Жизнь как космический феномен. Жизнь на земле как космическое явление Феномен жизни происхождение и место в космосе

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

В разделе рассматриваются молекулярно-генетический, клеточный и онтогенетический уровне организации жизни с учетом специфики организма человека, биологии клетки, размножения и основы генетики человека. Материал изложен таким образом, чтобы полученные знания были тесно связаны с дальнейшим изучением наследственной патологии на теоретических и клинических кафедрах и могли быть использованы врачом в его практической деятельности.

1.1. Общая характеристика жизни. Уровни организации живого. Человек в системе природы

В середине XX в. в биологии сложилось представление о уровне организации как конкретное выражение упорядоченности, что является одной из основных свойств живого.

Жизнь на нашей планете существует в виде дискретных единиц - организмов, особей. Каждый организм, с одной стороны, состоит из единиц подчиненных ему уровней организации (органов, тканей, клеток, молекул), с другой - сам является единицей, входящей в состав биологических макросистем над организмом (популяций, биогеоценозов, биосферы в целом).

На всех уровнях жизни проявляются такие его атрибуты, как дискретность и целостность, структурная организация, обмен веществ, энергии, информации и т.п. Характер проявлений основных свойств жизни на каждом из уровней имеет качественные особенности и упорядоченность.

1.1.1. Жизнь как космическое и естественное явление

Жизнь как биологическая форма движения материи - наиболее сложная форма Вселенной. Оно существует на космическом теле - планете Земля на протяжении длительного исторического периода. Одним из первых ученых, который выяснил основы планетарно-космической организации жизни, был выдающийся отечественный исследователь В. И. Вернадский.

По разным оценкам, возраст Земли около 4,5 млрд. лет. Жизнь на Земле продолжается около 4 млрд. лет. Таким образом, становление нашей планеты и возникновения на ней жизни в космических измерениях времени происходило почти одновременно. Очевидно, дальнейшая эволюция систем проходила за их тесного взаимодействия и имела обоюдного мозумовлений характер. Биолог и геохимик В. И. Вернадский (рис. 1.1) глубоко осознал это явление. Он создал новую отрасль знаний - науку о Земле. Эта наука объединяет геологию, геохимию и гидрохимию, почвоведение, географию и, конечно, биологию. Принципиально новый подход заключался в том, что ученый объединил биоту - живое вещество, и сферу ее существования - косну вещество, в единое целое - биосферу, живую оболочку Земли.

Рис. 1.1. Владимир Иванович Вернадский (1863-1945).

Живое вещество составляет всю совокупность живых организмов планеты, которые существуют в данный момент, независимо от систематики. Она биохимически чрезвычайно активная и связана с неживой природой непрерывными биогенными потоками атомов и молекул во время реализации своих главных функций - питания, дыхания, выделения, размножения. Живое вещество приобрела и усовершенствовала уникальную способность воспринимать, аккумулировать и трансформировать космическую энергию Солнца. Таким образом, на протяжении эволюции Земли возник мощный фактор, определивший ход последующих глобальных перестроек ее поверхности. Как отмечал В. И. Вернадский, Земля на современном историческом этапе - ее ландшафты, газовый состав атмосферы, химизм океанов - это результат работы живого вещества. Она предоставила планете уникальности не только в масштабах Солнечной системы, но, вероятно, и галактики.

В максимальном приближении жизни - это глобальная планетарная самовпорядкована, энергетически и информационно открытая система, которая представляет собой большое разнообразие форм единой в физико-химически - м отношении живого вещества.

