Вселенная. Жизнь. Разум - Наука (И.С. Шкловский)

ваемый силой взаимного тяготения составляющих его атомов и молекул, из кото-

рого впоследствии образовалась Земля, имел химический состав такой же, как Сол-
нце и звезды, т. е. был так же богат водородом и гелием. Можно показать, что

никакая диссипация не в состоянии «отсортировать» из такого сгустка водород
и гелий. Коль скоро это так, мы должны сделать вывод, что Земля, так же как
и другие «внутренние» планеты, образовалась из вещества, бедного водородом

и гелием. Таким веществом могли быть пылинки и молекулярные агрегаты, обра-
зовавшиеся в первоначальной туманности. Вместе с тем на сравнительно больших
расстояниях от Солнца условия были благоприятны для образования довольно

массивных водородно-гелиевых конденсаций, которые впоследствии превратились

в большие планеты. Для этой схемы трудностью является объяснение химического
состава Урана и Нептуна, которые сравнительно бедны водородом и гелием. Об
этом мы уже говорили в гл. 10.

Во всяком случае, по-видимому, не случайна сравнительная близость к Солнцу

планет земной группы и значительная удаленность от него больших планет. Отсю-
да мы можем сделать важный вывод: то обстоятельство, что планеты, атмосферы

которых в принципе пригодны для возникновения и развития жизни, находятся
в сравнительной близости от Солнца, т. е. в «зоне обитаемости», является законо-
мерным следствием процесса, приводящего к формированию планетных систем.
Это, конечно, повышает вероятность того, что на некоторых планетах данной пла-

нетной системы может возникнуть и развиваться жизнь. Итак, разные условия (по-

ложение планеты в «зоне обитаемости», подходящая масса ее и «благоприятный»

химический состав атмосферы) могут выполняться одновременно, т. е. не являются
независимыми.

В этой главе мы рассмотрели некоторые условия, необходимые для возникно-

вения и развития жизни на планетах. Они носят самый общий характер и являются,

если можно так выразиться, «астрономическими». Разумеется, чтобы на какой-ни-
будь планете возникла жизнь, необходимо выполнение ряда других условий. Так,

например, очень важно, чтобы на поверхности планеты образовалась жидкая оболоч-
ка — гидросфера. Имеются все основания полагать, что первоначальные формы жизни
скорее всего могли возникнуть в воде. Но для образования на планете достаточно

мощной гидросферы нужно, чтобы существенная часть водорода, находящегося в том

первоначальном материале, из которого образовалась планета, не успела диссипи-

ровать, а соединилась с кислородом. Это, конечно, накладывает дополнительное,
и притом довольно жесткое, условие на массу планеты, ее радиус и расстояние от
планеты до звезды. На другом важном условии (уровень жесткой радиации) мы не-

много остановимся в гл. 13.

12. Об определении понятия «жизнь»

Мы прдошли теперь к самому важному и вместе с тем самому грудному во-

просу: каким образом и при каких условиях из неживого вещества возникло живое?
Автор этой книги — астроном, а не биолог или химик. Поэтому для него это осо-
бенно трудный вопрос. В порядке .«утешения» можно только сказать, что вообще
эта важнейшая проблема современного естествознания .пока еще не решена.
Имеются отдельные, часто весьма остроумные, гипотезы, подкрепленные раз-
личными химическими и биохимическими лабораторными экспериментами. Нет,
однако, никакой уверенности, что соответствующие реакции, некогда происходив-
шие на нашей планете, именно и привели к возникновению жизни. Слишком слож-
на и трудна эта проблема, а условия на «молодой» Земле известны нам далеко не
с полной достоверностью.

Конечно, при таком положении вещей можно было бы просто обойти этот во-

прос молчанием. Мы могли бы принять правдоподобную гипотезу, что при подхо-
дящих условиях (о которых речь шла в предыдущей главе) в определенные периоды
развития планет на них каким-то неизвестным нам образом возникает жизнь.

Пройдя достаточно долгий эволюционный путь, эта жизнь может стать разумной.

Тогда возникает комплекс интересных вопросов, которым будет посвящена часть

3 этой книги. Мы, однако, так не поступим и постараемся, хотя бы в самой общей
форме, дать представление о современных взглядах на происхождение жизни. Это

тем более важно сделать, что развитие биохимии, биофизики и генетики сейчас

идет такими темпами, что делает вполне возможным решение «проблемы №1»
в близком будущем.

Прежде всего, мы должны определить понятие «живое вещество». Заметим, что

этот вопрос является далеко не простым. Многие авторы, например, определяют
живое вещество как сложные молекулярные агрегаты — белковые тела, обладаю-
щие упорядоченным обменом веществ. В частности, такой точки зрения придержи-
вается академик А. И. Опарин, много занимавшийся проблемой происхождения

жизни на Земле.

Конечно, обмен веществ есть существеннейший атрибут жизни. Однако вопрос

о том, можно ли сводить сущность жизни прежде всего к обмену веществ, является

спорным. Ведь и в мире неживого, например, у некоторых растворов, наблюдается
обмен веществ в его простейших формах.

В основе жизнедеятельности всех организмов, начиная от простейших, лежит

очень сложная система взаимно связанных химических реакций — как окисли-
тельных, так и восстановительных. В этих реакциях участвуют молекулы белков
и нуклеиновых кислот, являющихся «материальными носителями» жизни. Суще-
ственно, что несмотря на обусловленное химическими реакциями непрерывное раз-
рушение всех структур в организме, они должны непрерывно воспроизводиться.

В основе такого воспроизводства лежит синтез белков. Этот синтез происходит

в клетках организма при помощи нуклеиновых кислот ДНК и РНК («дезоксирибо-

нуклеиновая» и «рибонуклеиновая» кислоты). Белки представляют собой очень

сложные макромолекулы (атомная масса до 10

). Структурными элементами белков

являются аминокислоты. Хотя полное количество известных органической химии
аминокислот достигает ~ 100, белки, образующие в с е организмы, «используют»

только 20 аминокислот. Белки, естественно, обладают очень сложной структурой.

Основой структуры белка является последовательность образующих его амино-
кислот.

Значительно более простой структурой обладают нуклеиновые кислоты. Они

образуют длинные полимерные цепи, элементами которых являются н у к л е о -

т и д ы — соединения азотистого основания, сахара и остатка фосфорной кислоты.

136

У молекулы ДНК азотистые основания (пурины — аде -

нин, гуанин и пиримидины — тинин, цитозин) присоеди-
няются к сахару по одному в р а з н о й п о с л е д о в а -

т е л ь н о с т и .

