Теория катастроф Вернадского

Теория катастроф Вернадского

Выдающийся русский ученый А.И. Опарин разработал и в 1924 году опубликовал свою теорию возникновения жизни на планете. Когда-то атмосфера была сильно насыщена водяными парами и содержала первичные органические соединения: кислородные производные углеводородов, аммиак (NH3), циан (C2N2) и некоторые другие. Эти соединения, образовавшиеся благодаря огромным температурам, обладали большой химической энергией, имели способность преобразовываться. Когда же температура верхних слоев воздушной оболочки Земли снизилась до 100 градусов Цельсия, на поверхность планеты хлынули очень горячие проливные дожди, в результате чего появились моря кипящей воды. Водные потоки принесли с собой на Землю первые органические соединения. Попав в горячие моря, вещества начали взаимодействовать и образовывать более сложные структуры. Тысячи лет протекали эти процессы, и, наконец, появились студенистые сгустки органических веществ, можно сказать, первичные организмы, имевшие достаточно сложную структуру и способность к поглощению веществ из окружающей среды. Не прост был и дальнейший путь эволюции, многие тысячелетия шло совершенствование желеобразных кусочков, прежде чем они стали первыми живыми существами, обладающими полным комплексом свойств, отличающих живую материю от неживой. Таким образом, полагал А.И. Опарин, органическое вещество превратилось в живой организм со всеми присущими ему особенностями в течение, по нашим меркам, бесконечно длинного временного отрезка.

До сегодняшнего момента вышеизложенной теории уделялось очень большое внимание, а вот оригинальная и весьма убедительно изложенная гипотеза величайшего ученого современности Владимира Ивановича Вернадского упоминалась редко. Владимир Иванович считал, что возникновение жизни на Земле является результатом гигантской катастрофы, вызванной жестким столкновением космических и земных сил. Именно такая катастрофа привела к появлению в безжизненной среде несвойственных ей противоречий, которые, в свою очередь, и послужили причиной зарождения первичных организмов.

Конечно, эта интересная теория требует более подробного изложения. Любой живой организм существует на нашей планете не независимо от остальной живой материи, а в тесной взаимосвязи с ней. Вернадский создал учение о биосфере — активной оболочке Земли, включающей в себя все живые организмы и среду их обитания. Ученый сделал важный вывод: совокупная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор, влияющий на общее состояние планеты. Как же возникла биосфера? Существует принцип Реди, жестко устанавливающий правило: “Omne vivume vivo”, то есть “все живое происходит от живого”. И это сегодня справедливо. Однако Вернадский отмечает, что когда-то в прошлом, а может быть, и когда-нибудь в будущем этот принцип мог бы быть нарушен. Для этого потребовалось бы наличие физико-химических явлений, не учтенных в современных условиях. Примером избирательности применения основополагающего принципа может служить широко известный закон постоянства вещества, гласящий: “Вещество постоянно в своей массе, не исчезает и не возникает вновь в пределах физико-химических явлений, нам известных”. Мы продолжаем им пользоваться и сейчас в частных случаях, хотя уже давно открыта радиоактивность, опровергающая его. Таким образом, можно считать, что принцип Реди справедлив в условиях, когда жизнь уже появилась, то есть единожды зародившись, жизнь не может снова самопроизвольно возникнуть в биосфере.

Вернадский считал, что биосфера включает в себя два типа вещества: косное и живое. Косные вещества — минералы не изменились за время своего существования. Ученый писал: “Нет новых минералов, появившихся в земной коре в течение геологического времени, если не считать ими созданий человеческой техники”. Живое же вещество постоянно менялось в ходе эволюции. Вернадский подчеркивал: “Живой мир биосферы палеозоя, 550–230 миллионов лет назад, и живой мир биосферы нашего времени резко различны, мир косной материи один и тот же”. Но косная и живая материи тесно взаимосвязаны, значит, для того чтобы сохранялась в прежнем виде косная материя, должны быть приблизительно одинаковыми средний химический состав и средняя масса живой части биосферы, то есть живая часть должна составлять строго определенную долю массы всей биосферы. Только тогда не даст сбоя важный природный механизм, называемый корой выветривания, сутью которого является образование горных пород на поверхности Земли в результате разложения коренных пород, накопления малоподвижных остаточных продуктов — таких как алюминий, железо, титан, выноса щелочей и кремнезема. Именно с этим процессом связано образование месторождений многих полезных ископаемых. Получается, что с самого начала своего существования биосфера должна была состоять из различных форм жизни с разнообразными геохимическими функциями, обеспечивающими существование явлению, именуемому корой выветривания. Вернадский подчеркивал: “Функции жизни в биосфере — биохимические функции — неизменны в течение геологического времени, и ни одна из них не появлялась вновь в ходе геологического времени. Они непрерывно существуют одновременно”.

Вот эти биохимические функции:

1. Газовая функция , тесно связывающая все газы биосферы с жизнью. (N2-O2-CO2-CH4-H2-NH3-H2S). Создание и уничтожение этих газов осуществляется биогенным способом.

2. Кислородная функция — выделение свободного кислорода из углекислого газа CO2, воды H2O и тому подобное.

3. Окислительная функция — происходящее в биосфере окисление бедных кислородом соединений.

4. Кальциевая функция — выделение кальция в виде чистых солей, углекислых, фосфорокислых, щавелевокислых.

