Жизнь на Земле или жизнь вместе с Землей

По Вернадскому, жизнь синхронна Космосу, то есть синхронно с геологическими событиями стартует биосфера. Кадр из документального фильма «Рождение планеты Земля». 2019

В Институте геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН прошла Международная научная конференция «Современное развитие биогеохимических идей В.И. Вернадского». Под этой суховатой академической формулировкой, как оказалось, скрыта интрига не просто глобального – мировоззренческого масштаба. Собственно, и все научное творчество академика Владимира Ивановича Вернадского, 160-летие со дня рождения которого отмечается 12 марта 2023 года., вдохновлялось идеей, что Вселенная – это не только (и не столько!) механическая система, но еще и единый живой организм.

«Жизнь и живое мы должны брать во всем их реальном 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 (G. de Cuvier, 1769–1832) сто лет тому назад отметил одну из самых характерных особенностей организма как космического неделимого», – напишет В.И. Вернадский в статье «Начало и вечность жизни», 100-летию опубликования которой в том числе была посвящена конференция в ГЕОХИ.

Биологическое дление

По Вернадскому, жизнь синхронна Космосу. То есть синхронно с геологическими событиями стартует биосфера. «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? Характерны 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 же в готовом виде проникла в нее извне с других небесных светил? – начинает статью «Начало и вечность жизни» Вернадский. – 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 всем напряжением личного и 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».

Как заметил в своем докладе «О синхронности биологического дления и геологического прошлого» кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник Института истории естествознания и техники РАН Геннадий Аксенов, за два года до появления этой публикации Вернадского была опубликована известная работа В.И. Ленина «Материализм и эмпириокритицизм». В этом тексте Ленина в том числе утверждается, что Земля была безжизненна в ранний геологический период. А вот Вернадский отстаивал так называемый принцип Реди: «Все живое от живого» (Omne vivum у vivo). Геннадий Аксенов подчеркивает, что «схема: Большой взрыв, Вселенная, галактики, Солнечная система и Земля… не объясняет события геологии никак». Мало того, по мнению Аксенова, «понятие «возраст Земли» – ненаучное, пришедшее из религии».

Вот как об этом пишут в учебниках по геологии: «Каков возраст Земли и каким образом его можно определить?

В середине XVII столетия ирландский епископ Джеймс Ашер, изучив внимательно все библейские тексты и доступные в то время другие материалы, например о затмениях, установил, что Земля – это божественное творение, совершенное в 9 часов утра 26 октября 4004 года до н.э. Такая точка зрения продержалась долго, вплоть до начала XIX века. Лорд Кельвин в середине XIX века считал, что возраст Земли – около 100 млн лет, а Чарльз Дарвин полагал, что он составляет несколько сотен миллионов лет. Только открытие радиоактивности позволило точно определить возраст горных пород, метеоритов и лунных пород».

У биоты и Космоса нет возраста

Вернадский определял возраст Земли – около 2 млрд лет. Сейчас возраст образования нашей планеты оценивается около 4,5 млрд лет. На этой горячей Земле вроде бы по определению невозможна никакая органическая жизнь.

Однако, отмечалось на конференции, недавно обнаружены цирконы (минералы подкласса силикатов), возраст которых оценивается в 4,4 млрд лет. То есть получается, Земля была остывшей практически сразу после своего образования?!

«Имеет место удревление первых находок многих групп организмов, – отметил этот парадокс Сергей Остроумов, доктор биологических наук, профессор биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова (содокладчик академик Ю.А. Розанов). – Некоторые ранее существовавшие догмы о ранних этапах жизни пошатнулись. Все более обоснованным становится вопрос: хватает ли времени для возникновения жизни и эволюции самых ранних живых систем в условиях Земли в докембрии? Нарастает актуальность изучения связей между эволюцией биоты и эволюцией геохимических параметров биосферы».

Действительно, уже обнаружены следы прокариотов (доядерных одноклеточных организмов) и протистов (простейших одноклеточных ядерных организмов или их колоний) возрастом 3,7–3,85 млрд лет. На сегодняшний день это древнейшие находки, указывающие на существование жизни на планете буквально с самого момента ее геокосмического образования. «Древнее уже вряд ли удастся обнаружить», – считает Сергей Остроумов.