В 1953 г. англичанин Ф. Крик и американец Д. Уот-

сон с помощью рентгеноструктурного анализа нашли
строение молекулы ДНК. Оказалось, что каждая такая
молекула представляет собой две спаренные нити, за-
крученные в спирали (см. рис. 52). Каждая из этих нитей
соединяется с другой водородными связями, причем

каждая из таких связей попарно соединяет либо аденин

одной цепи с тимином другой, либо гуанин с цитозином.
Открытие Крика и Уотсона, бесспорно, следует отнести к
величайшим научным достижениям нашего века, ибо это

открытие стало фундаментом м о л е к у л я р н о й б и о -

л о г и и .

Как показали дальнейшие исследования, основной

функцией ДНК является передача по наследству гене-
тической информации, что является основой жизни. При
этом молекулы ДНК играют роль кода, по «указанию»
которого происходят все синтезы белковых молекул в

клетках организма. Это основное значение двойной спи-
рали ДНК впервые понял в 1954 г. Г. А. Гамов — тот
самый ученый, который в 1928 г. дал первую теорию
a-радиоактивности, а в 1948 г. предложил модель «горя-
чей Вселенной» и предсказал открытое в 1965 г. «реликто-
вое излучение» (см. гл. 7).

Выше мы уже обратили внимание на то, что в цепи

ДНК азотистые основания присоединяются к сахарам в
самой различной последовательности. В этом кажущемся
беспорядке пытливый ум Г. А. Гамова усмотрел «шифр»,
«код». Ход его рассуждений был таким. Как уже говори-
лось выше, белки состоят из комбинаций 20 аминокислот,
а в ДНК чередуются четыре азотистых основания. Если

предположить, что каждой аминокислоте соответствует

о п р е д е л е н н а я к о м б и н а ц и я (т. е. определенный

порядок чередования) азотистых оснований, то сразу же
видно, что каждой аминокислоте не м о ж е т соответст-

вовать сочетание из д в у х таких соединений, ибо число
сочетаний из четырех элементов по два равно 16, между
тем, как число аминокислот 20. Следовательно, м и н и -

м а л ь н о е число таких сочетаний должно быть три азо-

тистых основания из четырех. Это дает число возможных

комбинаций 64, что значительно больше числа исполь-
зуемых в живых белках аминокислот.

Гипотеза Г. А. Гамова получила блестящее подтверждение в 1961 г. после тон-

ких экспериментов американских биохимиков Ниренберга и Матте. В итоге после-
довавшей за этими экспериментами большой работы был найден код для всех 20
аминокислот. Например, аминокислоте фенилаланин соответствует «триплет» из
трех урацилов. Однако самым поразительным оказалось то, что в с е б е з и с к л ю -
ч е н и й организмы, начиная от простейших сине-зеленых водорослей до челове-
ка в своей жизнедеятельности используют абсолютно одинаковый генетический

код!

137

Как превращается закодированная в виде последовательности азотистых осно-

ваний в ДНК генетическая информация в строго чередующуюся последователь-
ность биохимических процессов — это уже проблема чисто биологическая. Ее сколь-
ко-нибудь подробное рассмотрение выходит за рамки нашей книги *).

<> Интересно отметить недавнее открытие, что текст в ДНК подобен мозаике,

на которой смысловые куски отделены друг от друга «бессмысленными», не несу-

щими информации фрагментами. Когда с ДНК снимается копия в виде информа-
ционной РНК, лишние кусочки вырезаются. Зачем природе нужна мозаичность ге-

нетического текста, как она возникла — пока неизвестно <>.

Мы только кратко обрисуем основные узлы этой великолепно работающей по

программному устройству сложнейшей фабрики, по сравнению с которой наши ав-
томатизированные, самые передовые предприятия кажутся неуклюжими и даже
«старомодными». В процессе превращения закодированной в ДНК информации
в строго определенную последовательность биохимических процессов решающая

роль принадлежит рибонуклеиновым кислотам (РНК), отличающимся от ДНК по
составу сахаров и одному азотистому основанию. Молекулярная масса РНК ~10

т. е. на порядок меньше, чем у гигантской молекулы ДНК. Синтез белков происхо-
дит в особых областях клетки, так называемых «рибосомах», которые можно на-
звать «фабриками белка». Существуют три типа РНК: высокомолекулярная РНК,
локализованная в рибосомах, информационная РНК, образующаяся в ядре клетки
«под контролем» ДНК и «транспортная», сравнительно низкополярная (молекуляр-
ная масса А 20000) РНК. Синтезируемая в ядре клетки информационная РНК
полностью повторяет в своей структуре последовательность азотистых оснований
ДНК, участвующей в ее синтезе. Проще говоря, генетический код «переписывается»
с молекулы ДНК на молекулу информационной РНК. Эти молекулы затем из ядра
клетки поступают в рибосомы и передают туда информацию о последовательности
и характере синтеза белка. Перенос и присоединение отдельных аминокислот к ме-
сту синтеза осуществляется транспортной РНК. Присоединившаяся к этой молеку-

ле аминокислота доставляется к строящейся молекуле белка и точно присоединяет-

ся к нужному участку. При таком присоединении «фишками» является последова-
тельность азотистых оснований, определяющая генетический код. Идет самая
настоящая программированная сборка сложнейшей конструкции!

Это, конечно, очень грубая и схематичная картина работы внутриклеточной

фабрики белков. Действительность, как всегда, гораздо сложнее и богаче. Например,

в клетке имеется по крайней мере 20 типов транспортной РНК, соответствующих

числу аминокислот. Все же эта грубая схема дает некоторое представление о рабо-

те сложнейшей автоматической «фабрики жизни».

Поразительное свойство «тождественного воспроизводства» при помощи тако-

го кибернетического устройства, как ДНК,— несомненно, существенный атрибут
жизни. В то же время чрезвычайно важно следующее обстоятельство.

Под влиянием внешних факторов (например, жесткой радиации) могут проис-

ходить отдельные нарушения в системе кода наследственности. Такие нарушения
будут приводить к появлению у потомков совершенно новых признаков, которые
будут передаваться дальше по наследству. Эти явления называются «мутациями».

Не все мутации «полезны» для данного вида. Дарвиновский естественный от-
бор со временем производит очень жесткую селекцию. В результате остаются
(«выживают») те организмы, у которых мутации оказались полезными, нужными

данному виду в его борьбе за существование. Этот процесс, согласно совре-
менному дарвинизму, и является движущей силой эволюции живых существ на
Земле.

*) Читателя, интересующегося этой проблемой, мы отсылаем к книге: У о т с о н Д.

Двойная спираль.— М: Мир, 1969.

