Владимир Иванович Вернадский
Начало и вечность жизни
4
Конец XX века охарактеризовался ярким процессом шествия наук в своей совокупности и по отдельности в четко обозначенном направлении к концепции Вернадского. Укажем на самые явные факты, полученные в последние годы. Они распадаются на четыре направления:
1) изучение геологического прошлого Земли;
2) изучение биосферы Земли;
3) изучение тел Cолнечной системы и открытие экзопланет;
4) поиски и находки следов жизни в космосе.
Тот, кто не знаком с концепцией Вернадского, не замечает, что все эти как бы не связанные между собой достижения безоговорочно подтверждают космический смысл жизни и биосферы, объединяются им.
Например, сенсацией последних лет в этой области стало открытие минерала циркона, возраст которого практически совпадает с так называемым возрастом Земли, который теперь увеличился до 4,5 млрд лет. Все цирконы образуются в условиях влажной и прохладной Земли, о чем свидетельствует соотношение изотопов в его составе. Вот почему исследователь австралийских цирконов возрастом 4,38 млрд лет минералог Джон Вэлли вынужден все время вспоминать общепринятую точку зрения о безжизненной, раскаленной, сухой и т. п. Земле, потому что находки никак с этими гипотезами не вяжутся[14].
Такое искреннее удивление говорит о глубине заблуждения современной науки по поводу ранней Земли. Общераспространенное мнение о появлении на ней биосферы примерно 3,5 млрд лет придется, без всякого сомнения, пересматривать, точнее, преодолевать с помощью концепции биосферы Вернадского. Нет никакого времени для создания планеты каким-то спонтанным путем. Уже тогда на ней были океаны, потому что некоторые из цирконов имеют форму морской гальки, то есть они долго обкатывались на пляжах древних водоемов.
Главное наблюдение Вернадского о полноте геохимических функций, осуществляемых бактериями, подтверждается современными исследованиями. Еще в начале XIX века возникла геологическая загадка: почему в слоях ниже кембрийских не находят остатков организмов? На этом основании был сделан вывод о начале жизни в кембрии. Но докембрийские толщи образованы бактериями, как оказалось. 6/7 геологического времени биосфера Земли только из них и состояла. Но от бактерий не остается трупов, и естественно, их нельзя найти в толщах ими образованных слоев.
Докембрийскую биосферу описал наш замечательный микробиолог академик Георгий Александрович Заварзин (1933–2011). Биосфера как целое определяет устойчивое развитие планеты на протяжении всей разведанной геологической истории. Такую точку зрения он заявил в исключительно важном докладе «Становление биосферы» на заседании Президиума РАН в 2001 году. Он высоко оценивает работы микробиолога С. Н. Виноградского (1856–1953), который в 1896 году сформулировал мысль о Земле как организме, в котором бактерии играют первостепенную роль. И, разумеется, продолжает Заварзин, этот подход полностью реализовался в труде Вернадского 1926 года «Биосфера».
Микробы не относятся к дарвиновской эволюционной схеме. Они в процессе жизнедеятельности не приобретают никаких дополнительных признаков и способностей. Современные бактерии морфологически ничем не отличаются от архейских. Они не умирают, а делятся, когда есть возможность, а когда нет – переходят в споровое состояние. В некотором смысле каждый их вид – это один организм, живущий бесконечное, неопределенное число лет.
Основное правило микробной экологии, согласно Заварзину, заключается в нахождении организма там, где есть возможность извлечь энергию и выступить катализатором определенной геохимической реакции. Заварзин рассчитал количество таких экологических ниш для микроорганизмов, где на пересечении биогеохимической реакции и возможного способа питания микробов обязательно должен быть организм[15].
Однако фотосинтезирующие бактерии, которые процветают в освещаемых ареалах планеты и экологию которых так хорошо изучил академик Заварзин, как выяснилось в последние годы, являются лишь небольшой частью бактериальной жизни.