До недавнего времени было принято считать, что жизнь на нашей планете представляет собой локальный феномен, который рассматривался в лучшем случае в масштабах Солнечной системы. Такой подход сложился исторически, со времен распространения геоцентрической системы мира Аристотеля - Птолемея, которая поддерживалась в течение более чем 2000 лет христианской церковью, так как нельзя лучше соответствовала основным библейским постулатам.
Библия определяла Землю как Богом избранную планету. Потом с большим трудом и ценой многочисленных человеческих жертв, свое место под солнцем заняла система Николаса Коперника, согласно которой Земле отведено стандартное положение в ряду планет, каковых во Вселенной - не один миллион.
Астрономические данные последнего времени дают ученым основание полагать, что появление жизни на Земле стало возможным вследствие эволюционного процесса всей Вселенной. Если принять гипотезу Большого Взрыва как начальную точку отсчета, то вся двадцатимиллиардная история Вселенной может быть рассмотрена как подготовительный этап возникновения жизни во Вселенной и, в частности, на Земле. Жизнь в этом контексте следует рассматривать как один из закономерных этапов самоорганизации космоса. Согласно современным представлениям Землю нельзя рассматривать как некий изолированный объект, условия которого способствовали возникновению живых организмов.
Земля, как космическое тело, находится под воздействием вещества и физических полей самого различного свойства. Высокоэнергетические частицы и электромагнитное излучение широкого спектра длин волн и энергий, приходящие из дальнего космоса, взаимодействуя с ядрами атомов земной атмосферы и поверхности, рождают вторичные частицы и дополнительные виды излучения. Радиофизикам известно, что мощность излучения в радиодиапазоне галактики Лебедь-А превышает аналогичный параметр Солнца, несмотря на то что находится от Земли на расстоянии 600 млн. световых лет. Солнце по сравнению с Лебедем расположено рядом - на расстоянии всего 8,5 световых минут.
Как отмечалось ранее, в период ранней Земли, когда ее атмосфера только формировалась, уровень радиации Солнца и других космических объектов был существенно выше нынешнего, что тоже внесло свою лепту в формирование условий возникновения жизни. По мнению академика И. С. Шкловского, при взрыве сверхновых звезд синтезируется и выбрасывается в космос огромное по массе количество атомов тяжелых элементов, которые, взаимодействуя с водородом, рождали новые химические элементы, явившиеся строительным материалом планет.
Наша Солнечная система движется вокруг оси, перпендикулярной галактической плоскости, по траектории, в области которой маловероятно активное образование новых звезд и вспышек сверхновых. Если бы такая вспышка произошла на сравнительно малом расстоянии от Солнечной системы, то живые организмы любой организации были бы уничтожены.
Немаловажное значение на возникновение и развитие жизни имеет ритмичность космических процессов, периоды которых исчисляются сутками, месяцами, годами, столетиями, тысячелетиями и даже миллионами и миллиардами лет. Все живые организмы - от простейшей клетки до биосферы в целом - существуют благодаря синхронизации биологических процессов с процессами в неживой природе, включая космические.
Современные данные ученых дают основание считать, что процессы преобразования веществ и энергии в биологических системах любого известного уровня сложности протекают в колебательных, ритмичных процессах, синхронизированных с внешней средой. Исследования изменения во времени различных функций живых организмов показали, что можно выделить многочисленные периодические процессы, которые синхронизированы с ритмами более высокого уровня.
Некоторые колебательные процессы в биологических системах имеют автоколебательный и параметрический характер. В том и другом случае наблюдаются процессы как внутренней, так и внешней синхронизации. Известен показательный пример. Сердце человека представляет собой широко распространенную в природе автоколебательную систему.
Оно являлось предметом исследований Леонардо да Винчи, Галилео Галилея и многих других классиков естествознания. Галилей в своих экспериментах использовал в качестве отметчика времени собственное сердце. При измерении периода колебаний маятника он устанавливал его величину по частоте своих сердечных сокращений - другого «секундомера» не существовало.
Если рядом с лежащим в спокойном состоянии человеком, сердце которого сокращается с частотой 60 раз в минуту, поставить метроном с частотой колебаний 55 колебаний в минуту, то через некоторое время сердце человека подстроится под ритм метронома.
Галилей за единицу времени принял период между сокращениями своего собственного сердца, и эта единица странным образом вписалась в наши минуты, часы, месяцы и годы, короче - в солнечный календарь. Естественно, что такие многофакторные совпадения маловероятны.
Исследователям к настоящему времени удалось установить, что клетки и макромолекулы находятся в зависимости от внешних и внутренних электромагнитных полей. Зарегистрированы циклические изменения распределения поверхностных зарядов и дипольных моментов на уровне клеток и макромолекул. Организмы в целом периодически изменяют свой электрический потенциал.
В лабораториях установлено, что живые организмы разных видов могут обмениваться электромагнитными сигналами и реагировать на внешние электромагнитные воздействия. Мы уже говорили о влиянии солнечного излучения на состояние человека. Вполне вероятно, что есть и другие космические объекты, воздействующие на живые организмы. Человеческая жизнь в целом циклична. Проходят часы, сутки, недели, годы - мы спим, едим, работаем, отдыхаем, рождаемся и умираем в соответствии с этими естественными циклами. Можно считать, что живые организмы упорядочены во времени, поскольку колебательные и волновые процессы с достаточной степенью точности можно прогнозировать на длительные промежутки времени.
Наряду с упорядоченностью во времени живые организмы обнаруживают свойства пространственной симметрии на разных уровнях своей внутренней структуры. Это симметрия атомов, молекул, кристаллических и аморфных структур, которая следует из свойств симметрии основных физических законов, в частности второго и третьего законов термодинамики, которые в сочетании с законом сохранения энергии предписывают всем физическим системам пребывать в состояниях с минимально возможным значением собственной энергии и энергии, обусловленной взаимодействием. Следует упомянуть также о симметрии электрических зарядов в объеме, занимаемом живыми организмами.
В зарождении и развитии живых организмов большую роль играют величины физических констант: гравитационной постоянной, постоянной Планка, массы и заряда элементарных частиц, которые определяют масштабы физических явлений.
Жизнь может возникнуть только на планетах, обладающих вполне определенными астрономическими, физическими и химическими характеристиками. Существует несколько объективных ограничений. Прежде всего следует указать ограничение по массе планеты. Планеты, обладающие малой массой, не могут своим гравитационным полем удержать газовую оболочку - атмосферу. В качестве примера можно взять Меркурий и Луну, хотя последняя и не является планетой в полном смысле этого слова.
Планеты с массой, превышающей 1/20 массы Солнца (Мс = 2-1030 кг), не могут рассматриваться как планеты, способные генерировать жизнь, потому что в их недрах вследствие гравитационного сжатия протекают термоядерные реакции, приводящие к высоким поверхностным температурам, при которых маловероятно существование живой материи.
