Концепции начала и эволюции жизни

Поскольку жизнь появилась
наверняка, когда появилась первая
клетка, то отсчет жизни необходимо вести от клетки. Жизнь клеток формировала
окружающую среду и самих клеток, так утверждает основная гипотеза в учении о
биосфере В. И. Вернадского. Клетки, первоначально примитивные и
недифференцированные по возможностям и способностям, все же немного
(флуктуационно, как это положено для
возникновения всего нового и необычного) по этим функциям, т. е.
способностям и возможностям, отличались.

В первобытную эпоху атмосфера Земли состояла из
вулканических газов, отравленных метаном и аммиаком, не было тогда ни
кислорода, ни углекислого газа — ничего иного, что необходимо для поддержания
жизни (подробности см. в книге академика Э. М. Галимова. «Феномен жизни»,
2001). Без риска ошибиться, можно утверждать, что только в океане могла
развиться жизнь, в котором она представлена неисчислимым разнообразием форм,
начиная с появившихся, по меньшей мере, 4,2-4,0 млрд лет назад и кончая
сегодняшними, находящимися в единстве с прошлым.

Океан того времени представлял
собой что-то вроде органического бульона, в котором могло происходить все то,
что привело в конечном итоге к образованию клетки. Но жизнь навеки осталась
связанной с океаном. В организмах большинства морских беспозвоночных
циркулирует раствор ионов, который, по существу, является морской водой. Кровь
позвоночных по ионному составу близка морской воде, разведенной в 3-4 раза,
что, по предположению ряда ученых,
соответствует составу морской воды далекого прошлого, того, когда у
наших предков образовалась закрытая система кровообращения.

Планктон, прежде
всего сине-зеленые водоросли (первые одноклеточные организмы), которые
существуют и поныне, в допалеозойскую эру наполнил атмосферу кислородом (но не
исключаем, что кислород мог поступать из недр Земли, в соответствии с
гипотезой российского геофизика О. Сорохтина, как мы укажем в следующем пункте)
в количестве, достаточном для эволюции многоклеточных уже за 10 млн лет до
кембрийского периода, т. е. 600-650 млн лет назад. Скелеты и раковины
мельчайшего одноклеточного планктона — радиолярии и форамини-феры —
сформировали в тот период дно Мирового океана.

Следующим
шагом в эволюции многоклеточных организмов следует считать возникновение
растений и животных. Это происходило в несколько этапов. На первом этапе
клетки просто объединялись в колонии, в которой каждая клетка оставалась
относительно самостоятельной. В колонии, например, в португальском
кораблике, возникла специализация клеточных организмов. По крайней мере, в
португальском кораблике таких разновидностей специальных организмов четыре:
первый выполняет функции плавника, второй щупальца — орудия лова, третий —
пищеварительного тракта, и четвертый отвечает за функцию размножения.

По
мере дальнейшей «специализации» живые организмы, входящие в состав более
крупного организма, утратили свою индивидуальность. У него стала образовываться
полая сфера, имеющая два слоя: энтодерму (внутренний слой) и эктодерму
(наружный слой), и ротовое отверстие, ведущее в центральную, пищеварительную,
полость. Такова элементарная структура, являющаяся основой строения тела всех
кишечно-полостных, например, медуз.

Структура животных совершенствовалась, образовывался средний слой — мезодерма, и
сформировалась полость

тела (как у червей). Позднее из эктодермы образовались
нервная система и
другие органы. Сначала же произошла его перестройка, а именно, возник слой,
защищающий мягкие тела животных (кишечно-полостных), но не приведший к
образованию ненужных им в водах океана тканей. Это произошло позднее и при
участии мезодермы: когда началась миграция живых существ из океана, тогда
развился внутренний скелет (появились хордовые, позвоночные).

Всю историю, эволюцию организменной жизни, можно
проследить в трех измерениях. Во-первых, в диахрон-ном, или временном,
измерении. Во-вторых, в синхронном измерении, полагая, что все или
почти все формы жизни, которые когда-либо существовали, существуют и теперь. И,
в-третьих, в минрохронном измерении, что обусловлено рекапитуляцией
(повторением) предковых форм в индивидуальном развитии эмбрионов большинства
ныне живущих организмов.

В
первом измерении жизнь предстает по вертикали, во временной шкале, во втором
измерении жизнь предстает как бы по горизонтали, начиная путь от простейших
организмов к наиболее сложным, а вот третье измерение сжимает все эти эпохи
жизни до периода вынашивания плода.

