Теория самозарождения кратко. Возникает известный "принцип Реди" - живое только от живого. И о некоторых следствиях попыток разработки теории самозарождения жизни

Гипотеза самопроизвольного (спонтанного) зарождения

Теория самопроизвольного зарождения жизни была широко распространена в Древнем мире -- Вавилоне, Китае, Древнем Египте и Древней Греции (этой теории придерживался, в частности, Аристотель).

Аристотель (384 - 322 гг. до н. э.), которого часто провозглашают основателем биологии, придерживался теории спонтанного зарождения жизни. На основе собственных наблюдений он развивал эту теорию дальше, связываю все организмы в непрерывный ряд - «лестницу природы». «Ибо природа совершает переход от безжизненных объектов к животным с такой плавной последовательностью, поместив между ними существа, которые живут, не будучи при этом животными, что между соседними группами, благодаря их тесной близости, едва можно заметить различия» (Аристотель).

Этим утверждением Аристотель укрепил более ранние высказывания Эмпедокла об органической эволюции. Согласно гипотезе Аристотеля о спонтанном зарождении, определенные «частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Аристотель был прав, считая, что это активное начало содержится в оплодотворенном яйце, но ошибочно полагал, что оно присутствует также в солнечном свете, тине и гниющем мясе.

Даже уже в более позднее время, в средневековье, люди продолжали верить в то, что живые существа постоянно возникают из неживой материи: черви -- из грязи, лягушки -- из тины, светлячки -- из утренней росы и т.п. Так, известный голландский ученый 17 в. Ван-Гельмонт совершенно серьезно описывал в своем научном трактате опыт, в котором он за 3 недели получил в запертом темном шкафу мышей непосредственно из грязной рубашки и горсти пшеницы.

Впервые широко распространенную теорию решился подвергнуть экспериментальной проверке итальянский ученый Франческо Реди (1688). Он поместил несколько кусков мяса в сосуды и часть из них закрыл кисеей. В открытых сосудах на поверхности гниющего мяса появились белые червячки -- личинки мух. В сосудах же, прикрытых кисеей, личинки мух отсутствовали. Таким образом Ф. Реди удалось доказать, что личинки мух появляются не из гниющего мяса, а из яиц, отложенных мухами на его поверхность.

В 1765 г. известный итальянский ученый и врач Ладзаро Спаланцани прокипятил в запаянных стеклянных колбах мясные и овощные бульоны. Бульоны в запаянных колбах не портились. Он сделал вывод, что под действием высокой температуры погибли все живые существа, способные вызывать порчу бульона. Однако опыты Ф. Реди и Л. Спаланцани убедили далеко не всех. Ученые-виталисты (от лат. vita - жизнь) считали, что в прокипяченном бульоне не происходит самозарождения живых существ, так как в нем разрушается особая «жизненная сила», которая не может проникнуть в запаянный сосуд, поскольку переносится по воздуху.

Споры но поводу возможности самозарождения жизни активизировались в связи с открытием микроорганизмов. Если сложные живые существа не могут самозарождаться, возможно, это могут микроорганизмы?

Луи Пастер (1822- 1895)

В связи с этим в 1859 г. французская Академия объявила о присуждении премии тому, кто окончательно решит вопрос о возможности или невозможности самозарождения жизни. Эту премию получил в 1862 г. знаменитый французский химик и микробиолог Луи Пастер. Так же как Спаланцани, он прокипятил питательный бульон в стеклянной колбе, но колба была не обычная, а с горлышком в виде S-образной трубки. Воздух, а следовательно и «жизненная сила», могли проникать в колбу, но пыль, а вместе с нею и микроорганизмы, присутствующие в воздухе, оседали в нижнем колене S-образной трубки, и бульон в колбе оставался стерильным. Однако стоило сломать горло колбы или ополоснуть стерильным бульоном нижнее колено S-образной трубки, как бульон начинал быстро мутнеть -- в нем появлялись микроорганизмы.

Подводя итог, можно выделить основные положения данной теории:

• 1 живые существа постоянно возникают из неживой материи
• 2 жизнь "входит" в тело и оживляет его благодаря Жизненной силе - если тело находится в каком-нибудь непроницаемом объекте (например в запаянной колбе) то и Жизненная сила в нее войти не может

Опровергли теорию

• 1 Ф. Реди и Л. Спаланцани
• 2 Окончательно опроверг теорию самозарождения Луи Пастер

Таким образом, благодаря работам Луи Пастера теория самозарождения была признана несостоятельной и в научном мире утвердилась теория биогенеза, краткая формулировка которой -- «все живое -- от живого».

Самозарождение

Самозарождение - спонтанное зарождение живых существ из неживых материалов; в общем случае, самопроизвольное возникновение живого вещества из неживого. В настоящее время общепризнано, что зарождение живых организмов невозможно, а возникновение живого вещества из неживого практически невозможно в современных природных условиях. Однако в науке активно обсуждаются возможные сценарии возникновения жизни на ранних этапах существования Земли .

Развитие теории самозарождения

Древний мир

С древних времён человечество решало вопросы происхождения жизни довольно однозначно. В том, что живое или, по крайней мере, низшие его представители, способны зарождаться сами по себе буквально из ничего, не было никаких сомнений. Сведения о том, как различные живые существа появляются из воды, грязи и гниющих остатков, можно найти в древних китайских и индийских рукописях, об этом также рассказывают египетские иероглифы и клинописи Древнего Вавилона. К примеру, народ Древнего Египта свято верил в существовавшее тогда убеждение о том, что лягушки, жабы, змеи и даже более крупные животные, такие как, например, крокодилы, рождаются не иначе как из слоя ила, остающегося на берегах Нила после его сезонных разливов. А в Древнем Китае люди полагали, что тля возникает сама по себе на молодых побегах бамбука. Причём немаловажное значение в этом процессе придавалось теплу, влаге и солнечному свету. В Вавилоне же люди верили, что черви появляются сами по себе в каналах.

Античность

Убеждения в спонтанном зарождении живых существ из неживых материалов было воспринято философами Древней Греции и Рима, как нечто само собой разумеющееся. Очевидно, что в отличие от восточных цивилизаций, для которых характерным было теологическое толкование происхождения жизни, в Древней Греции наблюдается эмпиризм доэволюционных научных теорий и практически полное отсутствие религиозного подтекста. В какой-то момент под идею о самозарождении стали подводить определённую теоретическую основу, толкуя её с материалистических или идеалистических позиций.

К примеру, древнегреческий философ - Фалес Милетский (конец VII-начало VI в. до н. э.), придерживавшийся стихийно-материалистических позиций, полагал, что жизнь есть свойство, присущее материи. Подобным материальным первоначалом, из которого естественным образом возник мир, по мнению Фалеса Милетского, была вода. Также придерживался материалистических принципов толкования самозарождения жизни другой древнегреческий философ Демокрит (460-370 гг. до н. э.), основатель атомистической теории. Он полагал, что всё на свете состоит из множества мельчайших неделимых частиц - атомов, а жизнь зарождается за счёт взаимодействия между собой сил природы - к примеру, за счёт взаимодействия атомов огня и влажной земли.

А древнегреческий философ-материалист Эмпедокл ( - гг. до н. э.) считал, что первые в мире живые организмы (а это, как он полагал, были растения), зародились в речном иле под влиянием внутреннего тепла Земли. Вслед за растениями появляются части животных: «„головы выходили без шей, двигались руки без ног, очи блуждали без лбов“, из соединения которых впоследствии появились первые животные организмы». Само же соединение происходило так: «Влекомые силой Любви эти части искали друг друга и слагались в целые живые существа, причём соединения частей происходили случайно, так что образовались чудовища в виде животных с человеческими головами, многоголовые создания и т. д. Но эти уродливые твари, по учению Эмпедокла, были неспособны к продолжительному существованию и волею Вражды должны были погибнуть, уступив место более гармонично устроенным организмам. С течением времени по законам Любви и Вражды получились формы, приспособленные к среде и способные к размножению». Примерно об этом же (только в форме художественного произведения) писал древнеримский поэт Лукреций Кар (ок. 98-55 гг. до н. э.) в поэме «О природе вещей».

Противоположного, идеалистического подхода к теории самозарождения жизни придерживался Платон (428-347 гг. до н. э.). Он полагал, что сама по себе животная и растительная материя ни в коем случае не является живой. Живой же она становится только после того как до неё снисходит бессмертная душа, «психея». Эта идея Платона оказалась более чем жизнеспособной, и после него оказалась воспринята его учеником Аристотелем, учение которого легло в основу всей средневековой научной культуры и просуществовало более 2-х тысяч лет. В своих трудах Аристотель приводит бесчисленное множество «фактов» самозарождения живых существ - растений, насекомых, червей, лягушек, мышей, некоторых морских животных - с указанием необходимых для этого условий - наличия разлагающихся органических остатков, навоза, испорченного мяса, различных отбросов, грязи. Под эти «факты» Аристотель даже подводил определённое теоретическое обоснование - он утверждал, что внезапное зарождение живых существ вызвано ни чем иным как воздействием некоего духовного начала на до того безжизненную материю. Но в то же время Аристотель выражает и вполне здравые мысли, близкие по своей сути к эволюционной теории: «Кроме того, возможно, что одни тела время от времени превращаются в другие, а те в свою очередь, распадаясь, претерпевают новые превращения, и таким образом развитие и распад уравновешивают друг друга». Также непременно стоит отметить, что Аристотель был первым учёным, высказавшим идею «лестницы существ» (от менее развитых и более примитивных к наиболее развитым, а в более широком понимании - от неживой природы к живой). Вот как выглядела «лестница» Аристотеля: 1) Человек; 2) Животные; 3) Зоофиты; 4) Растения; 5) Неорганическая материя.