Кроме того, на удаленных от Солнца массивных планетах с массами, большими МС/1000, атмосфера вследствие гравитации настолько плотная, что солнечные лучи, по крайней мере в видимом и ультрафиолетовом диапазоне, не проникают на поверхность в должных количествах. К таким планетам относятся Юпитер и Сатурн. В благоприятный массовый диапазон попадают Земля, Марс и Венера. В масштабах Вселенной, по оценкам астрофизиков, массу, удовлетворяющую условиям возникновения жизни, имеют около 1% планет. В абсолютном исчислении это выражается несколькими миллиардами.
Температурные ограничения зависят от того, какая форма жизни предполагается к рассмотрению. Если речь идет об углеродной основе, как на нашей планете, то температура не должна превышать предела температурной стабильности органических молекул, которые разрушаются при температуре +250°С. На поверхности Земли температурный предел составляет +100°С. В области низких температур предельные значения имеют более широкий диапазон. Некоторые простейшие микроорганизмы в состоянии анабиоза могут длительное время находиться при температурах, близких к абсолютному нулю (-273°С).
Температура на поверхности планеты определяется прежде всего параметрами светимости ближайшей звезды и расстоянием до нее. Так, например, в нашей Солнечной системе на поверхности близких к Солнцу планет температура несовместима с известными человеку формами жизни. На Меркурии температура поверхности превышает температуру плавления свинца. Такая же ситуация складывается и на дальних планетах (Уран, Нептун), где температуры поверхности опускаются ниже -200°С. В области благоприятных температур помимо Земли находятся Марс и Венера.
Помимо температурных ограничений существуют так называемые траектор- ные ограничения. В соответствии с гелиоцентрической моделью Коперника и законам Кеплера планеты вращаются вокруг солнца по эллиптическим траекториям. Если эллипсы имеют большой эксцентриситет, т. е. орбиты планет вытянуты, то на участках максимального приближения к звезде температуры на их поверхности будут выше «жизненного» интервала температур, а на участках максимального удаления - наоборот, температуры опустятся ниже допустимого для жизни значений. Чем ближе по форме траектория планеты к окружности (при соответствующем расстоянии от светила), тем наиболее вероятен на ней процесс зарождения жизни. Эксцентриситет земной орбиты равен 0,017, т. е. она вращается практически по круговой траектории.
Существуют еще ограничения по возрасту звезды. Если считать, что земная жизнь развивается примерно в течение 3,5-4 млрд. лет, то возраст звезды, в окрестностях которой возможна планета с живыми формами, должен превосходить это значение.
Для возникновения живых организмов необходим вполне определенный набор химических элементов, который складывается из звездной и солнечной компонент.
Живые организмы и растения состоят из тех же химических элементов, что и космические объекты, что указывает на единство физического и химического устройства Вселенной. Самым распространенным во Вселенной химическим элементом является водород, на втором месте - гелий. В составе живых организмов и растений лидирующее место занимает кислород, затем - азот и элементы с более тяжелыми ядрами. Живая природа на 92-96% состоит из атомов водорода, углерода, азота и кислорода. Другими словами, живые организмы и растения построены из комбинаций наиболее распространенных во Вселенной атомов.
Водород, кислород и азот в таблице Д.И. Менделеева расположены в первых двух периодах. Атомы этих элементов обладают свойствами образовывать устойчивые кратные связи с другими элементами, что характеризует их высокую реакционную способность. Углерод, входящий в состав живых организмов и растений, обладает способностью создания протяженных цепных структур, что послужило причиной возникновения сложных полимеров, которые сыграли решающую роль при трансформации неживой материи в живую. К биогенным элементам принято относить серу и фосфор. Несмотря на незначительное удельное содержание в организмах и растениях, их роль в протекании сложных биохимических реакций неоспоримо велика.
На протяжении длительного времени, насколько это можно судить по оставленным рукописным и рукотворным памятникам, человечество интересуется обстоятельствами своего появления на Земле. Подтверждением такого неугасающего интереса могут служить построения религиозных теорий - как языческих, так и современных. Во все времена одной из центральных тем религиозной догматики было описание сотворения живых организмов вообще и человека в частности.
К настоящему времени можно выделить несколько основных гипотез, которые особенно интенсивно обсуждаются в научной и популярной литературе, а также во всех средствах массовой информации. Эта тема является своеобразной палочкой- выручалочкой в информационных игрищах современной цивилизации.
Темой происхождения можно легко отвлечь от насущных проблем миллионы верующих и неверующих людей и вызвать заинтересованную ответную реакцию, причем не прибегая к применению глубоких знаний в области естественных наук. Ввиду давности произошедшего и неосведомленности в тонкостях большинства заинтересованной аудитории можно без зазрения совести лоббировать любую из гипотез, приводя «весомые» аргументы против остальных.
Первая гипотеза, по крайней мере по популярности среди основной массы читателей и телезрителей, основывается на религиозном течении, носящем название креационизм. Термин образовался от латинского слова creatio - творение, созидание. Эта гипотеза, как отмечено выше, активно эксплуатируется всеми религиями мира.
Так, например, христианство, ислам и буддизм предполагают в разных формах существование некого высшего создания - Бога, собственно, создавшего весь сущий мир и управляющий его «работой». По религиозным представлениям, Вселенная, созданная Творцом, имеет недопустимо младенческий, не соответствующий даже приближенно действительности, возраст, составляющий в лучшем варианте несколько тысяч лет. Эта гипотеза, по мнению ее сторонников, наиболее логична по сравнению с остальными. Концепция Творца позволяет все заботы о доказательствах возложить на него же, отметя все вопросы одной сакраментальной фразой: «Такова воля Божья!».
В последнее время, правда, церковь несколько изменила свои взгляды, они стали не так категоричны и всеобъемлющи. В 1996 г. папа Иоанн Павел II в апостольском послании уведомил паству, что католическая церковь частично признает справедливость эволюционной теории в части формирования плоти. За Божьим промыслом оставлена только душа.
Эта гипотеза имеет право на дальнейшее изучение и обсуждение на соответствующем научном уровне хотя бы потому, что факт возникновения жизни на Земле является результатом большого числа маловероятных событий, в организации которых могли помочь «высшие силы».
Вторая гипотеза основывается на возможности возникновения живой материи самопроизвольно из неживой субстанции. Эта гипотеза превалировала над остальными в периоды средневековья и эпохи Возрождения. В 1862 г. Луи Пастер провел серию опытов, показавших несостоятельность этой гипотезы.
Третья гипотеза, в основе которой лежит теория панспермии, т. е. внесение на Землю жизни из необъятных просторов космоса. У этой теории, теории панспермии, на протяжении ее существования с конца XIX в. было много сторонников среди ученых. В разной степени ее поддерживали Кельвин, Гельмгольц, Томсон и др. Несмотря на принципиальную возможность такого факта, есть некоторые серьезные противоречия, такие как длительность путешествия, высокая радиационная и термическая опасность гибели живых образований.
Есть у этой гипотезы и неоспоримые положительные моменты. В живых организмах содержится молибден, которого на Земле слишком мало, чтобы природа решилась его использовать в своих живых конструкциях. Кроме того, универсальность генетического кода всех живых организмов дает некоторые основания предположить, что начало жизни произошло от одного «зародыша». Если принять это предположение, то вопрос о самом изначальном месте возникновения жизни по- прежнему остается открытым.