138

Очевидно, что без широкого применения результатов и идей современной гене-

тики — «генетики на молекулярном уровне»— нельзя решить вопрос о происхожде-

нии жизни на Земле и на других планетах. Существенным недостатком старых ги-
потез о возникновении жизни на Земле, и, в частности, гипотезы академика
А. И. Опарина, является то, что они не опираются на современную молекулярную

биологию. Впрочем, это вполне естественно, так как механизм передачи наслед-
ственных признаков и, в частности роль ДНК, стал в известной степени ясным
только сравнительно недавно.

Разумеется, мы не отрицаем большую роль старых гипотез в анализе тех пред-

варительных химических процессов, на основе которых впоследствии возникло жи-

вое вещество. Например, для возникновения жизни большое значение может иметь
концентрация сложных молекул в коацерватных каплях. Но на коренные вопросы,

что такое жизнь и как она возникла, эти гипотезы ответа не дают.

Вопрос об определении понятия «жизнь» стоит очень остро, когда мы обсу-

ждаем возможность жизни на других планетных системах, что является главным
предметом нашей книги. На это обстоятельство особенное внимание обращал ака-

демик А. Н. Колмогоров — выдающийся математик и крупнейший специалист по
кибернетике. Он подчеркивал, что биологические науки до последнего времеди за-
нимались исследованием живых существ, н а с е л я ю щ и х З е м л ю и имеющих

общую историю возникновения и развития. Естественно, что понятие «жизнь» ото-
ждествлялось при этом с конкретным ее воплощением в к о н к р е т н ы х условиях
нашей планеты. Но в наш век астронавтики открывается принципиальная возмож-

ность обнаружить в Космосе такие формы движения материи, которые обладают
практически всеми атрибутами живых, а может быть, даже мыслящих существ. Од-
нако мы ничего не можем заранее сказать о конкретных проявлениях этих форм

движения материи. Поэтому сейчас возникает настоятельная потребность дать та-
кое определение понятия «жизнь», которое не было бы связано с гипотезами о кон-
кретных физических процессах, лежащих в ее основе. Следовательно, возникает по-
требность в чисто ф у н к ц и о н а л ь н о м определении понятия «жизнь».

Эта задача далеко не простая, и вполне удовлетворительного функционального

определения основного понятия «жизни» пока не существует. Однако первые,
и притом, как нам представляется, достаточно успешные, шаги в этом направлении
уже сделаны. Мы имеем в виду исследования А. А. Ляпунова, на основных идеях

которого мы сейчас остановимся *).

При изучении процессов, лежащих в основе жизнедеятельности всех организ-

мов, от простейших до самых сложных, А. А. Ляпунов исходит из представлений
кибернетики. Внимательный анализ показывает, что любое проявление жизни мож-
но перевести на язык науки об управляющих процессах. Характерной особенностью
управляющих процессов является то, что передача по определенным каналам не-
больших количеств энергии или вещества влечет за собой действия, заключающие-
ся в преобразовании значительно больших количеств энергии или вещества. Но ки-
бернетика как раз и занимается изучением процессов управления и строением

управляющих систем. Поэтому вполне естественно и даже необходимо при анализе
процессов жизнедеятельности исходить из представления кибернетики.

Заметим еще, что такие биологические понятия, как наследственность, раздра-

жимость и т. д., представляют собой не что иное, как конкретизацию таких общих
кибернетических понятий, как накопление и хранение информации, управляющая
система, обратная связь, канал связи и др.

А. А. Ляпунов считает, что управление, понимаемое в широком, кибернетиче-

ском смысле, является самым характерным свойством жизни безотносительно к ее

*) См. доклад А. А. Ляпунова «Об управляющих системах живой природы и общем по-

нимании жизненных процессов».—М., 1962.

139

конкретным формам. Тем самым он делает попытку дать функциональное опреде-
ление понятия «жизнь».

Согласно этой концепции, «живое вещество» определяется следующим обра-

зом. Состояние всякого вещества описывается набором целого ряда физико-хими-
ческих характеристик: массой, химическим составом, энергией, электрическими

и магнитными свойствами и др. Вообще говоря, эти характристики будут с тече-
нием времени меняться. Вещества, у которых усредненные за подходящий интервал

времени значения характеристик меняются мало по сравнению с другими вещества-

ми, обладающими примерно такими же значениями характеристик, Ляпунов назы-
вает «относительно устойчивыми». Причиной устойчивости могут быть либо осо-
бенно благоприятные внешние условия (например, постоянная температура

внешней среды), либо внутренние реакции вещества на внешние воздействия,
направленные на сохранение его состояния. Реакции такого типа Ляпунов называет

«сохраняющими». Именно последний тип устойчивости и лежит в основе жизнеде-

ятельности всех организмов. В самом деле, для жизни характерна огромная «прис-

пособляемость», «адаптация» к внешним условиям и их изменениям. В ряде случаев
живые организмы активно преобразуют окружающую их среду, создавая подхо-
дящие условия для своей жизнедеятельности. Так, например, отдельные виды мик-
роорганизмов могут «локально» повышать температуру окружающей их среды.
Вся эта «адаптация» жизни достигается живой материей путем огромного коли-
чества сохраняющих реакций.

На языке кибернетики сохраняющие реакции можно описать так: вещество

воспринимает информацию о внешних воздействиях в виде некоторых кодирован-

ных сигналов, перерабатывает ее и по определенным каналам связи посылает также
в виде «сигналов» новую информацию. Последняя вызывает такую внутреннюю пе-
рестройку самого вещества, которая способствует сохранению его характеристик.

Сигналы должны носить «дискретный» характер, т. е. каждый из них может

иметь конечное число возможных значений, причем число сигналов конечно. «Ма-

териальным воплощением» такого сигнала может быть, например, некоторый фи-

зический процесс. При переработке информации происходит изменение «материаль-

ного воплощения» сигналов.

Устройство, в котором происходит п е р е р а б о т к а информации, может быть

названо «управляющей системой». Эта система имеет дискретную природу и сос-

тоит из некоторого, вообще говоря, очень большого количества «входных»

.и «выходных» элементов, связанных «каналами связи», по которым могут переда-

ваться сигналы. Материальная система, служащая для хранения информации, назы-
вается «запоминающим устройством» или «памятью». Такая система может, на-
пример, состоять из отдельных элементов, каждый из которых будет находиться
в одном из нескольких устойчивых состояний, причем состояния элементов ме-
няются под действием поступающих сигналов. Когда некоторое количество таких
элементов находится в каких-то определенных состояниях, можно говорить, что
«информация записана в памяти». Дело обстоит так, как будто бы информация за-
писана в виде текста конечной длины при помощи алфавита с конечным числом
знаков.