При этом развитие живых существ происходит путём их восхождения по ступенькам лестницы от низших к высшим и осуществляется за счёт присущей материи склонности к самосовершенствованию. Как ни смешно это прозвучит, подобные идеи действительно были передовыми для V в. до н. э., прогрессивными по сравнению с ненаучным религиозным подходом. В отличие от прежних религиозных воззрений, теория самозарождения жизни носила уже не тео-, а космогеничный, светский характер. Роль бога в процессе зарождения жизни уже не казалась такой однозначной, что положило границу между религией и наукой и определило дальнейший путь развития науки вне религиозных догматов. А некоторые исследователи даже полагают, что в идеях Эмпедокла о зарождении жизни можно углядеть зачатки теории эволюции и естественного отбора с её идеями борьбы за существования и сохранения сильнейших видов.

Средние века

Для Средних веков характерен значительный регресс научного знания, связанный, в основном, с колоссальной властью церкви над всеми отраслями человеческой деятельности, а также с развитием христианской философии и формированием соответствующего, религиозного образа жизни и мышления. Ещё в III в. н. э. Плотин (глава философской школы неоплатоников) говорил о том, «что живые существа могли возникать из земли не только в прошлом, но возникают и сейчас в процессе гниения» под воздействием «животворящего духа » («vivere facit»), то уже в V веке н. э. идеи «живородящего духа» и «животворящей силы» оказались невостребованными, так как во главу угла встало христианство, предполагающее единый акт творения. Ко всему прочему, вся научная деятельность находилась под контролем церкви, что отнюдь не способствовало продуктивному научному творчеству и появлению новых достижений в области органического мира.

К XVI веку теория самозарождения живых организмов достигла своего апогея. В эпоху Возрождения в научном мире активно распространилась заимствованная из иудаизма легенда о големе или гомункулюсе-искусственно созданном из глины, земли или другой неживой материи при помощи магических заклинаний и обрядов человека. Парацельс (1493-1541 гг.) предлагал вот такой рецепт изготовления гомункула: взять «известную человеческую жидкость» (сперму) и заставить её гнить сначала 7 суток в запечатанной тыкве, а затем в течение сорока недель в лошадином желудке, ежедневно добавляя человеческую кровь. И в результате «произойдёт настоящий живой ребёнок, имеющий все члены, как дитя, родившееся от женщины, но только весьма маленького роста.»

Опровержение теории самозарождения

Опыты Франческо Реди

Иллюстрация из «Опытов по происхождению насекомых» Франческо Реди (1668)

Спалланцани продолжал волновать вопрос о размножении микроорганизмов. Наблюдая за ними в микроскоп, он не раз видел маленьких зверюшек, слипшихся между собой, но ему ни разу не удалось разглядеть сам процесс деления. Чуть позже этот процесс открыл другой учёный, де Соссюр , и Спалланцани пришёл в восторг от этого открытия.

В это же время англичанин Эллис выдвинул гипотезу о том, что микроорганизмы вовсе не делятся пополам, а размножаются как и всё живое - живорождением, утверждая даже что собственными глазами видел новых микробов, зарождающихся в теле старых. А так называемое деление - не что иное как раскол зверька надвое за счёт столкновения его с другим микроорганизмом.

Спалланцани и тут не растерялся - с помощью щёточки из верблюжьей шерсти он сумел отделить одного микроба от армии его собратьев и, путём непродолжительных наблюдений подтвердить открытие де Соссюра - на месте одного микроба на предметном стекле Спалланцани обнаружил четверых, хотя ни о каких столкновениях не могло быть и речи.

Таким образом, Ладзаро Спалланцани совершил ряд важнейших открытий, послуживших крупной вехой на пути развенчания теории самозарождения и на пути развития микробиологии вообще.

Опыты Луи Пастера

К тому моменту, когда французский учёный Луи Пастер (1822-1895) приступил к решению вопроса о происхождении микроорганизмов, он уже успел совершить ряд открытий в химии и микробиологии. В частности, ему принадлежит открытие пространственной изомерии, процесса брожения и пастеризации. На протяжении всей жизни его научная деятельность была так или иначе связана с промышленным производством, и именно ему Пастер был обязан большинством своих достижений.

Пастера, как и большинство учёных того времени, волновал вопрос о происхождении живых существ, изучению деятельности которых он отдал столько времени и сил. Он повторял опыты Спалланцани, но сторонники теории самозарождения утверждали, что для самозарождения микроскопических животных необходим натуральный, не нагретый воздух, т. к. по мнению виталистов нагревание убивало «животворящую» или «плодотворную» силу. Ко всему прочему они утверждали (впрочем, Пастер и сам это понимал), что для чистоты эксперимента необходимо, чтобы в сосуд, содержащий не нагретый воздух, не проникли дрожжевые грибки и вибрионы . Задача показалась Пастеру невыполнимой.

Но вскоре, заручившись помощью французского учёного Антуана Балара , известного на весь мир открытием брома, он сумел найти выход из этой затруднительной ситуации. Пастер поручил своим помощникам приготовить весьма необычные колбы - их горлышки были вытянуты и загнуты книзу наподобие лебединых шей (S-образно), Балар подсказал эту идею и выдул на огне первый экземпляр. В эти колбы он наливал отвар, кипятил его, не закупоривая сосуд, и оставлял в таком виде на несколько дней. По прошествии этого времени в отваре не оказывалось ни одного живого микроорганизма, несмотря на то, что не нагретый воздух свободно проникал в открытое горлышко колбы. Пастер объяснял это тем, что все микробы, содержащиеся в воздухе, просто-напросто оседают на стенках узкого горлышка и не добираются до питательной среды. Свои слова он подтвердил, хорошенько встряхнув колбу, так чтобы бульон ополоснул стенки изогнутого горлышка, и обнаружив на этот раз в капле отвара микроскопических животных.

Трудно создать хорошую теорию, теория должна быть разумной, а факты не всегда таковы.

(Джордж У. Бидл, генетик, лауреат Нобелевской премии 1958 г. в области физиологии и медицины)

Физик Филипп Моррисон как-то заметил, что в случае обнаружения жизни на других планетах она превратится из чуда в статистику. Открытие жизни за пределами Земли, несомненно, расширило бы наши представления о ее происхождении. Оно помогло бы нам ответить на целый ряд вопросов, которые нельзя решить другим путем, позволило бы проверить наше убеждение в том, что жизнь должна быть основана именно на химии углерода. И если бы в основе новых форм жизни, как и предполагается, находился углерод, то это помогло бы выяснить, могут ли генетические системы строиться из каких-либо иных молекул, чем известные нам нуклеиновые кислоты и белки. Это позволило бы также ответить на вечный вопрос, может ли какой-то другой растворитель заменить воду в живой системе. И так далее - по всему длинному списку загадок, связанных с проблемой происхождения жизни.

Если бы обнаруженные за пределами Земли организмы коренным образом отличались от нас по своему химическому составу, то это свидетельствовало бы о том, что жизнь в различных частях Солнечной системы зародилась независимо, по крайней мере дважды. Но если бы внеземные организмы оказались в своей основе похожими на нас - со сходными белками и нуклеиновыми кислотами, с той же оптической изомерией и с таким же генетическим кодом, - то мы столкнулись бы с новой проблемой. В этом случае пришлось бы заключить, что жизнь либо зародилась независимо дважды, либо один раз, но затем живые организмы были перенесены с одной планеты на другую. Причем последнее предположение кажется более вероятным. Но какими бы ни были в действительности эти открытия, очевидно, что обнаружение внеземных форм жизни представляет огромный интерес с точки зрения фундаментальной биологии.

Со времен Аристотеля только три естественно-научные теории о происхождении жизни смогли овладеть умами людей. Это теория самозарождения, панспермия и теория химической эволюции. В историческом и научном планах они составляют важную основу, на которой строятся поиски жизни в Солнечной системе. Современная теория химической эволюции находится еще в стадии развития, и о ней речь пойдет в следующей главе.