Более мощная часть биосферы и, можно даже сказать, ее самая фундаментальная, первичная часть строится хемолитотрофными бактериями, которых открыл С. Н. Виноградский. Вернадский предчувствовал и предсказывал такое строение биосферы. Он по крохам собирал факты их обнаружения, появлявшиеся иногда в литературе. Уже в 70‑е годы XIX века при строительстве Сен-Готтардского туннеля в Швейцарии геолог Ф. Штапф обнаружил бактериальную флору. Он сначала думал, пишет Вернадский, что бактерии проникли в туннель из тропосферы. Но позже был вынужден признать их глубинное происхождение[16].
Рассказывая об этом факте, Вернадский вскрыл грандиозный планетный процесс, который имеет неисчислимые последствия для всей науки: наличие подземной жизни и под материками, и под океанами. Во всей литературе привычно считалось, что жизнь в целом существует только там, где есть кислород. И когда случайно находили бактерии в толщах горных пород, в карьерах, выработках или в шахтах, считалось, что они туда проникли из тропосферы.
Другим ограничением для жизни на глубинах полагали температурную границу в +100º С. Исходя из обыденной жизни и из опытов при давлении в одну атмосферу, все считали, что при более высоких температурах белок существовать не может.
Оба эти традиционных взгляда, говорит Вернадский в данной статье 1937 года, теперь должны уйти в прошлое.
И действительно, уходят. Современный автор пишет:
«Одно из самых удивительных открытий, которое сделали с помощью бурения, – это наличие жизни глубоко под землей. И хотя жизнь эта представлена лишь бактериями, ее пределы простираются до невероятных глубин. Бактерии вездесущи. Они освоили подземное царство, казалось бы, совершенно непригодное для существования. Огромные давления, высокие температуры, отсутствие кислорода и жизненного пространства – ничто не смогло стать препятствием на пути распространения жизни в недрах литосферы. По некоторым подсчетам, масса микроорганизмов, обитающих под землей, может даже превышать массу всех живых существ, населяющих поверхность нашей планеты»[17].
Автор рассказывает о широко известной Кольской сверхглубокой скважине. На ней была достигнута рекордная глубина в 12,3 километра. После проходки горизонта в 7 километров начала расти температура, она поднялась до 100º С. И вопреки ожиданиям, плотность поднятых на поверхность образцов пород резко снизилась. Геохимики обнаружили в породе различные газы, более всего – водород и гелий. Но самое интересное, что биологи нашли в керне неизвестные им бактерии. Поднятые на поверхность и соприкоснувшись с воздухом, они мгновенно замирали. Следовательно, их образ жизни не предполагал наличие атмосферных газов, которые для них оказались неприемлемы. На глубине 8 километров температура поднялась до 120 °C, керны стали пористыми, а количество бактерий резко возросло. Мнение о том, что они освоили подземное царство, скорее всего, преждевременно. Они и есть первые организмы Земли. Подземная жизнь была всегда в толщах пород, наполненных хемолитотрофными бактериями. Они извлекают тепло из радиоактивного распада тяжелых атомов, а питание из окружающих их химических соединений.
Во всех геологических справочниках зона проникновения бактерий в литосферу относится к глубинам от 2–3 километров до 8,5 километра. Но, судя по фактам, ничто не мешает нам, даже наоборот, заставляет признать, что мы имеем дело не с отдельными очагами и биоценозами, а с глобальной сферой бактерий.
И тогда по отношению к другим царствам живого вещества этот слой неведомой мощности надо признать фундаментом биосферы. Вся остальная жизнь: донная, водная, почвенная и наземная есть верхние горизонты над мощнейшей литотрофной жизнью. Количество и разнообразие бактерий, обитающих под землей, превышает наземные, водные и почвенные биоценозы. И биомасса живого вещества литотрофной биосферы, вероятно, значительно превышает всю остальную. Она уже не пленка жизни, а мощнейшая геосфера.