Проблема происхождения жизни является одной из самых зага­дочных страниц как эволюции нашей планеты, так и Вселенной (и материи вообще) в целом. В настоящее время обсуждаются самые различные концепции: от идей, связанных с направленной пан­спермией, согласно которым зародыши жизни были занесены на Землю из космоса, причем в одном из вариантов речь идет о появлении жизни как целенаправленном творении Разума, до экспериментов по абиогенному синтезу белков и нуклеиновых кислот (основных компонентов живой клетки) в условиях земной предбиологической эволюции (111; 61; 191). Но, прежде чем заняться рассмотрением альтернативных концепций или сценариев генезиса жизни, вспомним исторически первую концепцию, возникшую на нашей материнской планете, ибо она является также одной из частей космоса и поэтому земная жизнь представляет собой один из вариантов космической жизни.

С древнейших времен и до конца XIX в. общепринятой была концепция самозарождения, утверждающая возможность спонтан­ного возникновения жизни из неживой материи (концепция абио­генеза). Известно достаточно много анекдотических описаний мни­мых случаев спонтанного зарождения таких самых разнообразных организмов, как насекомые, черви, растения, лягушки, саламандры, мыши, угри, крокодилы и пр. (66). Вера в спонтанное зарождение жизни широко была распространена в цивилизациях Востока и Запада. Так, этой концепции придерживались мыслители древнего Египта, древнего Китая, Фалес, Платон, Эпикур, Демокрит, Ци­церон, Плутарх, Августин Блаженный, Фома Аквинский, Парацельс, Гете, Коперник, Галилей, Гарвей, Декарт, Гегель, Шеллинг и пр. (естественно, что у них различной была только теоретическая ин­терпретация самого феномена спонтанного зарождения жизни). Од­нако эксперименты великого французского биолога Л. Пастера на­несли, как считали его современники XIX в., сокрушительный удар по теории самопроизвольного возникновения жизни. После этого наступил период так называемого «экспериментального пессимизма», когда многие крупные ученые утвердились во мнении о невозмож­ности исследования проблемы происхождения жизни. Труды Л. Пастера сформировали убеждение о возникновении живых существ только из предшествующих живых существ, следовательно, жизнь во Вселенной является вечной, что отнюдь не относится к нашей планете. Это воззрение, получив подтверждение в геохимических и биогеохимических исследованиях, нашло свое обобщение в гипо­тезе гениального ученого В. И. Вернадского о вечности космической жизни: «Наряду с гипотезой о начале жизни в геологические или космические эпохи существования нашей планеты, может быть вы­двинута гипотеза о ее вечном существовании в Космосе» (19, 319). Важно отметить, что эксперименты Л. Пастера в действительности не опровергли концепции спонтанного происхождения жизни, они показали несостоятельность описанных случаев самопроизвольного зарождения жизни. Концепция спонтанного абиогенеза возродилась в XX веке в модифицированной форме, как будет показано ниже.

Теперь вернемся к альтернативным концепциям происхождения жизни, первой из которых является позиция английского биолога В. Эльзассера и американского физика Е. Вигнера. Биолог В. Эльзассер на основе аналитического рассмотрения функционирования живых клеток и организмов пришел к заключению, что существо­вание их является чудом, ибо с точки зрения физики живые струк­туры размножаются, т. е. производят новые, идентичные себе струк­туры. Так как законы классической и квантовой физики не могут описать поведение биологических систем, то В. Эльзассер постули­рует существование новых законов природы - биотонических за­конов, иных нежели известные законы физики и химии (164). Ведь законами физики и химии невозможно адекватно описать постоян­ство передаваемой из поколения в поколение информации; точно так же из хранящегося в хромосомах компактного набора основных данных нельзя математически вывести структуру бабочки, змеи, дерева или птицы. В свою очередь, физик Е. Вигнер показывает неправомерность аргументации биолога В. Эльзассера и считает, что имеющиеся в настоящее время законы физики неспособны опи­сывать живую материю, которая подвержена влиянию сознания человека. В связи с этим возникает необходимость выработки новых понятий, чуждых известным законам физики; к таковым и относятся еще не открытые «биотонические» законы, существование же их «проистекает из доминирующей роли такого явления, как сознание» (22, 168). Во всяком случае, пока ситуация остается неопределен­ной - биотонические законы не обнаружены, однако еще и не создана теоретическая биология, она находится на стадии форми­рования. Только будущее покажет жизнеспособность приведенной выше концепции, чудо же существования биологических систем указывает на возможность нефизических закономерностей функци­онирования и саморепликации живых структур.

Ко второй альтернативной концепции происхождения жизни от­носится классическая идея панспермии, согласно которой жизнь на нашей планете никогда и не зарождалась, а была занесена на нее из космоса, где она существует вечно. Такого рода идея появилась после экспериментов Л. Пастера, установивших невозможность воз­никновения простейших организмов в современных земных услови­ях. Яркими представителями концепции панспермии выступали не­мецкий физик и физиолог Г. Гельмгольц и шведский химик С. Аррениус. Последний следующим образом излагает классическую концепцию панспермии: споры или бактерии (частицы живого ве­щества), осевшие на мельчайших частицах космической пыли, пе­реносятся с одной планеты на другую под действием светового давления. Когда споры (бактерии) попадают на планету с благо­приятными условиями для жизни, то они прорастают, давая тем самым начало биологической эволюции. Классическая идея пан­спермии - это идея ненаправленной панспермии, т. е. земная жизнь является производной от космической жизни; причиной же возник­новения жизни на нашей планете является случайное попадание в водную среду некоторых микроорганизмов, например, обнаруженных на спутниках Юпитера барофильных бактерий.

Идея ненаправленной панспермии в наше время поддерживается некоторыми учеными, например, английскими астрономами Ф. Хойлом и Ч. Викрамасингхом, занимающимися изучением природы меж­звездной пыли. Ими приводятся доводы в пользу того, что жизнь - космическое явление, что жизнь приумножается и распространяется во Вселенной повсюду при помощи комет. Они высказали идею, что обнаруженные облака космической пыли сложены преимущественно бактериями и спорами, блуждающими в космическом пространстве. В интервале времени между 4, 6 и 3,83 млрд. лет тому назад на Земле возможны были два события: 1) химическая эволюция привела к спонтанному зарождению жизни, 2) на нашей планете жизнь возникла благодаря панспермии, семена жизни проросли при благоприятных физических условиях. Ф. Хойл и Ч. Викрамасингх приводят аргумен­ты в пользу второго события (139). Прежде всего, против первого события свидетельствует проблема возникновения присущего жизни объема информации, которая специфична в качественном отношении и характеризуется астрономическими числами в количественном от­ношении. Действительно, хорошо известно, что имеется порядка 1000 - 2000 ферментов, играющих центральную роль в жизнедея­тельности организмов, начиная простыми микроорганизмами и кончая человеком. Расчеты показывают, что вероятность получить, напри­мер, сто ферментов равна 1: 20 1000 , а это превышает число атомов, содержащихся во всех звездах Вселенной. Поэтому первое событие оказывается невозможным, необходимо склониться к возможности осуществления второго события.

