальнейшем все сложные организмы развились из этих первоначальных форм путем постепенных изменений, согласно теории Дарвина. Характерным недочетом этих представлений было признание внезапного возникновения живого из неживого при воздействии особых условий, неповторявшихся впоследствии.

По существу, эти теории отличались от идеалистического учения о самозарождении только отрицанием участия жизненной силы в создании живых форм, однако само образование первых простейших организмов они не рассматривали как длительный исторический процесс. Более удовлетворительной с этой стороны является гипотеза Пфлюгера, который предполагал, что основной особенностью живого белка является наличие в нем соединения, называемого цианом (CN). Образование циана возможно только при наличии очень высоких температур. Отсюда Пфлюгер делает вывод, что циан образовался в период раскаленного состояния земли, а затем при постепенном охлаждении ее вступал в соединения с различными другими веществами (кислородом, водой, солями), следствием чего и было возникновение сложных живых белков.

Хотя предположения Пфлюгера далеко не соответствуют данным современной органической химии о строении белков, тем не менее его теория интересна как первая попытка представить образование белковых веществ в виде исторического процесса постепенного усложнения строения материи.

А. И. Опарин

Выше мы уже говорили, что с точки зрения диалектического материализма жизнь представляет качественно-своеобразную форму движения материи, отличающейся сложным физико-химическим строением и организацией. Возникновение такой формы материи можно понять только как длительный исторический процесс постепенного развития и усложнения более простых форм при определенных условиях. Наиболее полно и последовательно картина этого развития представлена в теории советского ученого акад. А. И. Опарина.

На основании данных современной астрономии о физическом состоянии и химическом составе различных звезд и планет, а также на основе достижений современной химии акад. Опарин рисует историю возникновения жизни на земле следующим образом. По химическому составу живые организмы состоят, главным образом, из органических веществ — белков, углеводов и жиров, в основе которых лежит углерод. Отсюда следует, что возникновению жизни на земле должно было предшествовать образование углеродистых соединений и сложных органических веществ.

Около трех миллиардов лет назад земля отделилась от солнца в виде огромного скопления раскаленных газов, в котором присутствовали углерод и другие известные на земле и на солнце элементы. Температура на поверхности наиболее горячих звезд достигает 27000°; при этих условиях все элементы существуют в виде раскаленных газов и не могут вступать в соединение друг с другом. При понижении температуры до 12000° углерод уже вступает в соединение с водородом, образуя метин (СH). На поверхности солнца температура около 6000°; здесь уже имеется ряд соединений: углеводороды, циан, дикарбон (С₂) и др. Земля, отделившаяся от солнца, несомненно также обладала этими соединениями. При ее дальнейшем охлаждении частицы дикарбона сгустились в жидкое состояние и вместе со сжиженными металлами опустились к центру земли, где углерод вступил в соединение с металлами, образуя вещества, называемые карбидами. Расплавленные карбиды легко прорывали тонкую плотную оболочку первобытной земной коры и, изливаясь на поверхность, соприкасались и вступали в соединение с перегретыми водяными парами, составлявшими тогда атмосферу земли. В атмосфере находился также аммиак, образовавшийся путем соединения азота с водородом (NH₃). При взаимодействии карбидов с парами воды образовались углеводороды, которые далее присоединяли азот и кислород и превращались в первобытные органические соединения. Вместе с парами воды они входили в состав раскаленной атмосферы земли.

Дальнейшее постепенное охлаждение поверхности земного шара и его атмосферы (до 100° и ниже) привело к образованию воды, которая в виде обильных ливней выпала на сушу и образовала первые на земле горячие моря и океаны; в их водах содержались органические вещества, вымытые дождями из атмосферы. Различные примитивные органические вещества в воде морей вступали друг с другом в различные соединения, а также присоединяли к себе растворенные в той же воде неорганические вещества. Прямыми опытами современная органическая химия показала, что при смешении растворов простейших органических веществ и прибавлении к ним неорганических солей они вступают в реакции и образуют постепенно все более и более сложные органические соединения. Несомненно, что постепенное усложнение органических соединений происходило и в условиях первобытных морей и океанов. В течение многих тысячелетий здесь шло при различных условиях постепенное усложнение органических соединений, что привело сначала к образованию аминокислот, а затем, путем соединения их друг с другом, к образованию простейших белков.