При выработке «ответов», обеспечивающих сохраняющие реакции тела на

внешние воздействия, управляющая система воспринимает информацию об этих
воздействиях, «расчленяет» ее на более мелкие части и «сопоставляет» с информа-
цией, которая в ней уже «записана». В результате и в зависимости от такого сопос-

тавления формируется «ответная информация». Отсюда следует, что управляющая
система будет тем более «гибкой», чем больше информации в ней записано, т. е.

чем больше объем ее «памяти».

Важным свойством сохраняющих реакций является их быстрота. Последняя

должна быть хорошо согласована со скоростью внешних воздействий на тело,

140

которые, вообще говоря, могут меняться в довольно широких пределах. Это требует
достаточно большого объема памяти в управляющей системе.

Ряд соображений, на которых мы здесь останавливаться не будем, приводит

к требованию, чтобы размеры материальных носителей информации были очень
маленькими. С другой стороны, необходимо, чтобы хранение информации в памяти
управляющей системы было надежным (иначе не будет обеспечена устойчивость те-

ла). Это означает требование высокой стабильности состояний элементов, из кото-
рых складывается память. Отсюда Ляпунов делает, на наш взгляд, совершенно пра-
вильный вывод, что устойчивыми материальными носителями информации могут
быть отдельные молекулы, состоящие из достаточно большого количества атомов.
Такие молекулы представляют собой квантованные системы. Для изменения сос-
тояния подобной молекулы требуется, чтобы она поглотила достаточно большую

порцию энергии (например, больше 0,1 эВ). Поэтому, например, беспорядочные те-
пловые движения, энергия которых значительно меньше, не могут изменить состоя-
ния такой молекулы.

Ляпунов характеризует жизнь как « в ы с о к о у с т о й ч и в о е с о с т о я н и е

в е щ е с т в а , и с п о л ь з у ю щ е е д л я в ы р а б о т к и с о х р а н я ю щ и х р е а к -
ц и й и н ф о р м а ц и ю , к о д и р у е м у ю с о с т о я н и я м и о т д е л ь н ы х м о -

л е к у л » .

Чтобы сохраняющие реакции были возможны, необходимо, очевидно, чтобы

организм обладал некоторым запасом энергии, причем этот запас должен устойчи-
во сохраняться. С другой стороны, благодаря действию законов термодинамики во

всякой замкнутой системе энергетические уровни (определяемые, например, темпе-

ратурой) должны выравниваться. Следовательно, организм должен противодейст-
вовать термодинамическим процессам, что требует непрерывной затраты энергии.
Таким образом, для устойчивого поддержания своего состояния всякий организм
должен получать энергию извне.

Важной термодинамической характеристикой всякого тела является его энтро-

пия. Если бы живое вещество представляло собой замкнутую (т. е. термодинами-

чески изолированную) систему, в нем непрерывно увеличивалось бы содержание
энтропии. Это повлекло бы за собой такое изменение его физических и химических
характристик, которое в конце концов прекратило бы всякую жизнедеятельность.

Следовательно, живой организм должен систематически удалять накапливающуюся
энтропию. Поэтому живое вещество должно непрерывно обмениваться с окружа-
ющей средой энергией и энтропией, что достигается при помощи о б м е н а
в е щ е с т в . Сам обмен веществ регулируется управляющими системами специаль-
ного назначения, использующими для этого запасы информации.

При таком понимании обмена веществ как способа поддержания жизнедея-

тельности организма становится довольно ясной несостоятельность старых пред-
ставлений, фактически о т о ж д е с т в л я ю щ и х жизнь с обменом веществ. Такое
отождествление, на наш взгляд, решительно ничего не дает для понимания с у щ -

н о с т и жизни.

Характернейшей особенностью живого вещества является то, что оно состоит

из отдельных структурных единиц — организмов. Каждый такой организм как в ин-
формационном, так и в энергетическом смысле представляет собой в значительной
степени обособленную единицу и вместе с тем имеет свою собственную структуру.
Ляпунов связывает это с «дискретной структурированностью» управления. Под
этим он понимает «иерархическую» систему подчинения управляющих систем.
Функционирование систем более «высокого» уровня изменяет состояние или «нас-
траивает» системы более «низкого» уровня.

Расчленение живой материи на клетки, органы, организмы, популяции, виды

и т. д. соответствует иерархии управляющих систем. Каждая из этих структурных
единиц живой материи управляется своей «автономной» системой, «энергично воз-

141

действующей на все, что подчинено, и в свою очередь подчиняющейся медленно дей-

ствующей управляющей системе высшей иерархической единицы».

Следует различать системы управления в отдельных организмах и в совокуп-

ности организмов (популяции, виды). В первом случае сложная управляющая систе-

ма состоит из частей, в свою очередь являющихся управляющими системами «низ-
шего яруса». Во втором случае мы имеем очень большое количество более или
менее независимых, статистически равноправных систем, взаимодействующих при

случайных встречах и коллективных действиях. Такой способ управления, называе-
мый Ляпуновым «статистическим», не является быстродействующим, в отличие от
первого, «структурного» способа управления отдельными организмами. Как

следствие развитых представлений получается, что «надорганизменные» образова-
ния (например, виды) значительно более устойчивы, чем отдельные организмы (ко-

торые более или менее быстро погибают). Но высокая устойчивость «надорганиз-

менных» образований возможна лишь при условии появления новых организмов,
приходящих на смену старым, т. е. при условии р а з м н о ж е н и я .

Чтобы каждый возникший таким образом организм был устойчив, он должен

иметь запас информации, для обеспечения сохраняющих реакций. Совершенно не-
вероятно, чтобы этот запас информации возник в организме самопроизвольно. Но-
вый организм должен получать необходимый для его жизнедеятельности запас ин-
формации, а также первоначальную управляющую систему, так сказать, в «готовом
виде». Откуда? Только от других подобных организмов, являющихся его «родите-
лями». Отсюда следует важнейший вывод: размножение живых организмов сопро-

вождается «самовоспроизведением» информации, передачей от «родителей»
к «потомству».

В этом пункте кибернетический подход к проблеме жизни, развиваемый Ляпу-

новым, непосредственно смыкается с достижениями молекулярной генетики, вы-
явившими определяющую роль ДНК в передаче наследственных признаков.
Огромное многообразие комбинаций четырех оснований молекулы ДНК и предс-
тавляет собой тот запас информации, который передается от «родителей»
к «потомкам».