Следующим соображением служит факт прекрасного соответст­вия общего элементарного состава комет содержанию элементов живой материи. Кроме того, кометы содержат воду и органическое вещество, являющиеся превосходной питательной средой для неко­торых микроорганизмов. Исследования комет показали, что в них неопределенно долго могут сохраняться почти все формы микроор­ганизмов, известных в настоящее время на Земле. Согласно гипотезе Ф. Хойла и Ч. Викрамасингха, наша планета ежегодно получает более 10 18 спор, как остаток кометного материала, рассеянного в Солнечной системе. Таким образом, именно кометы принесли на Землю органические молекулы, способствовавшие возникновению на ней жизни. Более того, к нам до сих пор продолжают поступать из космоса живые организмы в виде бактерий и вирусов. Необходимо отметить, что данная гипотеза не пользуется большой популярностью среди представителей мира науки.

Третьей альтернативной концепцией является модифицирован­ная версия классической идеи панспермии - направленной панс­пермии. Этой концепции придерживается английский биолог Ф. Крик, расшифровавший код ДНК и получивший за это Нобе­левскую премию. Согласно его взглядам: «Если это не фантазия, то Мыслящее Существо (Homo sapiens) служит только орудием, упаковкой, неким космобусом для распространяющегося Истинного Разума, скрывающегося в разумной и победоносной крупинке рибонуклеиновой кислоты. Это ДНК творит цивилизацию! Наше тело и разум вместе с их физическими и духовными «усилителями» - это только орудия того (занесенного, очевидно, несколько миллионов лет назад на нашу Землю) Зародыша, который имеет задачу овладеть нашей Галактикой или нашей частью Вселенной. А в дальнейшем будущем - встреча с Теми, которые его занесли на нашу Землю. Однако, это только фантастическая гипотеза» (173, 138-139). Речь в этой гипотезе идет о внеземных существах, сеющих семена жизни в различных частях Вселенной, чтобы в конечном счете господст­вовать над ней. Доводом в пользу этой довольно-таки фантастической гипотезы служит наличие в белке молибдена в количестве непро­порционально большем, чем имеется этого элемента на Земле, что свидетельствовало бы о космическом генезисе ДНК и жизни на нашей планете. При таком подходе человек является в определенном смысле искусственным знаком, запрограммированным космическим сообщением, свидетельствующем о возможности жизни в космосе.

Четвертая альтернативная концепция, выдвинутая недавно Ф. Хойлом и Ч. Викрамасингхом, исходит из существования Высшего разума, который является частью космоса. В качестве основополага­ющего тезиса берется положение о том, что жизнь как на Земле, так и вообще где-либо во Вселенной не может возникнуть случайно. Чтобы объяснить накопленные факты в различных научных дисциплинах, начиная космологией и кончая биологией, необходимо выбрать одну из двух альтернатив: жизнь представляет собой акт преднамеренного творения либо для вечной и безграничной Вселенной характерно не­изменное постоянство картин жизни. Принятие первой альтернативы приводит современные космологические представления к отождеств­лению с библейскими истинами и вносит акт творения в царство эмпирической науки. Ф. Хойл и Ч. Викрамасингх не приемлют пред­ставления о творце, находящемся во Вселенной, и свои философские предпочтения отдают вечной и безграничной Вселенной, где когда-то вполне естественным путем возник Высший разум, который значи­тельно превосходит человеческий разум и который сотворил жизнь (23). Здесь проводится следующая аналогия: когда-то было доказано, что наша планета не является физическим центром Вселенной, так и сегодня Высший разум не находится на Земле. Данная концепция прекрасно согласуется с идеей «иерархической» Вселенной (А. Эйн­штейн, Д. Иваненко и др.), состоящей из ряда все более широких систем определенной плотности, каждая из которых заполнена «мо­лекулами», предыдущими системами (звезды, галактики, скопления галактик...). Ныне в современной трактовке одна из основных систем может состоять из множества партнеров нашей Метагалактики. Про­должая иерархию вглубь материи, можно, напротив, считать элемен­тарные частицы, кварки, преоны (гипотетические частицы)... микро­вселенными, наделяя их размерами, термодинамическими и другими характеристиками. Поэтому в принципе возможно существование иерархии разумов в соответствии с иерархией Вселенной (или Сверх­вселенной), а также иерархии разумов в рамках той или иной системы, например, нашей Вселенной (или Метагалактики). В данное время не имеется доказательств как существования, так и отсутствия Вы­сшего или Космического разума; нам пока известен Человеческий разум.

В пятой альтернативной концепции речь идет о том, что жизнь создана Высшим разумом, находящимся вне Вселенной (Сверхвсе­ленной). Эта концепция, развиваемая американскими учеными Ч. Зэкстоном, У. Брэдли и Г. Ольсеном, основывается на отрицании возможности объяснить генезис жизни естественными причинами и направлена против концепции химической, предбиологической эво­люции. В связи с этим приводится ряд аргументов, а именно: во-первых, белки, нуклеиновые кислоты и другие биологические соединения с их весьма сложной структурой могут быть созданы только живым существом: ведь системы такой сложности не могут возникнуть в результате взаимодействия простых веществ в пер­вичном океане; во-вторых естественнонаучное объяснение проис­хождения жизни исходит из положения, что жизнь уже была за­кодирована в структуре атомов; в-третьих, функционирование би­ологических систем вполне возможно в рамках законов термодинамики, однако термодинамика открытых систем не может объяснить происхождение жизни: «нельзя получить золота из меди, яблока из апельсина или информации из негативной тепловой эн­тропии» (191, 183). Следовательно, материя, предоставленная сама себе, не способна породить жизнь, поэтому необходимо обратиться к гипотезе творения, к Разуму, лежащему вне Сверхвселенной.