5. Восстановительная функция — образование из сульфатов соединений типа H2S, FeS2.

6. Концентрационная функция , переводящая некоторые элементы из рассеянного состояния в скопления благодаря воздействию живых организмов. Это, например, азот, углерод, кальций, железо и другие.

7. Функция сгорания органических соединений — разложение тел умерших организмов с выделением воды, углекислого газа, азота.

8. Функция восстановительного разложения органических соединений , дающая сероводород H2S, метан CH4, водород H2.

9. Функция метаболизма и дыхания организмов, связанная с поглощением кислорода и воды, выделением углекислого газа и миграцией органических соединений.

Эти биохимические функции выполняются самыми разными живыми организмами: бактериями, водорослями, мхами, простейшими одноклеточными, но организма, способного осуществить все эти функции сразу, в природе нет. Мало того, невозможна замена одного функционального исполнителя другим, так как это привело бы к обязательному преобразованию самой функции. И хотя человек может одновременно вызывать разнообразные химические процессы, этого он достигает, как писал Вернадский, умом и техникой, а не физиологической работой своего организма.

Таким образом, получается, что на Земле должна была зародиться сразу целая группа разнообразных одноклеточных организмов, способных выполнять перечисленные функции, или один простейший организм должен был быстро разделиться на разные формы, осуществляющие различные геохимические функции. Но такой период должен был бы оставить свой след в земной коре, а на сегодняшний момент фактов, подтверждающих это, не обнаружено. Из всего вышесказанного следует, что жизнь не могла быть принесена из космоса в виде единого организма, не могла самозародиться или появиться сначала как один какой-либо тип, например бактерия или водоросль, должен был возникнуть целый комплекс разнообразных живых форм. Этот комплекс, благодаря эволюционному развитию, развернулся в широчайший спектр, насчитывающий сегодня миллионы видов животных и растений.

В.И. Вернадский выделил основную отличительную особенность живого вещества — диссимметричность. Живая материя обладает неполной, нарушенной осевой симметрией, равенство правых и левых ее сторон не является абсолютным, тогда как для неживой материи характерна строгая осевая симметрия.

Первым о явлениях, связанных с преобладанием у живого вещества либо правой, либо левой стороны, поведал миру видный французский ученый XIX века Луи Пастер, явившийся основоположником современной микробиологии. Его исследования показали: и в строении живого вещества, и в физиологических проявлениях целых живых организмов преобладает ярко выраженная правая диссимметрия. Очень редко, но все-таки встречаются левые формы жизни, например среди раковин моллюсков иногда попадаются экземпляры с левой диссимметрией.

Другой французский ученый конца XIX века физик Пьер Кюри установил: “Диссимметрия может возникать только под влиянием причины, обладающей такой же диссимметрией”. Это подтвердило догадку Пастера, что зарождение жизни могло произойти только в праводиссимметричной среде. Но все неорганические процессы и образования на Земле обладают обычной симметрией. Значит, земная жизнь, возможно, имеет неземные корни.

Итак, В.И. Вернадский выделил три основных условия зарождения жизни:

1. При образовании биосферы на земной коре происходили физико-химические явления и процессы, которые сейчас в ней отсутствуют, но которые были необходимы для самопроизвольного возникновения жизни. Однако к ним не могут относиться обычные физические, химические и геохимические процессы.

2. Жизнь не могла возникнуть и длительно существовать как один какой-либо вид организмов, из которого в дальнейшем обычным эволюционным путем появились все остальные. Имеющиеся данные о постоянстве биохимических функций живого вещества в биосфере заставляют предположить одновременное или почти одновременное образование группы простейших одноклеточных организмов, выполнявших различные биогеохимические функции. Эти функции в свою очередь и сформировали биосферу Земли. Впоследствии путем эволюции из простейших развились все остальные организмы, существовавшие в дальнейшем только в пределах биосферы.

3. В соответствии с выводами, сделанными Пастером, и принципом Кюри этот необычный процесс, не укладывающийся в рамки обычных физико-химических явлений, должен обладать правой диссимметрией.

Всем этим условиям, по мнению Вернадского, удовлетворяет грандиозная космическая катастрофа, ведь именно в космическом пространстве распространены диссимметричные явления. Обратите внимание на форму спиральных туманностей. Ученый полагал, что Тихоокеанская впадина, придающая земной коре диссимметрию, могла образоваться в результате крупнейшего космического переворота: отделения Луны от Земли. Эта гипотеза не подтвердилась, Луна никогда не была частью Земли. Но громадная впадина Тихого океана могла появиться и после падения очень крупного астероида. Палеонтологические исследования показывают: жизнь возникла на Земле приблизительно в то время, когда закончилось формирование Земли как планеты, от 4,5 до 3,5 миллиардов лет тому назад, а геологическая диссимметрия, связанная с разделением на Атлантический и Тихоокеанский сегменты, существует не менее 1,5 миллиардов лет.

В настоящее время, когда учеными уже доказано, что космические процессы оказывают огромное влияние на эволюцию жизни, что образование Земли объясняется накоплением астероидов, а наклон оси вращения нашей планеты является результатом падения космического путешественника-гиганта, гипотеза В.И. Вернадского вызывает все больший интерес. Возможно, в скором времени эта теория получит новые подтверждения и мы убедимся, что жизнь и планета — ровесники, обязанные своим чудесным рождением великим космическим катаклизмам.