Дальнейшая эволюция геосферы и роль биоты в этом процессе уже хорошо известны: практически все осадочные породы образуются при участии бактерий. Атомы, охваченные жизнью, как это называл Вернадский. «Жизнь была во все геологические эпохи. Организмы создают среду своего обитания и живут в ней», – резюмирует Геннадий Аксенов.

«В публикациях Вернадского есть положение о том, что живое вещество меняло лик Земли, то есть модифицировало физико-химические параметры поверхности Земли, – замечает Сергей Остроумов. – По моему мнению, современное накопление научных фактов позволяет усилить это положение и утверждать, что живое вещество (биота, организмы) не просто модифицировало, а радикальным образом формировало физико-химические параметры, причем с самых первых моментов появления живых организмов на поверхности Земли».

Академик В.И. Вернадский в итоге так формулирует в статье «Начало и вечность жизни» свою естественно-научную концепцию: «…научная мысль в нашем XX веке приходит к выводу, что не только в настоящих геологических условиях, но и на протяжении всех гео­логических веков на нашей Земле существовала жизнь, одинаковым образом отражавшаяся на химических процессах земной коры...

Все указывает нам на то, что все это время – десятки и сотни миллионов лет – принцип Реди не нарушался; живое происходило всегда из живого. Современные организ­мы непрерывно связаны с организмами прошлыми. Живое вещество XX века составляет единое во времени явление с живым веществом – организмами, морфологически нам неизвестными, архейской эры...

Признавая биогенез, согласно научному наблюдению, за единственную форму зарождения живого, неизбежно приходится допустить, что начала жизни в том космосе, какой мы наблюдаем, не было, поскольку не было нача­ла этого космоса. Жизнь вечна постольку, поскольку вечен космос, и передавалась всегда биогенезом. То, что верно для десятков и сотен миллионов лет, протекших от архейской эры и до наших дней, верно и для всего бесчислен­ного хода времени космических периодов истории Земли. Верно и для всей Вселенной».

Биогеохимия, и не только

Итак, по Вернадскому, «биогеохимия – новая большая отрасль геохимии, изучающая влияние жизни на геохимические процессы, связывает по-новому науки о жизни с геологией и с науками об атомах» («Биогеохимические очерки», 1940). Директор ГЕОХИ РАН, член-корреспондент РАН Руслан Хамизов отметил, что биогеохимия – «любимое детище Вернадского; ГЕОХИ вырос из биогеохимии».

Тем более странно, что эта специальность исключена из перечня ВАК, по которой можно защищать диссертации. Об этом говорил на конференции доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник ГЕОХИ РАН Вадим Ермаков. «За столетний период своего развития биогеохимия стала востребованной наукой, освещающей проблемы генезиса жизни, взаимосвязи организмов и их сообществ со средой обитания, планетарную роль живого вещества, включая техногенную деятельность человека и ее последствия, – пояснил Вадим Ермаков. – Следует обратить особое внимание на актуальность преподавания основ биогеохимии для подготовки специалистов различного профиля в высшей школе, восстановить биогеохимию как научную специальность. Знание теоретических основ биогеохимии необходимо для предотвращения экологически негативных последствий хозяйственной деятельности людей и нейтрализации уже возникших экологических обострений».

И все же, по мнению профессора Ермакова, «время развития биогеохимии еще впереди. Прежде всего это создание теории миграции вещества, оптимального соотношения биосферы и ноосферы, достойного места в ней разумного человека как основного признака ноосферы».

Соотношение био- и ноосферы, динамика их развития, направленность их эволюции – это, пожалуй, самая интригующая тема, которая обсуждалась на конференции в ГЕОХИ.

Так, Геннадий Аксенов напомнил, что, например, микробиолог, академик Георгий Заварзин (1936–2011) выделял всего 13 морфологических типов бактерий. Кстати, бактерии не эволюционируют. Однако у этих прокариотов обнаружено 378 химических реакций извлечения энергии и они занимают 2,5 млн экологических ниш. Закрытие этих ниш, по сути, для бактерий и есть эволюция.