В сфере астрономии серия главных подтверждений планетного характера биосферы началась в 1977 году, а именно по результатам запуска двух космических зондов «Вояджер‑1» и «Вояджер‑2». Они были запрограммированы на фотографирование всех заметных тел Cолнечной системы. Первый аппарат был нацелен на исследование систем Юпитера и Сатурна, второй – Урана и Нептуна. Началась десятилетняя серия открытий, показавшая, что спутники вокруг каждого гиганта отвечали всем планетным критериям Вернадского. В Cолнечной системе имеется по меньшей мере 29 планет радиусом более 400 километров. В соответствии с определением Вернадского, они и есть тела земного типа, то есть сферические и холодные, имеющие твердую поверхность, то есть каменные и ледяные или силикатно-ледяные. Многие имеют атмосферу, то есть прямо наглядно состоят из сферических оболочек.
И самое интересное, что они поразительно разнообразны, как сказал Вернадский в докладе 1942 года. Теперь, когда у нас есть многочисленные фотографии всех тел Солнечной системы, правота этого обобщения стала документально наглядна. Каждая планета чем-то отличается не только от других, но у нее имеется нечто, чего нет более нигде в Солнечной системе.
Меркурий обладает почти такой же высокой плотностью, как и Земля. Недавно обнаружено, что его поверхностный слой плотнее, чем нижележащий.
Венера обладает уникальной тяжелой атмосферой.
На Марсе есть 21‑километровая гора Олимп, кроме того, льды, атмосфера и самая разнообразная геология с явными следами рек.
Европа покрыта ледяным панцирем, пронизанным трещинами. Астрономы уверены, что подо льдом существует мощный океан.
На Ио действуют серные вулканы. Ее цвет – желто-оранжевый.
Титан имеет густую атмосферу, а его поверхность сложена жидкими и пластичными соединениями аммиака и метана.
На Тритоне работает множество метановых гейзеров.
Поверхность Энцелада снежная. Но из-под нее на большую высоту вырываются водно-газовые гейзеры.
Япет состоит из двух половинок – светлой и темной.
Ариэль, напротив, угольно-черен, другого такого не найти.
На крохотном Мимасе имеется неожиданно огромный кратер.
Ганимед, который больше Луны по размеру, покрыт длинными бороздами. На нем тоже предполагают подповерхностный океан.
На Церере есть действующий ледяной вулкан.
Небольшого размера, но прекрасно оформленная Миранда имеет очень развитую геологически поверхность, которая говорит о бурной тектонике планеты.
Бросается в глаза отличие планет по окраске. Каждая планета имеет свой цвет, не совпадающий с другой. О чем свидетельствуют различия в цвете? Конечно, о различии в химическом составе поверхности. Это цвет горных пород и минералов, из которых сложены поверхностные оболочки планет.
И поскольку Земля является эталонным телом, мы должны распространить ее свойства, главным из которых будет оболочечное строение, на все остальные тела земного типа. Это означает, что если на Земле существует подземная биосфера, где живым веществом служат хемолитотрофные бактерии, то мы должны предположить, что такие же оболочки служат или служили в прошлом управляющими строительными центрами других планет.
Начиная с 1995 года открыто несколько тысяч экзопланет. В существующем каталоге на сегодня (август 2023 года) достоверно зарегистрировано 5484 планет и 875 мультипланетных систем[18]. У большинства измерены или все, или отдельные характеристики: прежде всего масса, радиус, плотность, орбитальные параметры, то есть те, которые поддаются изучению с точки зрения концепции Вернадского.
И наконец, множатся случаи обнаружения признаков жизни в космосе. В 2016 году в журнале «Science» появилось сообщение, что группа радиоастрономов обнаружила в космосе хиральное, то есть избыточно левое вещество пропилен оксид. В сообщении говорится: «Работа открывает перспективу измерения избытка энантиомера в различных астрономических объектах, в том числе в регионах, где формируются планеты, чтобы узнать, как и почему впервые появился избыток [их]»[19].