Сущность гипотезы самозарождения заключается в том, что живые предметы непрерывно и самопроизвольно возникают из неживой материи, скажем из грязи, росы или гниющего органического вещества. Она же рассматривает случаи, когда одна форма жизни трансформируется непосредственно в другую, например зерно превращается в мышь. Эта теория господствовала со времен Аристотеля (384–322 г. до н. э.) и до середины XVII в., самозарождение растений и животных обычно принималось как реальность. В последующие два столетия высшие формы жизни были исключены из списка предполагаемых продуктов самозарождения - он ограничился микроорганизмами.

Литература того времени изобиловала рецептами по- лучения червей, мышей, скорпионов, угрей и т. д., а позднее - микроорганизмов. В большинстве случаев все "рекомендации" сводились к цитатам из работ древнегреческих и арабских авторов: значительно реже встречались подробные описания экспериментов.

Как говорят историки, науку создали древние греки, а отцом биологии был Аристотель. Действительно, он внес в биологию рациональное начало, свойственное древнегреческим мыслителям, сущность которого состояла в том, что человек, опираясь на силу своего разума, способен понять явления живой природы. В своих философских трудах Аристотель уделил много внимания методам логического доказательства: создал формальную логику, в частности ввел понятие силлогизма. Он также занимался наблюдениями явлений природы, в особенности живой. Но в этой области его умозаключения ненадежны. И хотя некоторые описания Аристотеля, в частности относящиеся к поведению животных, весьма любопытны, его биологические наблюдения полны ошибок и неточностей. Многое из того, о чем он писал, основано, вероятно, только на слухах.

Например, в своей "Истории животных" Аристотель так описывает процесс самозарождения:

Вот одно свойство, присущее как животным, так и растениям. Некоторые растения возникают из семян, а другие самозарождаются благодаря образованию некой природной основы, сходной с семенем; при этом одни из них получают питание непосредственно из земли, тогда как другие вырастают внутри других растений, что между прочим было отмечено мною в трактате по ботанике. Так же и с животными, среди которых одни в соответствии со своей природой происходят от родителей, тогда как другие образуются не от родительскою корня, а возникают из гниющей земли или растительной ткани, подобно некоторым насекомым; другие самозарождаются внутри животных вследствие секреции их собственных органов.

… Но как бы ни самозарождались живые существа - в других ли животных, в почве, в растениях или их частях, результатом спаривания появившихся таким образом мужских и женских особей всегда является нечто дефектное, непохожее на своих родителей. Например, при спаривании вшей возникают гниды, у мух - личинки, у блох - яйцевидные по форме личинки. и такое потомство не порождает особей родительского типа или каких-либо других животных вообще, а лишь нечто неописуемое.

Аристотель хорошо знал, что многие насекомые имеют сложный цикл развития и, прежде чем стать взрослыми, проходят через стадии личинки и куколки. Но хотя в своем описании генезиса двух видов насекомых он допускает явные ошибки, его суждения строго логичны. Самозарождение не отвечало бы здравому смыслу, его существование было бы сомнительным, если бы возникшие в результате этого процесса виды могли нормально воспроизводиться. Следовательно, говорит Аристотель, эти существа при своем спаривании производят нечто "неописуемое", что и обусловливает постоянную необходимость самозарождения.

Разумеется, сейчас все это выглядит бессмыслицей, но наука, созданная Аристотелем, уже была наукой, хотя и в младенческом состоянии. Достаточно сказать, что исследование насекомых он считал занятием, достойным внимания. Как ни трудно в это поверить, развитые им представления сохранялись практически неизменными на протяжении почти 2000 лет. Даже средневековая церковь признавала авторитет Аристотеля в вопросах самозарождения, и сам святой Фома Аквинский (1225–1274) связывал его взгляды с христианским учением, утверждая, что самозарождение осуществляется ангелами, которые используют для этого солнечные лучи.

На XVI в., эпоху господства религиозных суеверий, приходится расцвет классического учения о самозарождении. Его очень активно развивал в это время врач и естествоиспытатель Парацельс (1493–1541) и его последователь Ян Баптист ван Гельмонт (1579–1644). Последний предложил "метод производства" мышей из пшеничных зерен, помещенных в кувшин вместе с грязным бельем, на который многократно ссылались в дальнейшем. Двумя веками позже Пастер, комментируя "метод" ван Гельмонта, писал: "Это доказывает лишь то, что ставить эксперименты легко, но трудно ставить их безупречно".

В своей работе, впервые опубликованной в 1558 г. под названием "Магия природы", Джамбатиста делла Порта приводит еще больше сведений о самозарождении, которыми было столь богато его время. Этот неаполитанский ученый-любитель был основателем и вице-президентом Академии деи Линчей - одного из самых первых в мире научных обществ. Его книга, содержавшая популярное описание некоторых технических диковин, чудес природы и всяких розыгрышей, была переведена на несколько языков. Вот отрывки из ее английского издания, опубликованного в Лондоне в 1658 г.:

В Дариене, расположенном в одной из провинций Нового света, очень нездоровый воздух, место грязное, полное зловонных болот, более того. сама деревня представляет собой болото, где, по описанию Петера Мартира, жабы выводятся из капель жидкости. Кроме того, они рождаются из гниющих в грязи утиных трупов: есть даже стихи, где утка говорит: "Когда меня гноят в земле, я жаб произвожу на свет…"

Грек Флорентинус утверждал, что если пожевать базилик, а затем положить его на солнце, то из него появятся змеи. А Плиний при этом добавлял, что если базилик потереть и положить под камень, то он превратится в скорпиона, а если пожевать и положить на солнце то в червяка.

Саламандры рождаются из воды: сами они никого не производят, потому что у них, как и у угрей, нет ни мужских, ни женских особей…

Рыбы под названием ортика, бабочки-нимфалины, мидии, гребешки, морские улитки, другие брюхоногие моллюски и ракообразные рождаются из грязи, поскольку они не способны спариваться и по своему образу жизни напоминают растения. Замечено, что разная грязь производит на свет различных животных: темная грязь порождает устриц, красноватая - морских улиток, грязь, образовавшаяся из горных пород, - голотурий, гусей и т. п. Как показал опыт, брюхоногие зарождаются в гниющих деревянных загородках, что служат для лова рыбы, и как только исчезают загородки, пропадают и эти моллюски.

Современному читателю, привыкшему рассматривать происхождение жизни как однократное и самое значительное в истории Земли событие, подобные описания кажутся сказками. И все же не следует считать их просто чьими-то выдумками. Скорее всего, столь уверенные сообщения в какой-то степени основывались на действительных наблюдениях широко известных явлений, но их неправильно объясняли, стремясь согласовывать наблюдаемое с древними авторитетами, да и с обычной житейской практикой. Классическое учение о самозарождении вместе со многими другими освященными веками фантастическими представлениями было похоронено в эпоху Возрождения. Его ниспровергателем стал Франческо Реди (1626–1697), физик-экспериментатор, известный поэт и один из первых ученых-биологов современной формации, он был фигурой, типичной для эпохи позднего Возрождения. Книгу Реди "Опыты по самозарождению насекомых" (1668), которая в основном и создала ему научную репутацию, отличают здоровый скептицизм, тонкая наблюдательность, прекрасная манера изложения результатов. Хотя главным объектом его исследований были насекомые, он изучал также зарождение скорпионов, жаб, лягушек, пауков и перепелов. Реди не только не подтвердил распространенное тогда мнение о самозарождении перечисленных животных, а, напротив, в большинстве случаев продемонстрировал, что на самом деле они рождаются из оплодотворенных яиц. Таким образом, результаты его тщательно проведенных опытов опровергли представления, сформировавшиеся в течение 20 столетий.

Реди построил эту работу в виде письма к своему другу Карло Дати. Начав с истории вопроса, он далее писал:

Как я уже говорил, суть рассуждений древних и современных ученых и широко распространенный взгляд на эту проблему в наши дни сводятся к тому, что гниение мертвого тела или отбросов, представляющих собой разлагающуюся материю, порождает червей. Стремясь хотя бы отчасти убедиться в справедливости такого взгляда, я проделал следующий эксперимент. В начале июня я приказал убить трех змей из тех, что зовутся эскулаповыми угрями. Их трупы я оставил разлагаться в открытой коробке и через некоторое время заметил, что они покрылись червями конической формы, по-видимому, не имеющими ног. Эти черви жадно пожирали мясо, увеличиваясь день ото дня как в размерах, так и в числе…

Я продолжал сходные эксперименты с сырым и вареным мясом быка, оленя, буйвола, льва, тигра, собаки, ягненка, козленка, кролика; иногда с мясом уток, гусей, куриц, ласточек и т. д. и. наконец, с мясом различных рыб… В каждом случае выводились мухи того или иного из упомянутых типов, а иногда на мясе одного животного обнаруживались мухи обоих типов… и почти всегда я замечал, что само разлагающееся мясо и щели в коробках, где оно лежало, были покрыты не только червями, но и яйцами, из которых, как я уже говорил, выводились черви. Эти яйца заставили меня подумать о тех отложениях, которые мухи оставляют на мясе и которые в конце концов становятся червями, - факт, отмеченный составителем словаря нашей Академии, а также хорошо известный охотникам и мясникам, которые летом защищают мясо от мух, завертывая его в белую материю…