А вот ботаник, профессор А.В. Галанин (1947–2014) предлагал четырехступенчатую иерархию биосфер:

– литобиосфера подземная; хемолитотрофы (буквально – существа, пожирающие камни), без света и кислорода. Мощность – неизвестна. Представителей этой биосферы достают из сверхглубоких скважин 7–8 км;

– глубоководная, связанная с «черными курильщиками» – гидротермальными донными источниками;

– фотосинтетическая одноклеточная;

– наземная.

В 2018 году группа израильских и американских ученых провела оценки биомассы Земли (Yinon M. Bar-On, Rob Phillips, Ron Milo. «The biomass distribution on Earth» // PNAS, June 19. 2018). По их расчетам, масса растений составляет около 450 гигатонн (Гт) по углероду; масса бактерий – 70 Гт; людей – 0,06 Гт. К этому можно добавить еще немного интригующей статистики. Биосфера содержит около 1030 клеток организмов, каждая из которых перерабатывает около 108 бит/c, то есть примерно столько же, сколько средний персональный компьютер. Поток информации биоты Земли на 20 порядков (1020) превосходит потоки информации современной цивилизации.

Чем может ответить человечество? Очень просто: человечество производит в единицу времени больше породы – бетона, чем это когда-либо делала природа.

Варианты ноосферы

Как из этой циклопической мощи протоплазмы, из этого биогеохимического «коктейля» неживого/полуживого возникает разумная жизнь, тоненькая пока ноосфера, остается загадкой. Тем более если учесть, что 7/8 геологического времени (4,4 млрд лет) на Земле доминировала именно прокариотная биосфера. Что движет эволюцией ноосферы? До сих пор это в большей степени поле гипотез и философских концепций. Например, такой:

«…она писала книгу под названием «Истинный смысл жизни в Солнечной системе», опровержение теории Румфорда, ко­торый утверждал, что цель существования человечества в Солнечной системе – помочь застрявшему на Титане гонцу с Тральфамадора снова отправиться в путь». Это – цитата из романа Курта Воннегута «Сирены Титана» (1959).

Напомним, Титан – крупнейший спутник Сатурна, единственное, кроме Земли, тело в Солнечной системе, для которого доказано существование гидрооболочки. Тральфамадор – это вымышленная планета. Гонец – саморазвивающийся робот Сэло, вынужденный из-за неполадки своего корабля остановиться на Титане и ждать обещанной ему помощи (запасной детали к космолету). Чтобы доставить эту деталь для Сэло, тральфамадорцы вынуждены вмешаться в развитие человеческой цивилизации.

«Да, я машина, и весь мой на­род – машины, – сказал Сэло. – Меня спроектировали и собрали, не жалея затрат, с превеликим тщанием и мастерством, чтобы я стал надежной, абсолютно точной, веч­ной машиной. Я – лучшая машина, какую сумели сделать мои сородичи… После того как я две­сти тысяч лет кряду смотрел на то, что творится на Земле, я стал непостоянным и сентиментальным, как самая глу­пая школьница на земном шаре».

Любопытно, что о похожем варианте писал и В.И. Вернадский в статье «Начало и вечность жизни»: «Натуралисты более смелые в своих спекуля­циях – а философскими спекуляциями было охвачено естествознание первой четверти XIX в. – шли дальше... Философствующие натуралисты и философы допускали проявления жизни, не связанные с жи­вым организмом, который мы изучаем в зоологии и ботанике». Да и сам человек эволюционирует, по мнению Вернадского (об этом сюжете подробнее читайте в статье Геннадия Аксенова «Автотрофность человека как признак его эволюции» в этом номере «НГ-науки»).

В общем, как заметил на конференции в ГЕОХИ профессор Вадим Ермаков, «Живое вещество биосферы нуждается в «инвентаризации». А другой ее участник, доктор технических наук, академик Армянской НАН, сотрудник НИИ Радио (Москва) Вильям Сарьян, в своем докладе «Очередное перепутье к достижению ноосферы» наиболее вероятным вариантом эволюции человечества в ноосферу считает переход в гуманоидное общество: «роботы-андроиды, безлюдное производство и умные города».

Так что выбор у человечества есть, хотя и не слишком богатый. К какому варианту ноосферы закономерно качнется человеческое общество? На этот вопрос наука не знает ответа, и неизвестно, узнает ли когда-нибудь. Закономерности видеть нельзя; это – умозрение. Однако зачастую публика бывает разочарована в том, чего наука и не обещала.