Поиски жизни в Солнечной системе

      Появилась благоприятная возможность для проверки утверждения Батиста Порты относительно зарождения жаб из гниющего мяса, валяющегося в навозной куче. Три опыта с этим материалом нс дали никаких результатов, и это убедило меня в том, что Порта проявлял здесь излишнюю доверчивость, бу дучи в других случаях очень интересным и глубоким писателем.
      Книга Реди в течение 20 лет переиздавалась пять раз. и в результате знакомства с ней все более широкого круга образованных людей вера в возможность самозарождения животных постепенно исчезла. Однако этот вопрос снова возник, хотя уже на другом уровне, примерно в 1675 г.. вслед за открытием микроорганизмов голландцем Антони ван Левенгуком (1632-1723). Это открытие стало возможным благодаря усовершенствованию в XVII в. техники изготов ления линз. Сам Левенгук был одновременно и опытным мастером по изготовлению линз, и исследователем, увле ченно работающим с микроскопом. Ряд важных открытий, сделанных Левенгуком в течение его долгой жизни, создали ему известность, и он по праву считается одним из осново положников научной микроскопии.
      Микроорганизмы настолько малы и, кажется, так просто организованы, что с самого их открытия широко распро странилось мнение, будто они представляют собой продукты распада, принадлежащие к нечетко обозначенной промежу точной области между живым и неживым. Таким образом, вопрос о самозарождении вновь оказался в центре внимания в знаменитой полемике XVIII в.. разгоревшейся между английским священником Дж.Т.Нидхемом (17131781) и итальянским натуралистом аббатом Ладзаро Спаллаппани (1729-1799). Нидхем утверждал, что если баранью подливку и подобные ей настои сначала нагреть, а затем герметически закрыть в сосуде с небольшим количеством воздуха, то в течение нескольких дней они обязательно порождают микро организмы и разлагаются. Он полагал, что раз нагревание исследуемого объекта убивает все ранее существовавшие в нем организмы, то, следовательно, полученный результат
      служит доказательством самозарождения. Повторяя экспе рименты Нидхема, Спалланцани показал, что если колбы нагреть после закупоривания, то в них не возникает никаких организмов и не происходит гниения, как долго бы они ни хранились. (В одном из своих опытов Спалланцани герме тично закупорил в стеклянном сосуде зеленый горох с водой, после чего в течение 45 мин держал его в кипящей воде. Позже, в 1804 г., парижский шеф-повар Франсуа Аппер использовал этот метод для получения первых консерви рованных продуктов. Таким образом, консервная промыш ленность явилась одним из побочных результатов дискуссии о самозарождении.)
      Нидхем заявил в ответ, что чрезмерное нагревание разру шило внутри закрытого сосуда содержащийся в воздухе жизненно важный элемент, без которого самозарождение невозможно. Методы газового анализа в то время были еще недостаточно развиты, чтобы разрешить этот спор. В дейст вительности оказалось, что результат, полученный Нидхе мом, был следствием скрытой ошибки, обнаружить которую не удалось в течение целого столетия. Известнейшие ученые XIX в., включая Жозефа Луи Гей-Люссака, Теодора Шванна. Германа фон Гельмгольца, Луи Пастера и Джона Тиндаля, были вовлечены в этот спор. Великий французский химик Гей-Люссак поддержал точку зрения Нидхема, обнаружив, что из нагретого в присутствии органического вещества воздуха кислород исчезает, а его отсутствие, как показали дальнейшие опыты,-необходимое условие консервирования продуктов. Однако решающий эксперимент, т. е. экспери мент Реди, по проделанный с микроорганизмами, остался невыполненным.
      Вопрос, казалось бы, прост: будут ли расти в стери лизованном органическом настое микроорганизмы в при сутствии воздуха, из которого удалены все микробы? Не смотря на кажущуюся простоту вопроса, существовавшая в то время экспериментальная техника не позволяла дать на него убедительный ответ. Было поставлено множество хитроумных экспериментов, но каждый раз исследователи давали неточные или лишь отчасти правильные и проти воречивые объяснения наблюдаемого. Поскольку проблема самозарождения имела большое общемировоззренческое и практическое значение, разгорелись бурные дискуссии.