Рассмотрев эти факты, я убедился, что все черви, обнаруженные в мясе, произошли непосредственно из отложений. сделанных мухами, а не из-за его гниения, и я еще более утвердился в этом предположении, заметив, что мухи, кружившиеся над мясом перед тем, как оно зачервивело, относятся к тому же типу, что и те, которые вывелись на нем впоследствии. Это суждение требовало, однако, экспериментального подтверждения, и в середине июля я положил мертвую змею, некоторое количество рыбы, угрей и ломтик телятины в четыре большие широкогорлые бутыли; хорошо закрыв их и запечатав, я подобным же образом заполнил затем еще столько же бутылей, но оставил их открытыми. Вскоре мясо и рыба в открытых сосудах покрылись червями, и было видно, как туда свободно влетают мухи, тогда как в закрытых бутылях я не заметил червей даже по прошествии многих дней…

Оставив это длинное отступление и возвращаясь к моим доводам, должен сказать Вам, что, несмотря на эти факты. доказывающие невозможность возникновения червей в мясе мертвых животных, если в него не отложено семя других живых существ, чтобы разрешить последние сомнения, я провел новый эксперимент. На этот раз я положил мясо и рыбу в большой сосуд, покрытый тонкой и гладкой сеткой, обеспечивавшей свободный доступ воздуха. В целях более полной защиты от мух сосуд был помещен в специальную клетку, покрытую такой же сеткой. В этих условиях я никогда не видел на мясе червей, хотя нетрудно было заметить, как много их ползает по сетке, покрывающей клетку. Привлеченные запахом мяса, они в конце концов сумели бы, наверное, проникнуть в сосуд через мелкие ячейки сетки, если бы я быстро не удалил их.

Подобная постановка опытов очень современна. Последние два эксперимента Реди стали классическими и послужили моделями для будущих исследований процесса самозарождения. В других главах книги Реди описывает свои дальнейшие эксперименты, последовательно и убедительно критикуя широко распространенные домыслы и заблуждения, связанные с самозарождением животных. По ходу повествования Реди дает верное истолкование и наблюдениям делла Порты:

Появилась благоприятная возможность для проверки утверждения Батиста Порты относительно зарождения жаб из гниющего мяса, валяющегося в навозной куче. Три опыта с этим материалом нс дали никаких результатов, и это убедило меня в том, что Порта проявлял здесь излишнюю доверчивость, будучи в других случаях очень интересным и глубоким писателем.

Книга Реди в течение 20 лет переиздавалась пять раз, и в результате знакомства с ней все более широкого круга образованных людей вера в возможность самозарождения животных постепенно исчезла. Однако этот вопрос снова возник, хотя уже на другом уровне, примерно в 1675 г., вслед за открытием микроорганизмов голландцем Антони ван Левенгуком (1632–1723). Это открытие стало возможным благодаря усовершенствованию в XVII в. техники изготовления линз. Сам Левенгук был одновременно и опытным мастером по изготовлению линз, и исследователем, увлеченно работающим с микроскопом. Ряд важных открытий, сделанных Левенгуком в течение его долгой жизни, создали ему известность, и он по праву считается одним из основоположников научной микроскопии.

Микроорганизмы настолько малы и, кажется, так просто организованы, что с самого их открытия широко распространилось мнение, будто они представляют собой продукты распада, принадлежащие к нечетко обозначенной промежуточной области между живым и неживым. Таким образом, вопрос о самозарождении вновь оказался в центре внимания в знаменитой полемике XVIII в., разгоревшейся между английским священником Дж. Т.Нидхемом (1713–1781) и итальянским натуралистом аббатом Ладзаро Спаллаппани (1729–1799). Нидхем утверждал, что если баранью подливку и подобные ей настои сначала нагреть, а затем герметически закрыть в сосуде с небольшим количеством воздуха, то в течение нескольких дней они обязательно порождают микроорганизмы и разлагаются. Он полагал, что раз нагревание исследуемого объекта убивает все ранее существовавшие в нем организмы, то, следовательно, полученный результат служит доказательством самозарождения. Повторяя эксперименты Нидхема, Спалланцани показал, что если колбы нагреть после закупоривания, то в них не возникает никаких организмов и не происходит гниения, как долго бы они ни хранились. (В одном из своих опытов Спалланцани герметично закупорил в стеклянном сосуде зеленый горох с водой, после чего в течение 45 мин держал его в кипящей воде. Позже, в 1804 г., парижский шеф-повар Франсуа Аппер использовал этот метод для получения первых консервированных продуктов. Таким образом, консервная промышленность явилась одним из побочных результатов дискуссии о самозарождении.)

Нидхем заявил в ответ, что чрезмерное нагревание разрушило внутри закрытого сосуда содержащийся в воздухе жизненно важный элемент, без которого самозарождение невозможно. Методы газового анализа в то время были еще недостаточно развиты, чтобы разрешить этот спор. В действительности оказалось, что результат, полученный Нидхемом, был следствием скрытой ошибки, обнаружить которую не удалось в течение целого столетия. Известнейшие ученые XIX в., включая Жозефа Луи Гей-Люссака, Теодора Шванна, Германа фон Гельмгольца, Луи Пастера и Джона Тиндаля, были вовлечены в этот спор. Великий французский химик Гей-Люссак поддержал точку зрения Нидхема, обнаружив, что из нагретого в присутствии органического вещества воздуха кислород исчезает, а его отсутствие, как показали дальнейшие опыты, - необходимое условие консервирования продуктов. Однако решающий эксперимент, т. е. эксперимент Реди, но проделанный с микроорганизмами, остался невыполненным.

Вопрос, казалось бы, прост: будут ли расти в стерилизованном органическом настое микроорганизмы в присутствии воздуха, из которого удалены все микробы? Несмотря на кажущуюся простоту вопроса, существовавшая в то время экспериментальная техника не позволяла дать на него убедительный ответ. Было поставлено множество хитроумных экспериментов, но каждый раз исследователи давали неточные или лишь отчасти правильные и противоречивые объяснения наблюдаемого. Поскольку проблема самозарождения имела большое общемировоззренческое и практическое значение, разгорелись бурные дискуссии.

Страсти достигли кульминации в 1859 г., когда Феликс Пуше (1800–1872), директор Музея естественной истории в Руане, опубликовал книгу, где вновь сообщалось об экспериментальном подтверждении самозарождения. Свое предисловие Пуше начал так: "Когда в результате размышлений мне стало ясно, что самозарождение представляет собой еще один способ, который природа использует для воспроизведения живых существ, я сосредоточил все внимание на том, чтобы экспериментально продемонстрировать соответствующее явление. Английский физик Джон Тиндаль (1820–1893), принимавший активное участие в дискуссии, так прокомментировал появление на арене Пуше:

Никогда еще ни один предмет спора не требовал столь холодного и критического ума, как этот, спокойствия в познании столь сложного явления, тщательности в постановке и исполнении опытов, умелого подбора условий и постоянного сомнения в результатах, пока строгая повторяемость не убедит вас в их безупречности. Для человека с темпераментом Пуше подобный предмет таил в себе опасность, которую еще более усиливало его предвзятое отношение к проблеме.

В это время в исследования включился Луи Пастер (1822–1895). Изучая с точки зрения химии процесс спиртового брожения, он вопреки многочисленным возражениям пришел к выводу, что этот процесс вызывается живыми организмами. Проведенные эксперименты послужили хорошей подготовкой для решения последующей задачи. Исследования Пастера - это в методическом отношении безупречно поставленная серия опытов, ознаменовавших собой одно из величайших достижений экспериментальной биологии. В сущности они привели к закрытию долгого спора о самозарождении. Пастер разрешил все трудности, пугавшие его предшественников. Он недвусмысленно показал, что загадочной "первопричиной", витавшей в воздухе и вызывающей в стерильном бульоне рост микроорганизмов, являются те же самые микроорганизмы, которые переносятся частицами пыли.

Рассмотрим вкратце один из самых простых и изящных экспериментов Пастера, убедительность которого поразила даже самого ученого. Нужную питательную среду, например дрожжевой экстракт с сахаром, Пастер помещал в колбы: затем, нагревая их горло в пламени, оттягивал его так, что получились узкие, но тем не менее открытые трубки, изогнутые различным образом (рис. 5). Далее он доводил питательную среду в колбе до кипения и поддерживал ее в таком состоянии в течение нескольких минут, после чего давал ей остыть. Обработанная таким образом среда оставалась в колбах стерильной неограниченно долго даже при контакте с воздухом. К удивлению Пастера, колбы можно было даже перемещать с места на место, не опасаясь заражения среды. Пытаясь объяснить этот эффект, ученый предположил, что воздушный столб в длинном горле действует как своего рода подушка, препятствуя быстрому движению воздуха; в результате проникающая в горло колбы пыль оседает на его стенках раньше, чем достигает питательной среды. Чтобы доказать, что заключенная в колбе питательная среда, будучи инфицированной, способна поддерживать рост микроорганизмов, Пастер обрезал у некоторых колб горло - и вскоре процесс размножения действительно начинался.