Биологические науки точно
установили, что в первом, в диахронном измерении, в палеозойскую эру, в
докемб-рийский период (эпоху) (не ранее 600 млн лет назад) появились губки; в
кембрийский (500-600 млн лет назад) — трилобиты, моллюски и первые
ракообразные; в ордовик (425-500 млн лет назад) — двустворчатые моллюски,
на-утилонды и первые позвоночные, первые рыбы; в силурийский период (405-425 млн
лет назад) — коралловые рифы; в девон (345-405 млн лет назад) — многочисленные
рыбы и земноводные, появление насекомых; в каменноугольный период (280-245 млн
лет назад) — гигантс-

кие насекомые; в
пермский период (230-280 млн лет назад) вымирают трилобиты, процветают
пресмыкающиеся. В мезозойскую эру в триасе (181-230 млн лет назад) — появляются
первые млекопитающие; в юр и мел (63— 181
млн лет назад) — время расцвета и вымирания динозавров. И, наконец, в
кайнозойскую эру в третичном периоде (1-63 млн лет назад) млекопитающие
распространились на суше, и в раннем четвертичном периоде появился человек
(около 5-1 млн лет назад), переживший четыре ледниковых периода в эти годы
становления и возмужания.

Можно отметить два выдающихся момента в указанной эволюции.
Первый — происхождение позвоночных от простых сидячих (неподвижных) форм,
появившихся путем фильтрации, и второй момент — переход от рыбы к земноводному.
Тела сидячих организмов, практически пищеварительная система, прикреплялись
ножкой к морскому дну, тогда как другие ножки направляли плавающие пищевые
частицы в ротовое отверстие. В ходе эволюции совершенствовался их аппарат
фильтрационного питания, так что, в конце концов, он превратился в ряд жаберных
щелей, первичной функцией которых было не дыхание, а питание. В какой-то момент
эволюции после почкования и образования личинок, передвигаясь в поисках
подходящего места, личинка с крупной головой с жабрами и мускулистым хвостом,
усиленным продольной желеобразной хордой — нотохордой (прообразом позвоночника),
быстро переходила во взрослую форму оболочника, которая не всегда
сопровождалась сидячей стадией, а иногда заменялась на свободно плавающую.

Связующим звеном между рыбами и
земноводными

является целакант (родственник
кистеперых рыб). У це-

\ лакантов из парных плавников
развились конечности,

тогда же образовалось что-то
вроде легких, в результате

чего они
приспособились для дыхания и передвижения на суше, поэтому и смогли развиться
земноводные.

Во втором, «синхронном» измерении эволюции, можно взять, например, сложную, с
ответвлениями пищевую цепь. Тогда мы увидим, как мельчайшие растения,
диа-томные водоросли и всевозможные жгутиковые, которые и составляют
фитопланктон, плавают в поверхностных водах, как мельчайшие животные —
веслоногие рачки, криль или личинки крабов — поедают этот фитопланктон. А их, в
свою очередь, поедают более крупные рыбы, например, скумбрия или сельдь,
заканчивающие свое существование в желудках еще более крупных рыб, таких как
тунец или меч-рыба. Вообще, только одна рыба из 10 000 не заканчивает свою
жизнь в пасти другой. Можно также, в синхронном измерении, расположить все
живые существа в зависимости от места обитания и т. д.

В третьем, микрохронном
измерении, наиболее
впечатляющим является развитие зародыша человека. Зародыш проходит все стадии
мельчайшего существа, похожего на головастика, хордового, хрящевого
анималькуля, прежде чем станет позвоночным, и стадии организма, дышащего
жабрами, прежде чем появятся легкие. У каждой из стадий этого быстрого развития
имеется соответствующая прошлому пространственно-временная точка (прямо можно
сказать — мировая точка в пространстве Минков-ского). Так, например, у
плода человека сердце развивается как простое расширение главного кровеносного
сосуда. Расширенный участок разделяется на четыре части, расположенные одна за
другой. Затем сосуд перекручивается назад и приобретает шаровидную форму (шар
наиболее совершенная симметричная форма из пространственных), причем два отдела
складываются (ушки предсердий) над двумя другими (желудочками). Это и есть
сердце.

Такую же сложную,
из трех измерении, модель можно построить и
для всей биосферы, включая океаны, где жизнь зародилась, пресноводные
водоемы, где она развилась так мощно.