Таким образом, то, что в трудах Вернадского называлось диссимметрия, а в других современных науках, в частности в химической физике, хиральными структурами или энантиомерами, теперь открывается в астрономических далях. Вернадский доказал, что диссимметрия получается в организмах только рождением, сама собой она по всем законам физики и химии образоваться никак не может. Но пока открываемые факты никоим образом не связываются с концепцией биосферы.
Или вот новость из известного всем научно-популярного журнала «Наука и жизнь»: «Спектральный анализ излучений, приходящих из дальнего космоса, позволил обнаружить в межзвездном пространстве 130 видов молекулярных соединений, в том числе довольно сложных, например этанол C2H5OH»[20].
Далее сообщается, что недавно ученые (называются конкретные имена) подтвердили существование в космической пыли простейшей аминокислоты – глицина.
Столкнувшись с такими непонятными фактами, исследователи вынуждены их как-то объяснять. Но все объяснения исходят из генеральной гипотезы «происхождения жизни». Каждый факт указывает якобы на создавшиеся условия для образования живых организмов. Но такая гипотеза фантастична. Это как если бы палеонтолог, нашедший окаменевшую кость, вдруг заявил бы, что он нашел условия для образования динозавра. Он так не скажет, потому что нашел часть ископаемого животного. Но именно это заявляют исследователи, находящие следы жизни в космосе. Они совершенно не обращают внимания на главный закон природы – на второе начало термодинамики, согласно которому сложное никак не может образоваться само собой из простого. А вся сложность в мире идет от жизни. Выходя из нее, умирая, вещество начинает упрощаться.
Факты следов жизни нарастают лавинообразно. И вместе с ними нарастает противоречие. Созданная чуть ли не сто лет назад, теория биогенеза и планетного смысла живого вещества Вернадского не остается в прошлом науки. Наоборот, она современна и имеет будущее, потому что предугадала и объясняет массу новейших открытий. Все они укладываются в его эмпирические обобщения, которые указывают:
• на равенство биологического дления и геологической истории, которое обеспечивается базовой бактериальной биосферой, жившей на протяжении 6/7 ее канонического возраста до появления многоклеточных организмов и продолжающей функционировать;
• на единство всего «монолита жизни», его основных фундаментальных свойств, в том числе самых важных – диссимметрического пространства и биологического времени;
• на необходимость биосферы как геологической силы для построения всех оболочек и самой планеты в физическом смысле (формы ее тела), геохимической обстановки и условий термодинамики.
Конечно, для принятия концепции Вернадского о живом веществе требуются очень значительные умственные усилия. Совершить переход от привычных представлений о безжизненной планете и появившейся на ней однажды в случайном порядке жизни, а потом появлении биосферы, к обратной ситуации – чрезвычайно трудно.
Сборник произведений В. И. Вернадского поможет преодолеть углубляющееся противоречие в современном научном мышлении между фактами и их объяснениями[21].
В качестве приложения в конце сборника печатается небольшая брошюра «В логике вечности жизни», изданная нашим институтом в 2011 г. Она посвящена методологии В.И. Вернадского.
Г. П. Аксенов,
кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник
Института истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН, член Комиссии РАН по научному наследию выдающихся ученых
Начало и вечность жизни
Статья написана на основе публичной лекции, которую В. И. Вернадский прочитал после возвращения с юга России в одном из последних сохранившихся в стране островков свободной мысли – в Доме литераторов в Петрограде 8 мая 1921 года. В следующем году он напечатал ее отдельной брошюрой (Пг., Время. 1922. 58 с.). Здесь печатается по этому изданию. Вернадский включил статью как начальную в сборник «Живое вещество», составленный из статей 1920‑х годов, связанных с концепцией геологической вечности биосферы. Он пытался издать сборник в 1930-м, затем в 1935 году, но безуспешно. И только сняв эту статью, он смог издать сборник в 1940 году под нейтральным названием «Биогеохимические очерки». С окончанием советского периода статья печаталась неоднократно.