Рис. 5. Пастеровские колбы с "лебедиными шеями". (Рисунок из его работы о самозарождении, 1862 г.)

Таким образом, Пастеру удалось повторить опыты Реди на уровне одноклеточных организмов. Он продемонстрировал, что в мире микробов, как и среди высших видов, любая форма жизни ведет свое существование от "родительской". Результаты, полученные Пастером, не вызывали сомнений, но тем не менее в течение ряда лет высказывались различного рода контрдоводы и возражения. Особенно интересный случай произошел в 1870-х годах в Англии, когда Джон Тиндаль защищал точку зрения Пастера от нападок одного врача по имени Г. Чарлтон Бастиан. Исследования Тиндаля по рассеянию света на частицах пыли в атмосфере позволили ему осуществить новые опыты, свидетельствующие о роли пыли в переносе инфекции. Он показал, что способная к гниению среда, заключенная в открытых (контрольных) пробирках, остается стерильной, пока воздух над ними свободен от пыли. Далее рассказывается, каким способом Тиндалю удалось обнаружить присутствие пыли в воздухе. Его изобретательность создала ему славу выдающегося популяризатора науки викторианской эпохи.

Вернемся в Лондон времен королевы Виктории и обратим внимание на плавающую в воздухе пыль. Представим себе комнату, где только что произведена уборка. Окна в ней плотно закрыты, и лишь через узкое отверстие в ставне проникает пересекающий комнату солнечный луч. Плавающая в воздухе пыль позволяет увидеть путь света. Чтобы сфокусировать пучок параллельных световых лучей, поместим в отверстие линзу. Теперь лучи образуют конус, в вершине которого освещенность настолько велика, что пыль кажется почти белой. В темноте глаз особенно чувствителен к такому освещению. Пыль, насыщающая лондонский воздух, - это органическое вещество, которое можно сжечь без остатка. Действие пламени спиртовки на плавающее в воздухе вещество Тиндаль описывал следующим образом:

"В интенсивный параллельный пучок света, освещавший пыль в воздухе нашей лаборатории, я поместил зажженную спиртовку. В самом пламени и по его краям были видны странные темные завихрения, похожие на густой черный дым. Такие же темные вихри, устремленные вверх, можно было заметить, поместив пламя чуть ниже пучка света. Они выглядели чернее самого черного дыма, выходящего из пароходной трубы: их сходство с дымом было столь велико, что невольно возникала мысль, что для обнаружения таких облаков свободного углерода в чистом пламени спиртовки, по-видимому, необходим лишь пучок света достаточной интенсивности.

Но действительно ли эти темные завихрения являются дымом? Ответ на этот мгновенно возникший вопрос нам удалось найти следующим образом. Под пучком лучей мы поместили раскаленную докрасна кочергу, и от нее тоже стали подниматься черные вихри; затем мы наблюдали за сильным пламенем водородной горелки, которое само по себе не дает дыма, но и горение водорода сопровождалось мощным вихревым движением темной массы. Если это не дым, то что же она собой представляет? Как и в межзвездном пространстве, темнота здесь объясняется отсутствием на пути пучка света какого-либо вещества, вызывающего его рассеяние. Когда пламя находилось под пучком лучей, имеющееся в воздухе вещество разрушалось, и очищенный от него горячий воздух, поднимаясь, пересекал пучок света, унося прочь освещенные частицы и тем самым - благодаря собственной абсолютной прозрачности вызывая образование темных вихрей. Ничто не могло бы убедительнее продемонстрировать невидимость того, что делает все вещи видимыми. Световой пучок пересекал невидимое черное пространство, образованное прозрачным воздухом, в то время как по обе стороны от него сияли плотные массы частиц пыли, подобно тому как светятся любые тела, освещенные сильным светом".

Тиндаль изобрел также метод стерилизации растворов, содержащих споры бактерий, способные выживать в кипящей воде: этот метод до сих пор известен под названием "тиндализация". Суть его заключается в том, что стерилизуемый раствор несколько раз нагревается в течение ряда дней: непроросшие споры выдерживают нагревание, а проросшие гибнут. Таким образом, после нескольких последовательных нагреваний раствор становится стерильным. Опыты Тиндаля были столь оригинальными, а его поддержка взглядов Пастера столь энергичной, что он по праву разделяет с Пастером славу ниспровергателя учения о самозарождении.

Исследования Пастера и Тиндаля нашли еще одно практическое применение. Его предложил их современник хирург Листер (1827–1912), хорошо знакомый с работами этих ученых. Листер высказал мысль, что если бы операционное поле на теле больного удалось изолировать от микроорганизмов, попадающих из воздуха, то это спасло бы жизнь многим оперируемым. В те времена в английских больницах смертность при ампутации достигала 25–50 % - главным образом вследствие заражения. При операциях в полевых условиях во время военных кампаний дело обстояло еще хуже. Так, в ходе франко-прусской войны из 13 тыс. ампутаций, проведенных французскими хирургами, не менее 10 тыс. имело смертельный исход! Пока сохранялась вера в самозарождение микробов, не было причин удалять их из раны. Однако после открытия Пастера Листер понял, что носителей инфекции необходимо уничтожать прежде, чем они попадут на операционное поле. И Листер добился успеха, применив карболовую кислоту (фенол) в качестве антибактериальною средства. Он стерилизовал инструменты, опрыскивал кабинет и даже пропитывал одежду больного раствором фенола. Принятые меры дали отличные результаты, что привело к рождению антисептической хирургии.

Учение о самозарождении постепенно умирало на протяжении столетий, и то, что оно было окончательно похоронено Пастером и Тиндалем, вряд ли может удивить современных ученых. Однако не существовало теории, способной занять его место. Нетрудно представить, что в XIX в. при чрезвычайно низком уровне знаний о химической организации живой материи, всякий, кто попытался бы думать о происхождении жизни, был обречен на неудачу. Как заметил в 1863 г. Дарвин в письме Гукеру, "сущий вздор - рассуждать сейчас о происхождении жизни; с тем же успехом можно было бы рассуждать о происхождении материи".

Дарвин был прав. Слишком мало было в то время известно о природе жизни и истории Земли, чтобы продуктивно рассуждать о происхождении жизни. Однако крушение учения о самозарождении привело некоторых известных ученых к мысли, что жизнь никогда не возникала, а, как материя или энергия, существовала вечно. Согласно этому представлению, "зародыши жизни" блуждают в космическом пространстве до тех пор, пока не попадают на подходящую по своим условиям планету - там они и дают начало биологической эволюции. Эту идею поддерживали Герман ван Гельмгольц (1821–1894) и Уильям Томсон (позднее лорд Кельвин; 1824–1907) - самые знаменитые физики XIX в. Гельмгольц, лично ставивший опыты по изучению самозарождения бактерий, в лекции, прочитанной в 1871 г., говорил:

Я не смогу возразить, если кто-нибудь будет считать данную гипотезу в большой или даже очень большой степени неправдоподобной. Но мне кажется, что в случае, если все наши попытки получить живые организмы из неживой материи провалятся, с научной точки зрения правомочно задать вопрос: возникала ли жизнь когда-нибудь вообще или же ее зародыши переносятся из одного мира в другой и развиваются повсюду, где есть подходящие условия?

Гельмгольц и Томсон были близкими друзьями и, вполне вероятно, не раз обсуждали этот вопрос. Как бы там ни было, несколькими месяцами позже Томсон высказал очень похожую мысль в своем президентском обращении к Британской ассоциации развития науки:

Достаточно точными экспериментами, проведенными к настоящему времени, показано, что любой форме жизни всегда предшествует жизнь. Мертвая материя не способна превратиться в живую, не испытав предварительно воздействия живой материи. Мне это представляется такой же несомненной научной истиной, как закон всемирного тяготения. Я готов принять в качестве научного постулата, справедливого всегда и повсюду, утверждение, что жизнь порождается только жизнью и ничем, кроме жизни. Но как же тогда произошла жизнь на Земле?

Далее он говорил о том, что во Вселенной должно существовать много других миров, несущих жизнь, которые время от времени разрушаются при столкновении с другими космическими телами, а их обломки с живыми растениями и животными рассеиваются в пространстве.

Следовательно, в высшей степени вероятно, что в космосе движется бесчисленное множество метеоритных камней, несущих семена жизни. Если бы в настоящее время жизни на Земле не существовало, то один такой упавший на нее камень мог бы стать так называемой естественной причиной возникновения жизни, в результате чего Земля покрылась бы растительностью… Гипотеза о том, что жизнь на Земле произошла благодаря таким обломкам более древних миров, может показаться дикой и фантастичной; однако по этому поводу я могу лишь утверждать, что она не является ненаучной.