И наконец, в XX веке получает мощное развитие и хорошее эмпирическое и теоретическое обоснование возрожденная на новом уровне, в новой форме доктрина о спонтанном возникновении жизни из неживой материи, причем существуют многочисленные варианты абиогенеза. Эта химическая концепция происхождения жизни не может не считаться с тем фундаментальным положением, что генезис жизни представляет собой закономерный этап в общем развитии Вселенной. Круг вопросов, связанный с идеей о космическом ха­рактере жизни, получил серьезное обоснование в трудах В. И. Вер­надского и занимает одно из центральных мест в современной науке. В своих «Философских мыслях натуралиста» наш соотечественник подчеркивает, что если в самых различных философских системах вопрос о космической природе жизни ставился и ставится много­кратно, то сейчас он должен быть поставлен и в науке (21). И действительно, многие научные дисциплины - космология, астро­физика, космохимия, планетология, биофизика, биохимия и др.- дают основания для вывода о том, что жизнь представляет собой результат естественной эволюции Вселенной, что живые структуры многочисленными нитями связаны с ближайшим и дальним космо­сом, что нет необходимости прибегать к помощи сверхъестественного Разума в объяснении происхождения жизни.

В современной космологии, тесно связанной с физикой элемен­тарных частиц и устанавливающей контакт с другими научными дисциплинами, в том числе и биологией, имеются открытия и идеи, непосредственно связанные с проблемой происхождения и развития жизни. Прежде всего теория Большого взрыва позволяет объяснить возникновение жизни на основе идеи о самоорганизующихся сис­темах. Так как изначально горячая Вселенная в ходе эволюции стала охлаждаться, то в охлаждающейся системе многие процессы протекают самопроизвольно. В этом плане характерен пример воз­никновения двойной спирали ДНК - одной из сложнейших струк­тур биосистем. В процессе охлаждения Вселенной при достаточно высокой температуре вещества начали образовываться отдельные молекулы. Потом в связи с дальнейшим охлаждением молекулы стали образовывать нити, существование которых невозможно при более высокой температуре. В конечном счете молекулы собираются в строго определенном порядке: звено нити с «неправильной» мо­лекулой имеет меньшую энергию и разрушается под действием теплового движения. Результатом этого процесса является «правиль­ная» нить: энергия «разрушения» нитей в двойной спирали в не­сколько раз меньше разрыва энергии одной нити, поэтому при дальнейшем охлаждении нити начинают свиваться в двойную спи­раль с «правильным» расположением молекул. Достаточно наличия сложных молекул, тогда двойная спираль образуется естественным путем и объяснение, требующее сверхъестественных сил, отпадает.

Представляет интерес идея «космологизации» (например, оси времени) лабораторных и кварковых, атомно-ядерных и даже био­логических процессов, выдвинутая такими крупными учеными, как И.Р. Пригожий, В. Гейзенберг, Д. Иваненко и др. Рост энтропии во Вселенной устанавливает ось времени, нарушающую обратимость уравнений механики и электромагнитного поля: «Мы искали общие, всеобъемлющие схемы,- пишет И. Пригожий,- которые допускали бы описание на языке вечных законов, но обнаружили время, события, частицы, претерпевающие различные превращения. Зани­маясь поиском симметрии, мы с удивлением обнаружили на всех уровнях - от элементарных частиц до биологии и экологии - процессы, сопровождающиеся нарушением симметрии... На наших глазах возникает новое единство: необратимость есть источник порядка на всех уровнях. Необратимость есть тот механизм, который создает порядок из хаоса» (110, 363). Именно универсальная «космологизация» оси времени указывает на то, что только в хаосогенных областях Вселенной возникает жизнь, в том числе и мыслящие существа, что возникновение жизни в хаосогенных областях Все­ленной означает новый этап в ее развитии. Не исключено, что жизни, особенно ее высшим формам, которая характеризуется оп­ределенной упорядоченностью, суждено распространиться по всей Вселенной и подчинить ее своему владычеству.

На связь космологии и биологии указывает и удивительное подобие глобальных пространственных свойств Вселенной и локальных харак­теристик организмов и биомолекул. Об этом свидетельствуют резуль­таты научных исследований. Прежде всего заслуживают внимания изложенные советским ученым Е.В. Пресновым проблемы, связанные с топологической моделью биологической формы. Оказывается, существует идентичность топологических структур организма и на­шей Вселенной - организм животного представляет собой тор, а Все­ленная рассматривается в топологическом плане как совокупность бесконечного числа торов. Одна из важнейших проблем биологии - почему та или иная геометрическая форма присуща животному или растению и что ее определяет? Нужно отметить, что пространственные формы вирусов и бактериофагов подобны правильным геометрическим конструкциям, что самосборка этих структур аналогична процессу кри­сталлизации, что вообще формы организмов обладают симметрией.

С геометрической точки зрения организм есть ориентируемое трехмерное многообразие, само же развитие организма, например животного, представляет собой временную последовательность трех­мерных сечений этого многообразия. Вместе с тем наша Вселенная в плане топологии есть произведение прямой времени на неодносвязное компактное трехмерное многообразие (108). Подобного рода тождественность присуща не только Вселенной и организму, но и Вселенной и ДНК, ибо и последняя обладает определенной топо­логией, проявляющейся в так называемых кольцевых ДНК. Это значит, что набор возможных связей биомолекулы зависит от то­пологических ограничений; поэтому кольцевая ДНК обладает свой­ствами, коренным образом отличающими ее от линейных молекул. Накопленные данные показывают, что: 1. кольцевая форма ДНК является основной при ее функционировании в клетке, 2. обуслов­ленные топологией свойства кольцевых ДНК играют существенную роль в биологических процессах. В середине 70-х годов было уста­новлено, что огромные молекулы ДНК высших организмов состоят из множества петель, каждая из которых по своим свойствам ана­логична кольцевым ДНК. Примерно в это же время были открыты ферменты, регулирующие уровень сверхспирализации ДНК в клет­ке - важнейшего свойства, присущего этой форме ДНК. Постепенно стало ясно, что кольцевая форма ДНК и связанное с ней явление сверхспирализации играют весьма важную роль в живых организмах (30; 48). Таким образом, пространственные параметры живого вещества - от ДНК до человека - детерминированы топологическими свойствами Вселенной, что также говорит в пользу космической природы генезиса жизни.