Из кибернетики (и не только кибернетики) хорошо известно, что всякая переда-

ча информации происходит на фоне помех, частично ее искажающих. Не составляет
исключения и передача наследственной информации. В этом случае искажения в пе-
редаче информации носят название «мутаций». Под влиянием таких «искажений
при передаче» действие управляющей системы может измениться. Это повлечет за
собой изменение сохраняющих реакций, что в свою очередь приведет к изменению

характера взаимодействия организма с окружающей средой. Такие изменения мо-

гут радикально изменить как в ту, так и в другую сторону вероятность сохранения
данного индивидуума в борьбе за существование. Последнее обстоятельство яв-

ляется движущей силой естественного отбора. Таким образом, с точки зрения ки-

бернетики можно самым общим образом и с единой точки зрения понять основные
биологические категории наследственности, наследственной изменчивости и естест-

венного отбора. В перспективе вырисовываются контуры стройной математической
теории дарвиновской эволюции. Идеи Ляпунова, по нашему мнению, следует

рассматривать как первый, многообещающий набросок этой теории.

Имеются все основания полагать, что в будущем синтез развитых кибернети-

ческих и био-физико-химических представлений приведет к полному пониманию
сущности жизни. Пока же мы от этого еще далеки, как это хорошо понимал и сам

Ляпунов. Тем не менее для анализа проблемы происхождения жизни на Земле и ве-
роятного многообразия проявлений жизни (в том числе и разумной) во Вселенной
уже сейчас идеи Ляпунова, а также примыкающие к ним идеи Колмогорова (к об-
суждению которых мы вернемся в конце этой книги) имеют большое значение.

13. О возникновении и развитии жизни на Земле

На основании того, что было сказано в предыдущей главе, мы можем с доста-

точной для наших целей строгостью и точностью определить «живое вещество»
как такой сложный молекулярный агрегат, в котором имеется «управляющая систе-
ма», включающая в себя механизм передачи наследственной информации, обеспе-

чивающей сохраняющие реакции следующим поколениям. Тем самым благодаря
неизбежным «помехам» при передаче такой информации наш молекулярный ком-
плекс («организм») способен к мутациям, а следовательно, к эволюции.

Возникновению живого вещества на Земле (и, как можно судить по аналогии,

на других планетах) предшествовала довольно длительная и сложная эволюция хи-
мического состава атмосферы, в конечном итоге приведшая к образованию органи-
ческих молекул. Эти молекулы впоследствии послужили как бы «кирпичами» для
образования живого вещества.

Коль скоро, согласно всем существующим космогоническим гипотезам, пла-

неты образуются из первичной газопылевой субстанции, химический состав ко-

торой аналогичен химическому составу Солнца и звезд, первоначальная их атмос-
фера состояла в основном из простейших соединений водорода — наиболее

обильного элемента в космосе. Больше всего было молекул Н

, Н

О, СО

, NH

СН

. Кроме того, первичная атмосфера должна была быть богата инертными газа-

ми, прежде всего гелием и неоном. Тот простой факт, что в настоящее время оби-
лие благородных газов на Земле по сравнению с Солнцем ничтожно мало*), озна-

чает, что они в свое время диссипировали в межпланетное пространство.

Для понимания эволюции планетных атмосфер особенное значение имеет ана-

лиз содержания благородных газов и их изотопов в атмосферах планет земной

группы. Это следует из х и м и ч е с к о й и н е р т н о с т и этих газов в сочетании
с тем, что тяготение планеты должно их удержать в атмосфере в течение всего
времени эволюции атмосферы (за исключением легкого гелия). Выполненный совет-
скими учеными во время полета «Венеры-11» и «Венеры-12» изотопный анализ ат-
мосферы нашей космической соседки дает для этого богатый материал. В табл. 4
приведено относительное содержание разных изотопов благородных газов в атмо-
сферах планет земной группы.

Т а б л и ц а 4

Планета

Венера

Земля

Марс

А (см

/г)

2,2 •

—6

2,1 •

—8

1,0 •

—

'°

----

1,2

296

3000

А (см

/г)

2,6 •

—6

6,2 •

—6

3,0 •

—7

5,0

—

Ne (см

/г)

5,3 •

—7

1,1 •

—8

8,0 •

—11

Кг (см

/г)

2,6 •

—8

4,3 •

—10

5,0 • 10

— 12

132

Хе(см

/г)

1,6 •

—11

7,5 •

—13

36A

----

Кг

120

Обращает на себя внимание, что абсолютное содержание изотопа аргона

в атмосферах Земли и Венеры довольно близко. Так и должно быть, так как этот
изотоп непрерывно образуется из изотопа калия, довольно обильного в коре обеих
планет. Также понятно, почему в атмосфере Марса количество

А на порядок

меньше, чем в атмосферах Земли и Венеры — ведь масса Марса меньше. Совершен-
но неожиданно, однако, что «нерадиогенный» изотоп

А в атмосфере Венеры так

же обилен, как и радиогенный изотоп

4 0

А. Между тем в атмосферах Земли и Марса

обилие изотопа

А в сотни раз меньше, чем

А. Столь разительное различие

*) В земной атмосфере имеется довольно значительное количество (около 1 %) аргона.

Однако атмосферный аргон образовался позже в результате радиоактивного распада калия

и никакого отношения к первоначальной атмосфере не имеет.

143

должно иметь глубокий космогонический смысл, г. е. оно должно отражать
условия образования планет солнечной системы и их атмосфер. М. Н. Изаков

из наблюдаемого изотопного состава атмосфер «внутренних» планет делает весьма

радикальный вывод, что атмосфера Венеры была «захвачена» из протопланетного
облака, между тем как на Земле и особенно на Марсе основная часть атмосферы
имеет вторичное происхождение и обусловлена «дегазацией» пород, образующих
кору этих планет. Этот важный вывод нуждается, однако, в подтверждении.

Необходимо сразу же подчеркнуть, что современная атмосфера нашей Земли

совершенно уникальна. Сейчас уже благодаря выдающимся успехам космонавтики,
мы надежно знаем состав атмосфер всех планет земной группы. Подробно об этом
речь будет идти в гл. 16. Сейчас мы только подчеркнем, что основным газом в со-
временных атмосферах Марса и Венеры является углекислота (свыше 95%). Между
тем свободного кислорода в чрезвычайно разреженной атмосфере Марса всего
лишь 0,2%, а на Венере и того меньше.

В земной атмосфере углекислота составляет совершенно ничтожную

долю — 0,032 %*). В то же время вулканическая деятельность нашей планеты (так
же как Венеры и Марса) щедро поставляет в атмосферу СО

. Куда же исчез угле-

кислый газ? Почему в атмосферах наших «соседей» по Солнечной системе он по-

степенно накопился, а у нас «исчез»? Углекислый газ удаляется из атмосферы Зем-

ли двумя процессами. Первый (более мощный) — это химические реакции с горными

породами, в которых участвует жидкая вода. Второй — жизнедеятельность покры-
вающих всю нашу планету растений, которые, используя солнечную энергию с по-

мощью хлорофилла, из нескольких молекул СО

и Н

О синтезируют глюкозу.