Эта идея была тщательно разработана в 1908 г. шведским химиком Сванте Аррениусом (1859–1927), который назвал свою теорию панспермией. Развивая идеи Гельмгольца и Кельвина, он высказал несколько собственных соображений, предположив, что бактериальные споры и вирусы могут уноситься с планеты, где они существовали, под действием электростатических сил, а затем перемещаться в космическое пространство под давлением света звезд. Находясь в космическом пространстве, спора может осесть на частицу пыли; увеличив тем самым свою массу и преодолев давление света, она может попасть в окрестности ближайшей звезды и будет захвачена одной из планет этой звезды. Таким образом, живая материя способна переноситься с планеты на планету, из одной звездной системы в другую. Как указывал Аррениус, из этой теории, в частности, следует, что все живые существа во Вселенной должны быть химически родственны.

Теория панспермии опирается на два утверждения, которые следует рассмотреть отдельно. Первое из них заключается в том, что жизнь существовала всегда, т. е. она неразрывно связана с материей. Сейчас мы можем с уверенностью сказать, что эта мысль ошибочна. Жизнь в отличие от материи и энергии не относится к числу фундаментальных свойств Вселенной; она скорее представляет собой проявление определенных комбинаций молекул, которые не могли существовать вечно, поскольку не всегда существовали даже элементы, из которых они состоят. Космологи считают, что Вселенная первоначально состояла из самого легкого элемента водорода или из нейтронов - фундаментальных частиц, имеющих примерно такую же массу, как атом водорода. Все элементы тяжелее водорода образовались (и образуются в звездах до сих пор) из водорода в реакциях ядерного синтеза. Эти реакции служат главным источником звездной энергии. Хотя за время существования наблюдаемой Вселенной (по оценкам 10–15 млрд. лет) часть водорода была израсходована, он до сих пор остается наиболее распространенным элементом. Около 90 % атомов наблюдаемой Вселенной (что составляет около 60 % ее массы) приходится на водород, остальная часть - это в основном гелий, элемент, следующий по массе за водородом. Но поскольку кроме водорода для организации живой материи необходимы и другие элементы, жизнь не может быть "ровесницей" Вселенной - она должна была возникнуть гораздо позднее.

Второе утверждение теории панспермии, согласно которому споры могут и должны переноситься через космическое пространство, в наши дни представляется гораздо менее правдоподобным, чем это казалось Аррениусу. Совместное воздействие ультрафиолетового и рентгеновского излучений, а также космических лучей, которым организмы неизбежно должны подвергаться в космосе, намного опаснее, а межзвездные расстояния и, следовательно, время, необходимое для перемещения, значительно больше, чем предполагал Аррениус. Но сейчас мы располагаем также эмпирическими данными, свидетельствующими о том, что споры, которые бы могли засеивать Вселенную, не способны ни покидать Землю, ни проникать в ее окрестности. В образцах грунта, доставленных с Луны американскими астронавтами во время полетов кораблей "Аполлон", не обнаружено микроорганизмов, хотя предполагалось, что Луна может "улавливать" значительное число частиц, покидающих Землю или попадающих в ее окрестности из других областей космического пространства. Биологические анализы образцов лунного грунта не выявили никаких организмов, способных выжить в долгих космических путешествиях, и до сих пор все подобные исследования дают лишь отрицательные результаты. За время существования Солнечной системы (около 4,5 млрд. лет) споры - если они существуют - должны были попасть и на Марс; но к доказательствам наличия жизни на Марсе мы обратимся несколько позже.

Однако, несмотря на факты, свидетельствующие против теории панспермии, она продолжает жить. В последние годы известный американский астрофизик и писатель-фантаст Фред Хойл вместе со своим сотрудником Чандром Викрамасингхом пришли к невероятному заключению, что не менее 80 % частиц межзвездной пыли состоят из клеток бактерий и морских водорослей. Их предположение основано на изучении оптических свойств частиц межзвездной пыли. Согласно оценкам, ее масса в нашей Галактике примерно в 5 млн. раз превосходит массу Солнца. С этой точки зрения Земля почти безжизненна по сравнению с межзвездным пространством. Вслед за Аррениусом Хойл и Викрамасингх называют эти клетки межпланетными "прыгунами". Но если такие "прыгуны" действительно существовали, то они, наверное, давно бы добрались и до Луны, и до Марса.

Совсем недавно некоторые ученые предложили обновленный вариант теории панспермии. Согласно ему, жизнь на Землю опять-таки занесена из космического пространства, но не случайно, как предполагает классическая теория панспермии, а "доставлена" на межзвездном космическом корабле, отправленном разумными существами с какой-то обитаемой планеты, принадлежащей другой звездной системе. Эта теория предполагает, что жизнь не существовала вечно, как считали Гельмгольц, Кельвин и Аррениус, а зародилась в результате сложной цепи химических превращений (мы расскажем об этом в гл. 3). На примитивной Земле не было подходящих условий для зарождения жизни: поэтому жизнь, существующая ныне на нашей планете, изначально возникла где-то в другом месте Галактики, где условия были благоприятными. Наиболее детально эта гипотеза, получившая название направленной панспермии, была разработана Фрэнсисом Криком и Лесли Оргелом. Крик и Оргел доказывают, что с момента образования Вселенной прошло достаточно времени, чтобы в Галактике могла сформироваться технически развитая цивилизация, которая по неведомым нам причинам около 4 млрд. лет назад сознательно заселила Землю микроорганизмами, доставленными автоматическим космическим аппаратом.

Поначалу я расценивал эту гипотезу как чистую мистификацию, целью которой было показать несовершенство наших представлений о происхождении жизни. Но, ознакомившись с книгой Крика, где гипотеза направленной панспермии рассматривается как серьезная альтернатива теории о возможности самостоятельного возникновения жизни на нашей планете (см. ), я изменил свое мнение. Хотя нет никаких доказательств в пользу этой гипотезы по сравнению с общепринятой, мы не располагаем и данными, которые позволили бы опровергнуть ее. Обнаружение жизни на какой-то другой планете нашей Галактики, вероятно, могли бы стать проверкой этой гипотезы, поскольку все ее варианты - в отличие от гипотезы локального происхождения - обязательно предполагают идентичность всех существующих генетических систем.

Теория направленной панспермии входит составной частью в развернувшуюся ныне широкую дискуссию о возможности существования в нашей Галактике внеземных цивилизаций. На теоретические исследования этого вопроса, как и на реальные поиски радиосигналов от иных цивилизаций, направлены все возрастающие усилия многих исследователей. Но хотя в этой проблеме остается еще много неясного, в последние годы наблюдается заметный отход от упрощенного представления, бытовавшего на заре космической эры, согласно которому Галактика просто "кишит" технологически развитыми обществами, которые существуют на планетах земного типа в иных звездных мирах. Как теоретические доводы, так и результаты последних исследований Солнечной системы показали, что пригодные для жизни планеты, видимо, достаточно редки. Другие соображения приводят к выводу, что любая цивилизация, обретя способность к межзвездным полетам, должна быстро (в масштабе геологического времени) распространяться по всей Галактике. Если действительно существуют более древние, чем земная, цивилизации, способные совершать космические полеты, то где же они? Мы явно не обнаруживаем присутствия внеземных цивилизаций в Солнечной системе. Эта захватывающая тема довольно подробно изложена в сборнике под редакцией Харта и Цуккермана .

Вероятно, самое мудрое - это продолжить попытки выяснения, какие условия существовали на примитивной Земле, и найти хотя бы один правдоподобный путь "самосборки" элементарной генетической системы. Наши достижения на пути к этой цели рассматриваются в следующей главе.

Примечания:

Национальная академия деи Линчей (Accademia Nazionale dei lincei) - одна из старейших в Европе академий наук: существует (с перерывами) с 1603 г. в Италии. Название происходит от слова lince - рысь: основатели академии поклялись исследовать природу глазами зоркими, как у рыси. - Прим. ред.

В сознании современного человека наука все чаще представляется чем-то твердым и незыблемым, ако сама земная твердь, достижениями, на которые можно уверенно полагаться, оценивая события окружающего мира. Увы, рано или поздно каждому смертному приходится убедиться, что именно наука является субстанцией крайне зыбкой и неустойчивой, способной практически мгновенно менять свою точку зрения, а то и всю собственную структуру до полной неузнаваемости, отвергая незыблемые, казалось бы, истины . Так было с теорией флогистона, с теорией гравитационного нагревания звезд, теорией теплорода и мирового эфира и многих других.

От опровержения не застрахованы даже самые, казалось бы, фундаментальные теории, вошедшие в школьные учебники и потому кажущиеся уж совершенно точными и абсолютными истинами. Именно о них, базовых школьных постулатах, рухнувших в начале 21 века и пойдет речь в этой статье.