Эмпирические данные и теоретические концепции науки конца XX века указывают на космический характер жизни (61; 104). Во всяком случае, можно утверждать, что пока концепция абиогенеза наиболее адекватна современному уровню научного знания, что предбиологическая эволюция имеет три фазы: первая - фаза эле­ментарных мономеров, когда происходит абиогенный синтез про­стейших органических соединений; вторая фаза - полимеризация, ведущая к образованию предшественников нынешних живых клеток; третья - биохимическая фаза, в которой совершается возникнове­ние генетического кода, биосинтез закодированных белков и переход к биологической эволюции. Моделирование путей химической и предбиологической эволюции весьма сложно и неоднозначно, поэ­тому имеется множество теорий происхождения жизни - теория (или гипотеза) Опарина-Холдейна, концепции М. Эйгена, Д. Бернала, М. Руттена, К. Сагана и других ученых. Проблема проис­хождения жизни тесно связана с выяснением места и роли человека в Космосе, с возможностью существования внеземных форм жизни, в том числе и разумной жизни, что и служит предметом дальнейшего изложения материала.

В проблеме возникновения жизни на Земле еще много неясного. Занесена ли жизнь на Землю с других планет или она здесь возникла; решающая ли роль в превращении неживого в живое принадлежит белкам, или первоначально возникает генетический код. Почему некоторые редкие элементы в земной коре (молибден и магний) стали играть большую роль в биологическом обмене, чем обычные элементы (кремний, кальций). Подобных вопросов много и они ждут своего объяснения.

Вместе с тем, в этой сложной проблеме научно достоверной является возможность возникновения жизни из неорганических веществ посредством действия физических факторов среды и предбиологического отбора. Отбора тех сложных полинуклеотидных и полипептидных комплексов – коацерватов, у которых способность к обмену веществ сочеталась со способностью к самовоспроизведению.

Одним из переломных этапов превращения коацерватов в примитивные живые существа было формирование вокруг них элементарных мембран из липидных пленок. Мембраны изолировали и защищали коацерваты от непосредственного влияния внешней среды. Так, примерно 3,5 млрд. лет назад, или более, возникли примитивные прокариотические клетки.

С появлением прокариотических клеток закончилась эра эволюции химической и наступила эра эволюции биологической на основе наследственной изменчивости, борьбы за существование и естественного отбора.

В процессе биологической эволюции происходило прогрессивное развитие живых существ, увеличивались их численность и многообразие, формировались новые приспособления к условиям среды (в том числе к действию факторов космической среды). В результате этого живые существа постепенно захватывали все большие территории, осваивали ранее безжизненные участки. Так жизнь постепенно становилась вездесущей на Земле. Область активной жизни на Земле, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, называют биосферой.

Учение о биосфере как об активной оболочки Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов (в т.ч. человека) проявляется как активный геохимический фактор планетарного масштаба и значения, создано В. И. Вернадским (1926).

С появлением человека в период научно-технического прогресса деятельность человеческого общества стала «новым геологическим фактором» существенно изменишвшим абиотические и биотические условия на нашей планете. В эволюции биосферы начался переход от биогенеза, обусловленного факторами биологической эволюции, к неогенезу-развитию под влиянием разумной деятельности человека. В геологической истории биосферы открывается светлое будущее, но только в том случае, если человек осознает свою миссию и не будет направлять свой разум и труд на самоистребление.

Все процессы, которые происходили и происходят, непосредственно или косвенно зависят от космической и прежде всего солнечной энергии, которая фиксируется растениями в продуктах фотосинтеза.

Фиксируя солнечную энергию в продуктах фотосинтеза, растения выполняют космическую роль гигантского аккумулятора и уникального трансформатора лучистой энергии Солнца.

В свете современных исследований становиться все яснее, что материально-энергетические потоки, которые попадают на Землю из космоса, а также электромагнитное поле, создаваемое этими потоками, играют важную роль в процессах жизнедеятельности и эволюции живых организмов.

Теперь уже не подлежит сомнению, ибо доказано многими учеными, что:

1) Смена солнечной активности вызывает изменение не только погодных условий, но и магнитного поля, ионосферы Земли, что непосредственно или косвенно влияет на все живое на Земле, в том числе и на человека;

2) положительные и отрицательные ионы, содержащиеся в атмосфере Земли, сильно влияют как на наши мысли, так и на наше поведение и поступки;

3) электрические заряды в атмосфере Земли, в той же мере, что и геомагнетизм, весьма существенно влияют как на растительный, так и на животный мир, в том числе и на человека;

4) Луна сильнейшим образом оказывает самое прямое и серьезное воздействие на водный обмен в атмосфере Земли, ее климатические условия и живое вещество нашей планеты; особенно существенно это влияние отражается на сердечно-сосудистой и нервной системах человека;

5) космическая радиация является прямой причиной изменения состава ДНК и РНК – нуклеиновых кислот в живых организмах;

6) транзитные планеты на небосклоне образуют определенные аспекты (углы) между собой, Солнцем и Землей, являются причиной вспышек и пятен на Солнце, определяют напряженность и направления магнитного поля Земли.

7) малейшие геомагнитные изменения сильнейшим образом влияют на все живое на Земле;

Существует научно обоснованное мнение, что совокупность всех космических влияний в момент рождения человека, наследственость и окружающая среда, климатические условия и многие другие факторы создают материальную основу конституции, способностей, темперамента и характера человека, слабые места его организма, предрасположение к тем или иным заболеваниям, к различного рода отличительным чертам.

Можно полагать, что все вместе взятые эти факторы в большой мере могут определять потенциальние возможности отдельного индивидуума, его долю в постнатальном периоде онтогенеза.