Изучение растворов белковых веществ обнаружило, что при смешении их друг с другом нередко наблюдается явление так называемой коацервации или скучивания белковых молекул. В смешанном растворе молекулы разных белков собираются в группы, имеющие вид маленьких сгустков (капель), плавающих в воде. Каждая коацерватная капля обладает определенным внутренним строением, т. е. молекулы белков, составляющие ее, располагаются в ней в определенном порядке и определенно связаны друг с другом. Изменение условий, в которых находятся коацерватные капли, например, температуры, состава окружающего раствора и т. п., могут вызывать изменение расположения молекул в коацервате или повести к его распаду. Коацерватные капли легко притягивают к себе частицы различных веществ и вступают в реакции с ними, что ведет опять-таки к перестройке самих капель, к увеличению их размеров или, наоборот, к их распаду, разрушению.

Несомненно, что при наличии разнообразных простейших белков в водах первобытных океанов и морей, при разнообразных условиях температуры и в присутствии различных солей, происходило образование множества различных по своему составу и строению коацерватных капель, которые непрестанно присоединяли к себе другие вещества, изменялись, разрушались или увеличивались и т. д.

Строение коацерватных белковых капель и их способность к соединению с веществами, находящимися в окружающей воде, к увеличению и изменению своего внутреннего строения напоминают в значительной мере протоплазму современных организмов, также обладающую определенным внутренним строением и осуществляющую непрестанно обмен веществ. Однако коацерватные капли еще не были живыми и не обладали с самого начала способностями к определенному обмену веществ, росту и размножению, какими отличаются даже самые простые современные организмы. Тем не менее мы можем представить, что из примитивных коацерватных белковых капель образовались, путем постепенного их усложнения, простейшие живые формы, характеризующиеся целесообразным строением, т. е. способные осуществлять жизненные процессы при наличии определенных условий.

Коацерватные капли, как уже говорилось, были разнородными по своему внутреннему составу и строению; поэтому и их возможности к присоединению веществ из окружающей среды, к увеличению своих размеров, к внутренним перестройкам были неодинаковы. В одних каплях эти процессы проходили быстрее и энергичнее чем в других; поэтому одни были более способны к длительному существованию в определенных условиях, другие быстро распадались. Таким образом, происходил своеобразный естественный отбор, при котором сохранялись наиболее стойкие коацерватные капли.

Опыты с коацерватными каплями показывают, что при увеличении размера они, достигнув некоторого предела, распадаются на части, которые далее существуют и «растут» каждая по отдельности, т. е. происходит «размножение» капель, подобное размножению простейших организмов делением. Также происходило, повидимому, и «размножение» коацерватных капель в далекие времена в первобытном океане. Наиболее стойкие капли сохранялись, размножались, усложняли постепенно свое строение. Через очень длинный ряд постепенных превращений этот процесс дошел наконец до такой степени сложности внутреннего строения коацерватных капель, когда они уже приобрели основные характерные жизненные свойства — обмен веществ, размножение, рост и т. д., т. е. когда они уже стали простейшими живыми организмами.

Таким образом, историю возникновения жизни на земле акад. Опарин представляет как процесс превращения форм движения материи, длившийся многие сотни миллионов лет со времени образования земли как самостоятельной планеты. Схематически основные этапы этой истории можно представить в следующем виде: отдельные химические элементы в период раскаленно-газообразного состояния земли — переход газообразного углерода и других тугоплавких элементов в жидкое состояние и опускание их в центральное ядро земли — образование карбидов путем соединения углерода с металлами — извержение карбидов на поверхность земли, соединение их с парами воды и образование углеводородов — соединение углеводородов с азотом и кислородом и образование в атмосфере простейших органических веществ — образование первичных океанов с растворенными в их водах органическими веществами и неорганическими солями — постепенное усложнение органических соединений, образование аминокислот и разнообразных первичных белков — скучивание белковых молекул и образование из них разнообразных коацерватных капель — постепенное усложнение коацерватных белковых капель и превращение их в первичные живые организмы.

Из книги: Т.В. Виноградова, М.П. Виноградов, С.И. Гальперин, П. В. Макаров, Ф.Д. Сказкин, З. А. Чижевская «Основы мичуринской биологии», Учпедгиз, 1950 г., стр. 17-24.