Теория самозарождения жизни

На пятом месте в моем рейтинге находиться самая древняя из известных научных теорий — теория самозарождения жизни из грязи. Возникла она, по разным оценкам, от 4 до 5 тысяч лет назад где-то в районе Месопотамии. Во всяком случае, именно там, при археологических раскопках древнешумерского города Урука, была найдена уникальная алебастровая ваза возрастом в 4000 лет. Ваза имела украшения, расположенные в несколько ярусов. В самом низу были изображены морские волны. Из них поднимались растения, выше находились животные, а на самом верху — люди. Над всем этим — скульптурная композиция с богиней жизни и плодородия Иштар.

Гораздо подробнее историки узнали о данной теории от философов древнегреческой Милетской школы (VIII-VI вв. до н.э.). Именно они, ссылаясь на вавилонскую мудрость, развивали идею возникновения живых существ из воды, либо из различных влажных или гниющих материалов. Сам Аристотель в своих трудах приводит бесчисленное множество фактов самозарождения живых существ: растений, насекомых, червей, лягушек, мышей, некоторых морских животных, с указанием необходимых для этого условий — наличия разлагающихся органических остатков, навоза, испорченного мяса, различных отбросов, грязи. Под эти факты Аристотель подводил твердое теоретическое обоснование — он утверждал, что внезапное зарождение живых существ вызвано ни чем иным как воздействием некоего духовного начала на до того безжизненную материю.

К XVI -му веку теория самозарождения живых организмов достигла своего апогея. В эпоху Возрождения в научном мире активно распространилась заимствованная из иудаизма легенда о големе или гомункулюсе — человеке, искусственно созданном из глины, земли или другой неживой материи при помощи магических заклинаний и обрядов. Парацельс (1493—1541 гг.) предлагал такой рецепт изготовления гомункула: взять «известную человеческую жидкость» (мочу) и заставить её гнить сначала 7 суток в запечатанной тыкве, а затем в течение сорока недель в лошадином желудке, ежедневно добавляя человеческую кровь. И в результате «произойдёт настоящий живой ребёнок, имеющий все члены, как дитя, родившееся от женщины, но только весьма маленького роста».

В XVIII веке последователи «милетского учения» поставили ряд убедительных опытов, наглядно доказав случаи самозарождения жизни. Так, священник и натуралист Дж. Нидхем из Англии (1713—1781 гг.) был удостоен поощрения научного Королевского общества за свои опыты с бараньей подливкой, в которой, как он утверждал, сами по себе могут зарождаться микроскопический организмы. Он кипятил баранью подливку, сливал её в бутылку, закрывал её пробкой и для верности нагревал ещё раз (ведь многократное нагревание совершенно точно должно было уничтожить все попавшие в подливку из воздуха микроорганизмы и их споры), выжидал несколько дней, а затем изучал подливку под микроскопом. К его величайшей радости подливка кишела микробами. Это означало, что зарождение живой материи из неживой всё-таки возможно! Нидхем, совместно с графом Бюффоном выдвинул теорию о Производящей силе — некоем животворящем элементе, который содержится в бараньем бульоне и семенном отваре, и способен создать живые организмы из неживой материи.

Прогрессивной науке противостоял итальянский священник Лаццаро Спалланцани (1729—1799 гг.), который своими опытами раз за разом портил красивые теории грубыми и нелицеприятными фактами — то убивая всякую жизнь в бульонах на много дней, по позволяя ей возрождаться в перегретых жидкостях и воздухе. Поскольку опыты по «самозарождению» от мышей уже давно перешли на микробов, то по ходу дела этот упрямец своими опытами заложил основы микробиологии — но речь сейчас не о ней.

Окончательно убил теорию о возможности самозарождения жизни Луи Пастер, (1822-1895), получивший в 1862 году премию Парижской Академии Наук за окончательное опровержение такой возможности.

Именно благодаря Пастеру человечество освоило «пастеризацию» и поставило тысячи квадриллионов опытов, дабы проверить его правоту (каждая консервная банка — это маленькая лаборатория, проверяющая возможность самозарождения жизни в питательной среде). И до сих пор не было выявлено ни одного случая правоты древневавилонских мудрецов.

В качестве мести биологи присвоили имя Луи Пастера мерзкой болезнетворной бактерии: пастерелле. Ибо ни одно доброе дело не должно остаться безнаказанным.

Казалось бы — вопрос закрыт навеки. Но нет, сторонники ученья Древней Месопотамии не сдались. В 1924 году советский биохимик Александр Опарин опубликовал статью «Происхождение жизни», которая в 1938 году была переведена на английский и возродила интерес к теории самозарождения. Опарин предположил, что в растворах высокомолекулярных соединений могут самопроизвольно образовываться зоны повышенной концентрации, которые относительно отделены от внешней среды и могут поддерживать обмен с ней. Он назвал их «Коацерватные капли», или просто коацерваты.

Проще говоря, не имея возможности получить из грязи жизнь, последователи Милетской школы решили, что смогут слепить из бульонов хоть какие-то мелкие составляющие живых организмов.

Увы — ни один из поставленных «месопотамцами» опытов так и не позволил достичь хоть каких-либо положительных результатов. Ну не вырастает у них «каменный цветок», и хоть ты тресни!

Второй раз теорию самозарождения убил великий Фред Хойл, лучший математик в истории, отец-основатель современной астрофизики, получивший рыцарское звание за вклад в науку и лауреат немыслимого числа медалей и премий. В своей книге «Математика эволюции» он скрупулезно рассчитал вероятность самопроизвольного возникновения тех или иных молекул, входящих в состав живых организмов. Эта вероятность составила величины, сопоставимые с десятью в минус сороковой-пятидесятой степени. Величина, сопоставимая с количеством элементарных частиц, существующих во Вселенной.

То есть — никаких шансов, даже теоретических, для самозарождения жизни на Земле нет, и не может быть в принципе. Никаких.

Как объяснил ситуацию сам Фред Хойл: « Представьте себе, что на огромной свалке в беспорядке разбросаны все части от авиалайнера «Боинг-747», разобранного, что называется, до болта и гайки. Тут случается пройтись по свалке страшной силы смерчу-урагану. Каковы шансы того, что после подобного смерча на свалке будет стоять полностью собранный «Боинг», готовый отправиться в полет? »

Впрочем, Фред Хойл объяснил и то, каким образом жизнь все же появится могла. Вариантов было предложено два:

1) Либо она является изначальным свойством материи типа гравитации или магнетизма, а потом заносится на разные планеты.

2) Либо она зародилась в других местах Вселенной, обладающих другими изначальными условиями и на первичных этапах была значительно проще, нежели та, которую мы имеем удовольствие наблюдать, и оказалась занесена на Землю извне в уже достаточно развитом виде.

В 1999 году, когда Фред Хойл изложил свои мысли, они показалась биологам еретическими — ибо в Древней Месопотамии никто ничего подобного никогда не предполагал. Однако британский астрофизик получил неожиданную поддержку из Индии (современной), от тамошней организации по научным исследованиям. Начиная с 2001 года учёные из индийских Центра клеточной и молекулярной биологии (Centre for Cellular and Molecular Biology) и Национального центра науки о клетке (National Centre For Cell Science) стали регулярно запускать в стратосферу высотный шары, несущие около 460 килограммов научного оборудования, в том числе стерильные герметичные пробоотборники, которые берут образцы воздуха на высотах от 20 до 41 километра. Эти пробы передаются двум упомянутым научным центрам для проведения параллельной независимой экспертизы.

На сегодня этим зондам удалось поймать в стратосфере 12 бактериальных и шесть грибковых колоний. Большинство из этих организмов после генетического анализа показали почти полное (98%) сходство с видами, известными по наземной биосфере. Но три вида бактерий оказались совершенно новыми. Они существенно отличаются от земных и демонстрируют, в частности, огромную устойчивость к ультрафиолету.

Первая бактерия из этой новой тройки названа Janibacter hoylei — в честь Фреда Хойла (Fred Hoyle).

Вторая — Bacillus isronensis — в честь Индийской организации по космическим исследованиям ISRO, проводившей запуск этого стратосферного шара.

А третья — Bacillus aryabhata — в честь древнего индийского астронома Ариабхаты (Aryabhata).

В настоящий момент уже не важно, действительно ли эти микроорганизмы попали к нам из космоса, или имеют все-таки земное происхождение. В любом случае мы точно знаем, что в космосе за Земным шаром и Солнечной системой тянется длинный шлейф из спор живых бактерий, способных успешно существовать в условиях жесткого излучения и символического атмосферного давления. И стоит этим спорам попасть на стерильную планету — как она тут же будет ими успешно освоена и заселена.