Освободившиеся молекулы кислорода при этом непрерывно поступают в атмосферу.
Таким образом, в течение долгой истории Земли благодаря растениям земная
атмосфера была практически «очищена» от СО

и насыщена молекулами О

Кислород в земной атмосфере находится в состоянии динамического равнове-

сия. Если бы не жизнедеятельность растений (они поставляют в атмосферу ежегод-
но 10

тонн кислорода), исключительно активные молекулы этого элемента всту-

пили бы в различные химические реакции и исчезли бы из нашей атмосферы за ка-
кие-нибудь 10000 лет!**).

С точки зрения планетолога современная атмосфера Земли представляет собой

«астрономический нонсенс» или, проще говоря, чудо. Это надо же — 21 % атмос-

феры состоит из немыслимо химически активного газа. И все это — результат раз-
вития жизни на нашей планете! Этот пример со всей наглядностью показывает как
развитие жизни на планете приводит к космическим последствиям. В дальнейшем,

в частности, при анализе проблемы разумной жизни во Вселенной, мы будем воз-
вращаться к этому вопросу неоднократно.

Сколько же времени на Земле существовала первичная атмосфера? Имеются

довольно надежные геологические и геохимические данные, указывающие на то,

что уже 3,5 млрд лет назад земная атмосфера была довольно богата кислородом.
Жизнь должна была возникнуть на Земле задолго до того, как атмосфера стала бо-
гата кислородом, так как последний является продуктом жизнедеятельности
растений.

Эта оценка следует из того, что самые древние из известных на Земле организ-

мов — сине-зеленые водоросли имеют возраст вероятно 3,5 — 3,8 млрд лет. Так как эти

*) К сожалению, этот процент растет благодаря неконтролируемому промышленному

развитию.

**) Человечество варварски относится к сохранению этого чуда — насыщенной кислоро-

дом земной атмосферы. Сплошная вырубка лесов (особенно в Бразильской сельве), а также

хаотическое промышленное развитие уже сейчас нарушили кислородный баланс нашей пла-

неты. Можно, конечно, утешаться, что на несколько тысяч лет кислорода еще хватит. Однако

существ, исповедывающих такую «философию» («после нас — хоть потоп»), вряд ли следует

причислять к виду «Homo Sapiens».

144

организмы довольно сложны, ясно, что от момента зарождения жизни на Земле до их
возникновения прошло немало времени. Другими словами, уже на ранних фазах
эволюции Земли на ней возникала жизнь.

Схематически путь эволюции органического вещества на Земле можно предста-

вить в виде следующей таблицы:

Т а б л и ц а 5

Образование

Земли

Возникновение жи-

вых систем.

Клетка

III

Эволюция однокле-

точных. Возникнове-

ние клеточной диф-

ференциации

Эволюция многокле-

точных

Человек

О Развитие жизни на Земле можно приурочить к следующим эпохам:

1) жизнь появилась на очень раннем этапе истории нашей планеты (первые со-

тни миллионов лет);

2) биологическая эволюция от примитивных бактерий до развитой цивилиза-

ции продолжалась беспрецедентно долго (более 4 млрд лет);

3) в процессе эволюции жизни атмосфера планеты из бескислородной стала

кислородной.

По современным данным возраст Вселенной около 15 млрд лет, Земли — 4,5;

фотосинтез и кислородная атмосфера возникли 3,5 — 3,8 млрд лет назад, тогда

же появились эукариотные организмы (т. е. состоящие из клеток с ядром), первые
многоклеточные (без скелета, желеподобные) - 1 млрд лет назад, первые организ-
мы со скелетом — 600 млн лет назад, выход жизни из моря — 400, первые млекопи-
тающие — 65, обезьяны — 35, автралопитек — 3,5 млн лет назад, кроманьонский чело-

век - 40 тысяч лет назад. На рис. 53 показано, как шло усложнение организмов на

Земле и некоторые предположения о будущем развитии земной цивилизации О-

145

Рассмотрим теперь более подробно начальные этапы этой эволюции. По-види-

мому, наибольшие загадки ставит перед нами переход от первой фазы- эволюции
ко второй.

В настоящее время накоплен значительный экспериментальный материал, ил-

люстрирующий, каким образом такие простые вещества, как вода, метан, аммиак,

окись углерода, аммонийные и фосфатные соединения и др., превращаются в высо-
коорганизованные структуры, являющиеся основными строительными блоками
клетки — единицы живого. Эти опыты, начатые впервые американскими учеными
Кельвином, Миллером и Юри, положили начало новому научному направлению,
получившему впоследствии название «пребиологической химии».

Так, например, опытами Миллера доказано, что при прохождении электриче-

ских разрядов через смесь метана (СН

), молекулярного водорода (Н

), аммиака

(NH

) и паров воды (эта смесь довольно хорошо моделирует первичную атмосферу

Земли) возникали глицин, аланин и другие аминокислоты, а также ряд органиче-

ских соединений. Точно так же экспериментально доказано, что в такой смеси обра-
зование органических соединений (в частности, аминокислот) может происходить
под воздействием ультрафиолетовой радиации. Можно полагать, что в условиях
неокисленной земной атмосферы, когда ультрафиолетовое излучение Солнца бес-
препятственно могло достигать земной поверхности *), важная роль в образовании
первых органических соединений принадлежала этому источнику энергии. В то же
время серьезное значение могли иметь и другие источники энергии. Следует под-

черкнуть, что уже первые попытки экспериментального изучения проблемы возник-
новения жизни на молекулярном уровне продемонстрировали возможность много-
численных «вариантов», которые могли иметь место в течение первого миллиарда

лет истории Земли.

Таким образом, можно считать доказанным, что под воздействием различных

форм энергии на примитивной Земле возникали достаточно сложно организо-
ванные органические молекулы.

В синтезе органики наиболее существенную роль должны были играть электри-

ческие разряды, ударные волны, ультрафиолетовое излучение Солнца, вулканиче-
ское тепло, радиоактивный распад

К.

Из табл. 6 видно, что основной вклад в процессы абиогенного синтеза вносит

ультрафиолетовое излучение Солнца. Однако вопрос об относительной эффектив-
ности различных видов энергии не так прост, как это кажется на первый взгляд.
В экспериментах по абиогенному синтезу были использованы все источники энер-

гии, перечисленные в табл. 6. При этом выяснилось, что определяющим моментом

является не общее количество энергии, а «к. п. д.» той или иной модели образования
органических веществ.