I
Было ли когда-нибудь и где-нибудь начало жизни и живого, или жизнь и живое такие же вечные основы космоса, какими являются материя и энергия? Характерна ли жизнь и живое только для одной Земли, или это есть общее проявление космоса? Имела ли она начало на Земле, зародилась ли в ней? Или в готовом виде проникла в нее извне из других небесных светил?
Каждый из нас знает, как много для всех нас важного, ценного и дорогого связано с правильным и точным ответом, разрешением этих вопросов, если бы мы смогли на них сейчас дать точные ответы. Ибо нет вопросов более важных для нас, чем вопросы о загадке жизни, той вечной загадке, которая тысячелетиями стоит перед человечеством и которую оно стремится разрешить всеми духовными сторонами своего личного и своего коллективного творчества. А всякое разрешение загадки жизни предварительно связано с ответом на эти более узкие, но по существу огромной глубины и важности вопросы, которые сегодня стоят перед нами. Был ли когда-нибудь космос без проявлений жизни, может ли быть безжизненный космос? Мы знаем – и знаем научно – что космос без материи и без энергии не может существовать. Но достаточно ли материи и энергии – без проявления жизни – для построения космоса, той Вселенной, которая доступна человеческому разуму, то есть научно построяема? Есть ли живое и жизнь частное явление в истории материи и энергии, появляющееся временами и столь же бесследно исчезающее?
Жизнь и живое мы должны брать в их реальном проявлении, во всем проявлении, во всех функциях, начиная от высших форм сознания и кончая тем вихрем химических элементов, входящих и выходящих через живой организм, в котором гений Кювье (baron G. De Cuvier, 1769–1832) сто лет тому назад отметил одну из самых характерных особенностей организма как космического неделимого.
Загадку жизни человек пытался разрешить всеми путями. Он подходил к ней путем религиозного подъема, религиозного настроения и религиозного коллективного, веками длящегося, творчества и личной религиозной интуиции. Он подходил к ней мистическим наитием и теологическим построением. И мы знаем, как много различных, сменяющихся, несовместимых и противоречивых решений этих вопросов создано на этом пути усилиями человеческого духа. Много их сохранилось в архиве былого человеческой культуры и много сейчас – в данный момент – существует в человечестве разнообразных, живых решений этой задачи. Общего единого решения религиозное сознание, однако, не дало. И нельзя свести бесчисленные разнообразные формы такого разрешения к единому ясному и неопровержимому положению.
Человек подходил к решению этой загадки и другим путем – путем художественного творчества. Он искал разрешение загадки жизни не только в поэзии и в логически выраженных образах своей фантазии или художественного воспроизведения основных, самых характерных черт сущего – Космоса. Он подошел к художественному разрешению и другим путем, который только толкованиями наших переживаний мы можем выразить логическими образами – в гармонии и подвижном мире звуков музыки, в цвете и в форме зодчества, живописи, ваяния.
Всюду здесь так или иначе преломляется в человеческой личности, в ее единичном или коллективном творчестве загадка жизни, ибо художественное творчество выявляет нам космос, проходящий через сознание живого существа. И мы знаем, что и формы художественного творчества не дали нам единого, определенного решения загадки жизни. Нет единого решения – значит, нет решения. И общего в бесконечном разнообразии накопленных вековых художественных созданий не может найти человеческий ум.
Также не дана разгадка жизни и в третьей форме духовного искания человечества – в той более молодой форме ее, которая сказывается в философском мышлении. Ни в ясных логических построениях разума, ни в связанных с ними мистических переживаниях философского мышления напрасно в течение почти 3000 лет пытается человек найти разгадку жизни. Он и здесь дает множество ее решений, столь же разнообразных, несводимых в одно, непримиримых друг с другом, к каким приводят его религиозная интуиция и художественное творчество.