Развертывание жизни. Дарвинизм и
неодарвинизм. Первая
теория эволюции была сформулирована в начале XIX века Жаном Батистом Ламарком —
выдающимся натуралистом-самоучкой, введшим термин «биология». Ламарк оказал
сильное влияние на Чарлза Дарвина. Но это влияние уже практически
отсутствовало, когда Дарвин опубликовал свою теорию в 1859 г. в фундаментальной
работе «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за
выживание». Кстати, в другом варианте дополнение к первому, главному названию
переводится так: «Сохранение избранных рас в борьбе за выживание» (с латыни раса
переводится как род, порода). Следует отметить, что одновременно с
этой книгой была опубликована также статья другого англичанина Альфреда Уоллеса
«О стремлении разновидностей бесконечно удаляться от первоначального типа», в
которой излагались взгляды, абсолютно сходные с взглядами Дарвина, однако без
всяких претензий Уоллеса на приоритет, который он безоговорочно отдавал своему
более именитому соотечественнику. Теория Дарвина основывалась на двух идеях: случайные
мутации и естественный отбор. Центральная мысль дарвинизма заключается в
том, что все живые организмы имеют общее начало, общее происхождение. Различие
между классической теорией эволюции (дарвинизм) и новыми теориями (неодарвинизм)
заключается в разном подходе к рассмотрению динамики эволюции. Согласно
утверждениям Дарвина, наследственные характеристики передаются потомкам от их
родителей по 50% поровну в первом поколе-

нии; таким образом, во втором поколении наследуется только 25% характерных признаков и т.
д. В этом отношении классическая теория Дарвина имела явный изъян (называемый
«кошмар Дженкинса», по имени английского инженера Дженкинса, обратившего на
него внимание ученого мира), не согласовываясь с реальной жизнью. Проповедниками
дарвинского учения стали Эрнст Геккель и Герберт Спенсер, особенно последний
закрепил в нем термин эволюция, хотя сам Дарвин предпочитал это понятие
не употреблять.

Решение
последней проблемы пришло вместе с открытием Менделем в 1866 году механизма
передачи наследственных признаков (но, как известно, работа Менделя и его
законы оставались незамеченными в последующие 40 лет, до их переоткрытия).
Комбинация идей Дарвина о постепенных эволюционных изменениях живых организмов
с генетическим механизмом Менделя и происходит в теории, носящей сейчас
название неодарвинизм, или синтетическая теория эволюции. И у
дарвинизма, и у неодарвинизма есть слабое звено в их теоретических построениях
— долженствование постепенного непрерывного изменения живых организмов.

Как показывают исследования
ископаемых организмов, в истории жизни существовали периоды длительностью в
сотни тысяч лет и более, на протяжении которых не наблюдались изменения
организмов. Период бурного изменения живых организмов на Земле начался примерно
1 миллион лет назад. В связи с этим появилось новое направление в теории — системные
представления эволюции. В этой теории возможно спонтанное образование новых
форм живых структур. Джеймс Ловлок и Линн Маргулис развили теорию Гея — Земли
(ГЗ), которая в общих чертах заключается в том, что нельзя рассматри-

вать развитие
живых организмов в отрыве от развития, изменчивости
окружающей среды. Согласно ГЗ — теории, нет отдельных живых организмов, есть в целом глобальная система,
которая живет, развивается, эволюционирует.

Эволюция через симбиоз. В микробиологии считается, что
фундаментальное деление форм жизни заключается не в делении на животные и
растительные формы, а деление этих форм по виду клеток — ядерные (эукарио-ты) и
безъядерные (прокариоты). Бактерии, простейшие формы жизни, не имеют клеточного
ядра и поэтому называются прокариотами, тогда как клетки, содержащие ядра,
называются эукариотами. Одной из ключевых гипотез современной теории эволюции
является гипотеза Линн Маргулис о симбиозе. Симбиоз — это тенденция
различных организмов жить в тесном содружестве с другими организмами и часто
жить внутри других организмов (как, например, это делают бактерии). Согласно
гипотезе Л. Маргулис, митохондрии в клетках были в давние времена отдельно существующими
бактериями, внедрившимися когда-то вовнутрь
клеток другого организма. Предложенный Маргулис эволюционный механизм
путем симбиоза, может быть, был более важным и предпочтительным, чем стандартный
путь эволюции по Дарвину, который сегодня никак нельзя считать безупречным
и безальтернативным другим предлагаемым механизмам.