Т а б л и ц а 6

Источник

Распад

К (в настоящее время)

Распад

°К (2,6-10» лет назад)

Ультрафиолетовое излучение Солнца (λ < 1500 А)

» » » (λ < 2000 А)

Вулканизм (лава 1000°С)

Удары метеоритов

Молнии

Средняя 'энер-

гия на всю

поверхность

Земли (в еди-

ницах

кал/год)

0,3

1,2

0,08

4,5

0,04

0,05

*) В настоящее время близкая ультрафиолетовая часть солнечного спектра поглощается

озоном О

, а более далекая — молекулами кислорода О

и азота N

146

Полезно рассмотреть следующие этапы в эволюции органического вещества на

примитивной Земле:

1. Эволюция малых молекул.

2. Образование полимеров.
3. Возникновение каталитических функций.
4. Самосборка молекул.
5. Возникновение мембран и доклеточная организация.
6. Возникновение механизма наследственности.
7. Возникновение клетки.

Необходимо отметить, что в настоящее время не представляется возможным

искусственно воспроизвести в лабораторных условиях возникновение механизма
матричного копирования, реализуемого в живой клетке нуклеиновыми кислотами.

Между тем, по-видимому, в этом состоит суть проблемы возникновения жизни на

Земле.

Наиболее изученным этапом в пребиологической химии является эволюция

малых молекул. Было экспериментально изучено воздействие всех вышеперечис-
ленных видов энергии на смеси различных газов: водород, метан, аммиак, окись
углерода, двуокись углерода, азот, вода, кислород, сероводород. При этом было
установлено, что если смесь не была окислительной, то всегда образовывались
аминокислоты и другие биологически активные соединения.

Определяющими промежуточными продуктами в синтезе аминокислот, основа-

ний нуклеиновых кислот, Сахаров и порфиринов являются формальдегид и циа-
нистый водород. Образование этих простых продуктов происходит и в газовой, и
в водной фазе. Образование же более сложных молекул (аминокислот) происходит

главным образом в водной среде.

Среди возможных механизмов образования аминокислот можно указать на

синтез Штрекера, как конечный этап превращения аминонитрилов и циангидринов

+ КСНО + HCN NH

CH(K)CN + Н

О (аминонитрил),

KCH(NH

)CN + 2H

O KCH(NH

)COOH + NH

(циангидрин).

Что касается синтеза оснований нуклеиновых кислот, то здесь также, как выяс-

нилось, центральную роль играет цианистый водород. Так, при синтезе аденина

«суммарную» реакцию образования этого соединения можно записать следующим

образом:

5HCN аденин.

При образовании Сахаров в условиях, моделирующих примитивную Землю,

происходит щелочная конденсация формальдегида. Протекание этой реакции ката-

лизируется гидроокисями щелочно-земельных металлов.

В экспериментах, проведенных Гейбелом и Поннамперумой, водные растворы

формальдегида в различных концентрациях нагревались в присутствии каолинита,
который используется в качестве природного катализатора. В числе продуктов ре-

акции были отождествлены триозы, тетрозы, пентозы, гексозы. Была отождествле-

на также рибоза.

Чрезвычайно важной группой соединений, присутствующих в большинстве

живых организмов, являются порфирины. Порфириновая структура лежит в основе
хлорофилла. Целый ряд важнейших ферментов, таких как каталаза, пероксидаза
и др., также имеют порфириновую структуру. В экспериментах по абиоген-
ному синтезу порфирин был идентифицирован как один из продуктов реакции
в смеси метан — аммиак — вода — водород под действием электрического разряда.

Наиболее существенным достижением в области пребиологической химии

можно считать абиогенный синтез нуклеотидов и полинуклеотидов, осущест-

147

вленный впервые Шраммом из углеводов и гетероциклических оснований с по-
мощью метафосфорных эфиров (МФЭ). В процессе синтеза образовывались про-
дукты различной молекулярной массы и структуры, причем нуклеотиды

в полинуклеотидной цепи располагались случайно, не образуя какой-либо опреде-

ленной последовательности.

Значительный интерес представляют также эксперименты Фокса по термиче-

ской полимеризации аминокислот.

Таким образом, многочисленные эксперименты по абиогенному синтезу проде-

монстрировали возможность образования основных классов биологических ак-
тивных соединений небиологическим путем в условиях, моделирующих природные
условия, существовавшие на примитивной Земле.

Однако образование самых сложных молекул не решает вопроса об отборе

и сохранении определенных типов молекулярных соединений. На определенной ста-

дии усложнения структуры молекул возникает такое принципиально новое свойство
их, как возвратный катализ. Образовавшиеся довольно сложные молекулы должны
разрушаться (диссоциировать) при поглощении более длинноволнового излучения,

чем то, которое стимулировало их образование. Так как поток солнечного излуче-

ния в области более длинных волн значительно превосходит поток ультрафиолето-
вого излучения, стимулирующего синтез первичных органических соединений, по-
следние будут разрушаться, и какого-либо накопления их происходить не должно.
Заметим, что эта трудность является общей для всех механизмов образования пер-
вичных органических соединений, так как неокисленная атмосфера планеты должна

быть прозрачной для ультрафиолетовых лучей Солнца. Сейчас намечается несколь-
ко путей преодоления этой трудности. Например, можно предположить, что после

сформирования гидросферы образовавшиеся в ее поверхностных слоях органиче-
ские соединения путем конвекции переносились на достаточную глубину, куда уже
«разрушительное» излучение не доходило.

Зная поток ультрафиолетового излучения Солнца, стимулирующего образова-

ние органических веществ, и считая, что вновь образовавшиеся вещества не разру-

шаются, а постепенно накапливаются, можно оценить количество образующегося
таким способом органического вещества на Земле. Такие вычисления произвел Са-
ган, который в предположении, что этот процесс длился 1 млрд лет, нашел, что
над каждым квадратным сантиметром земной поверхности могло образоваться не-
сколько килограммов органических соединений. Эта величина представляется до-
статочно большой. Например, если бы все эти образовавшиеся в раннюю эпоху
развития нашей планеты органические вещества растворить в мировом океане, кон-
центрация такого раствора была бы приблизительно 1 %.

Так как есть основания полагать, что объем мирового океана за геологическую

историю Земли почти не менялся, можно сделать вывод, что первобытный океан
представлял собой 1 %-ный раствор различных органических соединений. Довольно
крепкий питательный бульон! Эта среда была весьма благоприятна для образова-
ния новых, более сложных органических соединений. В частности, из аминокислот

могли синтезироваться различные белковые соединения.

До сих пор предполагалось, что жизнь как-то возникла на всей «осредненной»

поверхности первобытной Земли, для чего потребовались сотни миллионов лет.
Но, конечно, это могло быть и наверняка было не так. В отдельных местах земной
поверхности условия для эволюции сложных молекул в первые примитивные

формы жизни могли быть особенно благоприятны. Идеи «локального» возникнове-

ния жизни на Земле и притом в сравнительно короткие сроки высказывались неод-
нократно. Л. М. Мухин предложил интересную гипотезу, что жизнь могла

возникнуть в области подводных вулканов.