Оглядываясь назад, мы видим на протяжении всей доступной нам дали времен непрерывное течение человеческих стремлений разрешить загадку жизни, выяснить факт существования своего и всего живого в природе в понятных нашему сознанию формах. И эти искания до сих пор не прерываются и не уменьшаются, не ослабляются с ходом времени. Древний философ в сохранившемся нам отрывке – 2370 лет назад – выразил окружающее как «текущее», и это выражение Гераклита (ум. ок. 475 до P. X.) лучше всего передает общее впечатление, создаваемое наблюдением искания человечеством разгадки своего существования и существования всего живого. Мы видим здесь все в движении – бурном, непрерывном и неуловимом в своих законностях.
Только одной стороной своей духовной деятельности человек не подходил интенсивно к решению этой загадки – тем великим созданием своего духа, каким является наука. А мы знаем, что только в коллективном творчестве свободных исканий свободной личности, каким создается наука, человек получает такое понимание сущего, которое является для всех обязательным, не возбуждающим спора и сомнений, но связанном с индивидуальными особенностями, темпераментами личности. Наука не дала на протяжении всей своей истории – более 2500 лет – никакого ответа на этот вечно стоящий перед нами вопрос.
Она не дала его не потому, что она не стремилась к тому, чтобы его дать. Напротив того, вдумываясь и вглядываясь в историю науки, мы видим, что стремление к разрешению этого вопроса проникает научную мысль с самого дальнего известного нам ее проявления. Но она не смогла найти пути для его разрешения. Когда человек науки – в других случаях шедший особым своим путем – давал решение этой загадки, он неизбежно сходил на путь чуждого ему религиозного, художественного или философского творчества. Ответы давал ученый, а не наука. Наука же в этом вопросе была и до сих пор находится еще в стадии искания путей к разрешению этой вечной загадки. В то самое время, когда религия, философия, художественное творчество ищут решения загадки, наука еще ищет пути для этого решения.
Наука ищет пути всегда одним способом. Она разлагает сложную задачу на более простые, оставляет в стороне сложные задачи, разрешает более простые и тогда возвращается к оставленной сложной. Иногда проходят века, прежде чем она возвращается к первоначальной задаче. Но эта задача не теряется в течение этого времени. Каждый исследователь, решая частные вопросы, необходимые для ее разрешения, переживает, передумывает основную задачу. Она нередко десятилетиями и столетиями не проявляется в текущей литературе, но все же фактически лежит в основе научной работы, составляет святая святых того стремления и искания, которое заставляет человека нести тяжелый и нередко смертельный труд научного творчества. Решение загадки жизни как таковое не ставится сейчас в научной мысли и научной литературе вот уже три-четыре столетия, но стремление к нему в скрытой форме неуклонно проникает всю работу биолога, сопровождает его работу всю его жизнь. Оно его вдохновляет и настраивает, возбуждает его научное искание…
Одним из частных вопросов общей загадки жизни и является для науки тот вопрос, на который я хочу обратить сегодня ваше внимание. Вечна ли жизнь в космосе, или она имела начало, в частности видим ли мы где-нибудь в истории нашей планеты, Земли, указания на зарождение в ней жизни, ее возникновение из других форм проявления в ней космоса. Таких форм мы научно принимаем пока две – материю и энергию. В философии, религии, художественном творчестве к ним прибавляется и третье начало – духовное начало в той или иной форме его проявления.
Я подойду к этому вопросу как ученый, а не как философ, художник или религиозный мыслитель.
И хотя вопрос о жизни в этой форме не имеет сейчас в науке определенного разрешения, мне кажется, наука подходит в своей вековой работе к такому разрешению. Изучая вековой подход науки к этому разрешению и состояние его в науке в данный момент, возможно попытаться осознать пути ближайшего будущего. Ибо ясно, что все, что охватывается научным исканием, принимает законообразную форму, не является случайным или спонтанным – все, в том числе и ход научного искания и научного достижения подчиняется непреложным законностям. А раз есть законности, мы можем научно предвидеть будущее.
Давая понятие о прошлом ходе научных исканий в этой области, я попытаюсь подойти и к ожидаемой, раскрывающейся перед нами картине будущего ее разрешения.
