Дельфис

Жизнь выбрала стабильные ядра

Подтверждение сказанному в этом подзаголовке мы получим, расположив элементы периодической системы Менделеева в порядке возрастания отношения A/Z, характеризующего неустойчивость ядра (рис.1). С удивительной избирательностью, не оставляющей ни единого исключения (кроме инертных газов, не вступающих в соединения), жизнь выбрала для построения живых организмов наиболее стабильные элементы и отвергла радиоактивные изотопы, которые занимают все последние места этого ряда.

^Рис.1

Минимальный размер живого

Если жизнь возникла в водной среде (или в воздушной, что не принципиально), то каковы должны быть минимальные размеры живой клетки, чтобы её не «затолкало» броуновское (тепловое) движение молекул?

Мысленно поставим себя на место такой живой клетки. Представим, что в объёме этой комнаты движутся и сталкиваются равновеликие с вашим весом массы. Ясно, что они вас затолкают, и вы не сможете выполнить свои жизненные функции – добраться до кусочка пищи, расположенного в дальнем углу. Чтобы преодолеть броуновское движение и осуществить свои жизненные функции, живая клетка должна быть существенно больше молекул воды; тогда равнодействующая всех сил на клетку будет близка к нулю. Насколько больше? По отношению к своему размеру и весу это можно представить довольно легко.

 Если ваш вес близок к 100 кг, то стокилограмовые массы, пребывающие в броуновском движении, вас, несомненно, затолкают. С 10-килограмовыми справиться также вряд ли возможно, но прорваться через удары килограмовых шаров, наверное, будет уже реально. Стограммовые шарики, вероятно, уже позволят жить в их среде, а о 10-граммовых мы не сомневаемся. Эти простые бытовые соображения приводят к заключению, что живая клетка должна быть на 3–4 порядка больше молекул воды; иными словами её размеры должны быть 5 ∙ 10³ √σ, где σ – сечение упругого рассеяния для молекул воды, примерно равное по многочисленным экспериментальным данным 10^{-16 см. Значит, минимальный размер структуры из живого вещества равен 5 ∙ 10-5} см (разумеется – это приблизительная оценка, с точностью до порядка).

Эта оценка подтверждается экспериментально определёнными размерами вирусов 10^{-6 см. Вирусы, как известно, находятся на грани живого и косного. В свободном пространстве они пребывают в латентном состоянии именно из-за невозможности осуществлять свои жизненные функции в среде броуновского движения равных, или даже превышающих их по величине, частиц; они оживают только в анизотропной среде внутри клетки, где термодинамические закономерности подавлены, преодолены жизнью.}

Существенно отметить, что в вышеприведённых рассуждениях использование таких терминов, как «подавлены», «преодолены», не означает, что подавленные или преодолённые законы перестают действовать. Они продолжают действовать, но руководящая, определяющая, точнее сказать – системообразующая роль переходит к законам более высокого уровня; в клетке – к законам биологическим, в человеческом обществе – к законам социальным и т. д.

Мысленный эксперимент В.И.Вернадского

Вообразим себе, пишет В.И.Вернадский [1], что весь земной шар представляет собой питательный бульон и поместим в него одну делящуюся клетку. Через короткое время там будет 2, 4, 8, 16, 32 и т. д. клеток, и практически мгновенно (в геологическом масштабе времени) делящиеся клетки покроют всю поверхность земного шара. В этих условиях, чтобы не погибнуть в продуктах своего метаболизма, клетка должна видоизмениться. Если ей это удастся (может быть не с первого раза), то в первичном бульоне будет уже два типа клеток, и… эволюция стартует. Далее, после первого монослоя появится второй, третий, четвёртый… В этих условиях, чтобы сохранить доступ к питательному бульону, клетки должны дифференцироваться по функциям. Одни должны взять на себя транспортные функции, другие – поддержание пространственной структуры, то есть строительные функции и т. д. В итоге появятся многоклеточные организмы – эволюция стартует дальше. Из этой логики рассуждений следует ряд выводов:

1. Эволюция неизбежна везде, где есть подходящие условия существования живых клеток.

2. Живое вещество сначала должно заполнить (целиком, без остатка) всю доступную экологическую нишу, и только после этого появится стимул к усложнению, тогда начинается эволюция.

3. Значит, эволюция возможна только в ограниченном (замкнутом) пространстве. Если представить, что питательный бульон имеет форму не поверхности шара, а бесконечен в пространстве, то стимула к эволюции нет, просто живое вещество будет нескончаемо распространяться, и более ничего не будет происходить.

4. Поэтому эволюция возможна лишь в условиях гравитации, которая формирует вещество в шарообразные тела.

5. Отсюда следует, что в открытом космосе эволюция невозможна, даже если бы удалось каким-то образом устранить слишком высокий фон радиации. До сих пор в космическом пространстве обнаружены молекулы не сложнее формальдегида. Вероятно, это предел.

Итак, эволюция неизбежна, если имеются подходящие условия и первая делящаяся клетка. Откуда она может взяться? Можно допустить три варианта.

Первый вариант. Клетка прилетела из глубин космоса внутри метеорита, вещество которого защищало её от радиации. В последнее время появились сообщения, что (как-будто) итальянским учёным удалось оживить микроорганизм из метеорита, и он начал делиться. Если эти сообщения подтвердятся (сенсаций всегда много, а достоверных фактов мало), то идея панспермии, существовавшая с древности и вновь высказанная полтора века назад С.Аррениусом, получит подтверждение.

Второй вариант. Жизнь зародилась на Земле в первичном океане путём постепенного усложнения предбиологических молекулярных структур после того, как уровень радиации на поверхности планеты снизился до определённого значения. Но ведь в первичном океане неизбежно существовало также термодинамическое равновесие и более сложные молекулярные структуры (вплоть до предбиологических и клеток, ибо жизнь начинается с клетки) случайно образовались в результате столкновений; они могли сохраниться только в том случае, если бы в этой равновесной системе действовал некий фактор, нарушающий равновесие (причём в пользу более сложных молекул).

Такой фактор имеется. Это совокупное поле излучения живого вещества от всех обитаемых миров в пространстве Вселенной.

Здесь мы привлекаем для своих рассуждений две гипотезы, достоверность которых, по современным представлениям, весьма велика.

Первая гипотеза – всё живое излучает. Излучения растений, животных и микробных сообществ является экспериментальным фактом. Вспомним хотя бы эффект Казначеева [2]: две герметически закрытые стеклянные банки с двумя колониями одного штамма микроорганизмов, прислонили друг к другу крышками так, что обе колонии только «видели» друг друга, остальные контакты были исключены; одну колонию убили каким-то сильно действующим ядом, другая колония тоже погибла. Есть и другие, не менее впечатляющие экспериментальные факты. Вторая гипотеза – множественность обитаемых миров – достаточно общеизвестна.

Полностью статья будет опубликована позже. Этот номер журнала «Дельфис» Вы можете приобрести в книжном Интернет-магазине «Дельфис».