По всей видимости, именно подводный вулканизм мог играть известную роль

в образовании предшественников сложных органических молекул. Действующий

148

вулкан можно рассматривать не только как источник тепла, но и как источник про-
стых соединений, таких как СО, СH

, NH

, CO

, H

O, H

, H

S и пр., необходимых

для синтеза органического вещества. Реакции, происходящие между этими газами
в условиях повышенных температур и давлений, должны приводить к образованию
предшественников сложных органических соединений, цианистого водорода и фор-

мальдегида. Гидросфера (океан) используется в данной модели как фактор, обеспе-
чивающий стабильность образовавшихся продуктов вследствие больших перепадов
температуры в зоне действия подводного вулкана. Кроме того, в области подвод-

ного вулкана имеется широкий диапазон давлений, что весьма существенно, так
как высокие давления необходимы для повышения выхода продукта в ряде реак-

ций. Наконец, наличие в области подводного извержения зон с температурой
50-100 С обеспечивает прохождение ряда реакций, приводящих к синтезу более

сложных органических соединений. Механизмы этих реакций освещены в работах
Оро и Поннамперумы.

Образование в процессе извержения твердых частиц обусловливает наличие ка-

тализаторов и может способствовать в дальнейшем процессам концентрирования

и полимеризации органики.

Л. М. Мухин указывает на некоторые реакции, которые могут иметь место

в зоне подводных извержений:

катализаторы

1) СН

+ NH

HCN +

ЗН

катализаторы

2) 2СО + NH

HCN + СО

+ Н

3) СО + Н

-> альдегиды и другие кислородосодержащие соединения, углево-

дороды.

Таким образом, вследствие возможного образования в зоне действия подвод-

ного вулкана HCN и СН

О, подводные вулканические процессы можно рассматри-

вать как источник небиологического синтеза сложных органических соединений.

Рассмотрим теперь некоторые численные значения, которые носят характер

ориентировочных оценок. Масса газа, выброшенного при сильном извержении,
имеет порядок величины 10

г. Если принять, что в течение истории развития Зем-

ли такие извержения были ежегодно, то при благоприятных условиях могло обра-
зоваться до 10

г органических соединений.

«Вулканический» механизм образования сложных молекул может иметь прин-

ципиальное значение в условиях, г д е по ряду причин воздействием ультрафиолето-

вою излучения на исходные материалы можно пренебречь.

Предложенный Мухиным механизм образования сложных молекул не требует

наличия метано-аммиачной атмосферы. Было бы интересно проверить этот меха-
низм экспериментально в зоне действия какого-либо подводного вулкана.

Много лет тому назад Бернал высказывался в том смысле, что жизнь могла

зародиться в иле небольших лагун. В таких условиях полимеризация молекул мо-
жет протекать гораздо быстрее, гак как микроскопические частицы ила могут вы-
ступать в роли своеобразных катализаторов. Это предположение Бернала было
подтверждено экспериментально. Любопытно отметить, что некоторые сложные
органические молекулы лучше «сопротивляются» разрушительному воздействию
ультрафиолетовых лучей, а также нагреву, чем простые. Поэтому следует ожидать,
что с течением времени должны «выживать» более сложные молекулы, в то время
как простые должны разрушаться. Довольно любопытный пример «естественного
отбора» у неживой материи!..

Наряду с описанным «естественным отбором», приводящим к преимуществен-

ному образованию сложных органических соединений, будут происходить, и при-
том довольно эффективно, «сливания» таких молекул в целые молекулярные

149

агрегаты, насчитывающие сотни тысяч и миллионы молекул. Такие образования
называются «коацерватными каплями». Они неоднократно исследовались экспери-

ментально. На рис. 54 приведена фотография таких капель, сделанная через микро-

скоп при увеличении в 320 раз. В итоге образования коацерватных капель в них мо-

гут быть сконцентрированы все белковые мо-
лекулы, присутствующие в мировом океане -
растворе. В окружающей воде будут раство-

рены только сравнительно простые, низко-

молекулярные соединения.

Академик А. И. Опарин считает, что имен-

но эти коацерватные капли при определенных

условиях могли дать начало образованию

первичных живых систем. Об этом свидетель-
ствует ряд интересных свойств коацерватных
капель, ставших известными в результате ла-

бораторных исследований. В частности, эти

капли обладают свойством улавливать и впи-

тывать в свою структуру некоторые вещества
из окружающего их низкомолекулярного раст-
вора. В этом А. И. Опарин усматривает зача-
точные формы процесса обмена веществ -

важнейшего, по его мнению, атрибута жизни.

Он подчеркивает, что в мире коацерватов

имеют место полные аналоги процесса естест-

венного отбора. По этому поводу он пишет: «Образовавшиеся в зем-
ной гидросфере коацерватные капли находились погруженными не проста

в воде, а в растворе разнообразных органических веществ и неорганических солей.
Эти вещества и соли адсорбировались коацерватными каплями и затем вступали
в химическое взаимодействие с веществом самого коацервата. Происходили про-

цессы синтеза. Но параллельно с ними шли и процессы распада. Скорость как тех.
так и других процессов зависела от внутренней организации каждой данной капли.

Более или менее длительно существовать могли только капли, обладавшие извест-
ной динамической устойчивостью, в которых при данных условиях внешней среды

скорости синтетических процессов преобладали над скоростями разложения.

В обратном случае капли были обречены на исчезновение. Индивидуальная исто-
рия таких капель быстро обрывалась, и поэтому такие «плохо организованные ка-
пли» уже не играли никакой роли в ходе дальнейшей эволюции органической
материи» *).

С гипотезой А. И. Опарина в настоящее время трудно согласиться. Наличие

аналогов обмена веществ и «естественного отбора» у коацерватов еще не есть до-
казательство того, что они могли привести к образованию первых примитивных
живых организмов. Основными свойствами всякого живого организма, помимо об-
мена веществ, являются наличие «копировальной системы», «кода», передающего
по наследству все характерные признаки данной особи. Между тем у коацерватов
ничего подобного нет. Изобилие на первобытной земле всевозможных, в том числе

и достаточно сложных, «строительных блоков», из которых построено все живое,
еще не объясняет, как возникла и стала функционировать живая субстанция, пред-

ставляющая собой даже в самых простых формах весьма сложную м а ш и н у , а ес-
ли говорить точнее, великолепно работающую современнейшую ф а б р и к у - а в -
т о м а т .

*) О п а р и н А. И., Ф е с е н к о в В. Г. Жизнь во Вселенной.—М.: Изд-во АН СССР

1956.

150

Вселенная. Жизнь. Разум - Наука (И.С. Шкловский) - часть 9