Последним аргументом «месопотамщиков» всегда было голословное утверждение, что «жизнь в таких условиях существовать не способна». Однако XXI век разгромил и это утверждение. Новейшие исследования показали, что жизнь способна приспособиться практически к любым условиям, в которые ее ставят. 27 сентября 2006 года, на сайте журнала Nature была опубликована статья французских и хорватских микробиологов, посвященная микробу Deinococcus radiodurans. Радиоустойчивость дейнококка поистине поразительна. Дейнококк прекрасно себя чувствует после дозы радиации в 5000 Грей (1 Грей = 1 Джоуль на 1 кг живого веса), и даже втрое большая доза убивает лишь 2/3 клеток в колонии, в то время как смертельная доза для человека — 10 Грей, для кишечной палочки — 60 Грей. Дейнококк легко переносит высыхание и не погибает даже в вакууме. Самая большая неприятность, которая происходит с живой клеткой под воздействием радиации или высыхания, — это разрывы, возникающие в двойной спирали ДНК. Геном клетки попросту рвется на куски, что и приводит к летальному исходу. Дейнококк способен «залечивать» до 1000 таких разрывов единовременно.

Вот так научные открытия XXI века напрочь убили теорию, просуществовавшую почти пять тысячелетий и все еще не убранную со страниц учебников. Увы, современные школяры совершенно напрасно тратят учебные часы на на зубрежку теории самозарождения жизни.

Ее больше не существует.

Издавна человечество решало вопрос возникновения жизни однозначно. Разве есть сомнения в том, что живое может появляться буквально из ничего? Разве мы не наблюдаем этот процесс ежедневно? Заметки о появлении живых существ из воды, пыли, грязи можно найти в древних индийских и китайских манускриптах, об этом рассказывают египетские иероглифы и клинописи древнего Вавилона. Убеждение в спонтанном зарождении живых существ из неживых материалов было принято философами Древней Греции и Рима как нечто безусловное.

Древнегреческий философ Фалес Милетский (конецVII - начало VI века до н.э.) считал жизнь свойством материи. Материальным первоначалом была вода, из которой естественным путем возник мир. А его соотечественник Демокрит (460 - 370 г.г. до н.э.) полагал, что материя построена из атомов - мельчайших, неделимых, вечных частиц, находящихся в движении. Жизнь же возникла в результате взаимодействия сил природы, особенно действия атомов огня на атомы влажной земли.

С позиций сегодняшнего дня многие теории выглядят достаточно экзотично. Посмотрим теорию древнегреческого философа- материалиста Эмпедокла (485-425 г.г. до н.э.). Первые организмы зародились в иле под влиянием внутреннего тепла Земли. Вслед за растениями появились... части животных: "...головы без шей, двигались руки без ног, очи блуждали без лбов". Правда, неожиданно? Уже неплохо, но дальше еще круче. Из соединения этих, так сказать, запчастей, появились первые животные организмы. "Влекомые силой Любви" части хаотично соединялись в целые организмы- монстры. Но " волею Вражды" они погибали, уступая место гармонично устроенным организмам. Каково? Голливуд тихо плачет от зависти в углу... Об этом же пишет древнеримский поэт Лукреций Кар (98 - 55 г.г. до н.э.) в своей поэме " О природе вещей".

Существовали целые справочники из чего что получается.

В тексте манускрипта "Codex Florentinus" содержится указание, что если пожевать базилик и положить его на освещенное место, появится из него змея. а Гай Плиний Секунд (22/24 - 79 г. н.э.), автор "Естественной истории", уточняет, что будучи положенным под камень, базилик превратится в скорпиона. Саламандры рождаются из воды. А разная грязь производит на свет различных животных: темная - устриц, красноватая - морских улиток, грязь из горных пород - голотурий и гусей(?!)...Как установлено опытным путем, брюхоногие зарождаются в деревянных загородках, опущенных в воду.

В эпоху Возрождения в научном мире активно распространяется заимствованная из иудаизма легенда о создании искусственным путем из неживой материи гомункулюса - человека. Известный врач и естествоиспытатель того времени Парацельс (1493 - 1541 г.г.) знает этот рецепт. Видимо, не знать его в ту эпоху человеку его положения было просто неприлично. Но к делу. Рецепт гласил: нужно взять "человеческую жидкость"(сперму) и заставить ее гнить в течение недели в тыкве. Затем - 40 недель в лошадином желудке, добавляя ежедневно человеческую кровь. В результате "произойдет настоящий живой ребенок, имеющий все члены, как дитя, родившееся от женщины, но только маленького роста". А Ян Батист Гельмонт,(1579 - 1645 г.г.),последователь Парацельса, известный своими опытами по питанию растений, предлагает рецепт получения мышей. Ну, если они вам нужны позарез, а готовых под рукой нет. Значит так. Берем кувшин и набиваем его (простите) грязным нижним бельем. Добавляем некоторое количество пшеницы. Оставляем открытым! Приблизительно через три недели вы будете счастливым обладателем крепкой, здоровой мыши.

Однако, экспериментальный подход к изучению явлений природы, свойственный эпохе Возрождения, приводит к сомнениям в истинности теории самозарождения. Одним из первых критиков теории становится итальянский врач Франческо Реди (1626 - 1697 г.г), биолог, лингвист и поэт, главный медик при Тосканском дворе, главный фармацевт герцогства. Он ставит опыт с тремя банками с мясом. Первую он оставляет открытой, вторую прикрывает марлей, а третью - пергаментом. Во всех банках мясо начало гнить, но "черви"(личинки) появились только в открытой банке. Опыт показал, что личинки возникли не из мяса, а там, где мухи могли откладывать на него яйца. Это впервые поколебало господствующую теорию самозарождения макроскопических организмов.

Возникает известный "принцип Реди" - живое только от живого.

Открытие мира микроорганизмов в XVII веке дало новый толчок спору о самозарождении. Казалось вполне вероятным, что разнообразные простейшие и бактерии - крошечные "анималькули" - самопроизвольно появляются в питательной среде. В экспериментах английского естествоиспытателя Джона Тербервилла Нидхэма (1713 - 1781 г.г.) микроорганизмы через некоторое время появлялись даже в плотно закрытой колбе с прокипяченным бульоном. Напротив, в опытах итальянского натуралиста и физика Ладзаро Спалланцани (1729 - 1799 г.г.) при длительном кипячении в запаянных сосудах зарождения не происходило. Критики обвинили ученого в том, что он просто не дал доступа "рождающей силе", используя герметическую изоляцию питательной среды. Спор продолжался и в следующем столетии.

В 1859 -1860 году Французская Академия назначила премию за экспериментальное разрешение вопроса о самозарождении жизни в наше время.

Эту премию получил в 1862 году французский биолог Луи Пастер (1822 - 1895 г.г). Пастер кипятил в колбе разные питательные смеси, колба не была запаяна, но соединялась с воздухом длинной изогнутой S- образной трубкой. Микроорганизмы и их споры оседали на стенках трубки, но не могли попасть в питательную среду. Несмотря на доступ воздуха, самозарождение не происходило. Ученому удалось доказать, что в тех случаях, когда исследователи считали самозарождение доказанным, имело место несовершенство методики. Или сосуды с питательной средой не были изолированы от микроорганизмов из воздуха, или не были достаточно обеззаражены.

Вместе с тем, Пастер не затрагивал вопроса происхождения жизни на Земле, могли ли живые организмы возникнуть из неживых в отдаленные геологические времена, в других условиях.

И о некоторых следствиях попыток разработки теории самозарождения жизни.

Идеалистического подхода к теории самозарождения придерживался греческий философ Платон (428 - 347 г.г. до н.э.). Он полагал, что материя становится живой, когда на нее сходит бессмертная душа - психея. Эта идея "живородящего духа" в средние века трансформируется в Творца и единый акт творения, давая начало креацианизму.

Горячим поклонником и последователем Пастера был английский физик, член Лондонского королевского общества Джон Тиндаль (1820 - 1893 г.г.). Он изобрел метод стерилизации растворов, содержащих споры термоустойчивых микроорганизмов. Этот метод до сих пор известен как "тиндализация". Метод заключается в кипячении в течение часа с последующим перерывом в 24 часа, с повторением процесса 3 - 5 раз.

Метод Тиндаля нашел практическое применение в работе его современника хирурга Джозефа Листера (1827 - 1912 г.г.). Он высказал мысль, что если бы операционное поле на теле больного удалось изолировать от попадающих из воздуха микроорганизмов, то это спасло бы жизнь многим оперированным больным. В то время в английских больницах при ампутациях смертность достигала 50%, в основном из- за заражения. В полевых условиях военного времени дело было еще хуже. Так в ходе франко- прусской войны из 13000 ампутаций, проведенных хирургами, 10000 имело смертельный исход. Пока сохранялась вера в самозарождение микробов, удалять их из раны не имело смысла. После открытия Пастера Листер понял, что инфекцию следует уничтожать прежде, чем она будет попадать на операционное поле. И врач применил карболовую кислоту в качестве антибактериального средства. Он стерилизовал инструмент, опрыскивал операционную, пропитывал одежду больного. Это позволило спасти множество жизней и привело к рождению антисептической хирургии.

Литература:

Гусев М.В., Минеева Л.А."Микробиология", гл.12 "Проблемы происхождения и эволюции жизни", 1992;

Тыщенко В.П."Введение в теорию эволюции", С-Петербургский университет, 1992;

Хорган Дж."В мире науки", 4, 1991;