И то, что пытливый и всепроникающий человеческий разум уже давно научился предсказывать особенности психических свойств человека, его склонности, деловые качества в зависимости от дня рождения (именуется это как психофизиологические особенности знака, под которым родился человек) отнюдь не миф, а вероятносное отражение космопланетарной сущности человека. Подтверждением сказаного может быть и то, что существуют (никем не опровергнуты) благоприятные дни для посева семьян, посадки картофеля и т.п.

Но такое представление о причинах, которые предопределяют потенциальние задатки и возможности отдельного индивидуума как биосоциального существа, конечно, слишком узко, ибо наследственная программа развития каждого человека предопределяется еще задолго до рождения комплексом факторов, и в том числе космических, которые действуют на организм родителей до зачатия ребенка, в период зачатия и в течении всего пренатального периода онтогенеза.

Важной проблемой современного естествознания является выяснение информационного значения электромагнитных полей в биологических системах. В этой проблеме особое внимание уделяется функции фотонных потоков в живых системах. Существует мнение, что из фотонов, образовавшихся в первичной плазме, эволюционировала Вселенная и нынешнее ее состояние.

Излучение электромагнитных волн в виде фотонов занимает значительное место во Вселенной. Для живого вещества Земли важнейшее значение имеют фотонные потоки, входящие в солнечное излучение.

В настоящее время выявлена не только астрофизическая функция фотонных потоков. В многочисленных исследованиях обнаружено сверхслабое излучение фотонов у всех клеток животных и растений, исключая некоторые водоросли и бактерии. При этом, спектр излучения фотонов чрезвычайно разнообразен и охватывает почти всю область излучения электромагнитных волн: от инфракрасного (самого длинноволнового излучения) до коротковолнового – жесткого ультрафиолетового, которое переходит к рентгеновскому и гамма – излучению.

Казначеев В.П., Волков Ю.Г. изучая много лет сверхслабые излучения в клетках и тканях человека, установили, что клетки культуры тканей испускают кванты электромагнитного поля. Они пришли к выводу, что сверхслабые излучения в клетках и тканях человека – это не только проявление жизнедеятельности клетки, но и внутренняя система передачи информации, без которой жизнь клетки невозможна. Электромагнитные взаимодействия, отражаясь в разных формах жизнедеятельности, представляют собой один из общих принципов информационных взаимоотношений функционирующих живых систем. Видимо, это универсальная закономерность распространения живого вещества в космосе.

А.С. Пресман утверждает, что в процессе естественного отбора и эволюции биологического мира электромагнитные поля из неизбежных спутников всего живого превратились в важнейшую информационную систему и обязательный атрибут жизни.

Дальнейший прогресс науки требует не только все более глубокого проникновения в сущность процессов взаимодействия вещества и энергии, но и исследования информационных взаимодействий в биологических системах.

В этой связи следует рассмотреть опережающие исследования А.Г. Гурвича в 30-е годы 20 столетия, который выдвинул концепцию биологического поля.

Поля биологических объектов

Концепция биологического поля была выдвинута в середине 30-х годов XX столетия выдающимся учёным А.Г.Гурвичем. Он ввёл в биологию понятие «биополя» вовсе не с целью теоретического обоснования «психических феноменов» (телепатии, психокинеза и т.п.) а для объяснений целостных жизненных процессов и их проявлений. Создание этой концепции было попыткой объяснить, благодаря чему молекулы объединяются в клетки, клетки - в орган, а органы - в организм.

Электромагнитные поля рождаются движением электрических зарядов, которые возникает при работе нервной системы, сердца, мышц, органоидов клетки.

ЖИЗНЬ КАК КОСМИЧЕСКИЙ ФЕНОМЕН

К.Х. Хайруллин

К.Э. Циолковский неоднократно подчеркивал необходимость преодоления узкого геоцентрического взгляда на жизнь и утверждения космического подхода к ее пониманию. Но что означает тезис: жизнь есть космический феномен?
1. Жизнь есть не случайный, а закономерный результат космической эволюции, связанный с ростом организованной сложности материальных структур, овладевших через естественный отбор способностью к саморазмножению на основе генной информации. Жизнь есть многоуровневая системная иерархия, имеющая антиэнтропийную сущность и открытая для разнообразных взаимодействий.
2. Жизнь является комическим феноменом и потому, что существует и развивается под непрерывным воздействием космических сил и факторов как периодического, так и непериодического характера. Жизнь подчиняется космическим ритмам, синхронизируя фазы своей активности и пассивности с последними. Для земной жизни главным космическим детерминирующим фактором и источником энергии выступает Солнце.
3. Космичность жизни означает то, что она должна иметь множество мест обитания, т.е. существуют иные живые миры, а земная жизнь не является единственной. На вопрос: насколько жизнь распространена во Вселенной, у современной науки пока нет определенного ответа. Но открытие в последнее время так называемых экстермофилов, т.е. форм микроскопической жизни, способных жить без солнечного света глубоко под землей и водой при высоких температурах и давлениях, дают основания полагать о весьма широком спектре условий, в которых жизнь может существовать. Космическая распространенность жизни зависит от следующих факторов: а) наличия благоприятных условий для живого во многих местах; б) частоты самозарождения жизни; в) сроков существования «очагов» жизни, их прочности при глобальных катастрофах и тенденциях к самоуничтожению; г) способности жизни к космическим путешествиям и освоению необитаемых миров.
4. Жизнь может существовать не только в нуклеиново-белковой форме. Строятся догадки о кремниевой, плазменно-полевой и иных экзотических формах жизни. Пусть это догадки, но игнорировать возможность существования таких форм жизни нельзя. Не исключено, что за наблюдаемыми порой в окружающем мире аномальными явлениями скрываются непонятные для нас формы жизни. На такую возможность указывал К.Э. Циолковский.
5. Наконец, жизнь космична и потому, что на определенном этапе своей эволюции порождает разум, открывающий совершенно новые перспективы. Разум – это высшая надстройка в иерархии жизни, способная к активному преобразованию и выносу жизни за пределы планеты с помощью искусственных средств. Космизм рассматривает стремление жизни к завоеванию и основанию новых экологических ниш как закономерность ее развития.