      Страсти достигли кульминации в 1859 г., когда Феликс Пуше (1800-1872), директор Музея естественной истории в Руане, опубликовал книгу, где вновь сообщалось об экспе
      риментальном подтверждении самозарождения. Свое пре дисловие Пуше начал так: "Когда в результате размышлений мне стало ясно, что самозарождение представляет собой еще один способ, который природа использует для воспроиз ведения живых существ, я сосредоточил все внимание на том, чтобы экспериментально продемонстрировать соответству ющее явление. Английский физик Джон Тиндаль (1820 1893), принимавший активное участие в дискуссии, так про комментировал появление на арене Пуше:
      Никогда еще ни один предмет спора не требовал столь холодного и критического ума, как этот, спокойствия в позна нии столь сложного явления, тщательности в постановке и исполнении опытов, умелого подбора условий и постоянного сомнения в результатах, пока строгая повторяемость не убедит вас в их безупречности. Для человека с темпераментом Пуше подобный предмет таил в себе опасность, которую еще более усиливало его предвзятое отношение к проблеме.
      В это время в исследования включился Луи Пастер (1822-1895). Изучая с точки зрения химии процесс спир тового брожения, он вопреки многочисленным возражениям пришел к выводу, что этот процесс вызывается живыми организмами. Проведенные эксперименты послужили хоро шей подготовкой для решения последующей задачи. Ис следования Пастера-это в методическом отношении без упречно поставленная серия опытов, ознаменовавших собой одно из величайших достижений экспериментальной био логии. В сущности они привели к закрытию долгого спора о самозарождении. Пастер разрешил все трудности, пугавшие его предшественников. Он недвусмысленно показал, что загадочной "первопричиной", витавшей в воздухе и вызы вающей в стерильном бульоне рост микроорганизмов, яв ляются те же самые микроорганизмы, которые переносятся частицами пыли.
      Рассмотрим вкратце один из самых простых и изящных экспериментов Пастера, убедительность которого поразила даже самого ученого. Нужную питательную среду, например дрожжевой экстракт с сахаром, Пастер помещал в колбы: затем, нагревая их горло в пламени, оттягивал его так, что получились узкие, но тем не менее открытые трубки, изогну тые различным образом (рис. 5). Далее он доводил пи тательную среду в колбе до кипения и поддерживал ее в таком состоянии в течение нескольких минут, после чего давал ей остыть. Обработанная таким образом среда оста валась в колбах стерильной неограниченно долго даже при контакте с воздухом. К удивлению Пастера, колбы можно
      было даже перемещать с места на место, не опасаясь заражения среды. Пытаясь объяснить этот эффект, ученый предположил, что воздушный столб в длинном горле действует как своего рода подушка, препятствуя быстрому движению воздуха; в результате проникающая в горло кол бы пыль оседает на его стенках раньше, чем достигает питательной среды. Чтобы доказать, что заключенная в колбе питательная среда, будучи инфицированной, способна поддерживать рост микроорганизмов, Пастер обрезал у некоторых колб горло-и вскоре процесс размножения действительно начинался.
      Таким образом, Пастеру удалось повторить опыты Реди на уровне одноклеточных организмов. Он продемонстри ровал, что в мире микробов, как и среди высших видов, любая форма жизни ведет свое существование от "роди тельской". Результаты, полученные Пастером, не вызывали сомнений, но тем не менее в течение ряда лет высказывались
      различного рода контрдоводы и возражения. Особенно ин тересный случай произошел в 1870-х годах в Англии, когда Джон Тиндаль защищал точку зрения Пастера от нападок одного врача по имени Г. Чарлтон Бастиан. Исследования Тиндаля по рассеянию света на частицах пыли в атмосфере позволили ему осуществить новые опыты, свидетельствую щие о роли пыли в переносе инфекции. Он показал, что способная к гниению среда, заключенная в открытых (контрольных) пробирках, остается стерильной, пока воздух над ними свободен от пыли. Далее рассказывается, каким способом Тиндалю удалось обнаружить присутствие пыли в воздухе. Его изобретательность создала ему славу выдаю щегося популяризатора науки викторианской эпохи.
      Вернемся в Лондон времен королевы Виктории и обратим внимание на плавающую в воздухе пыль. Представим себе комнату, где только что произведена уборка. Окна в ней плотно закрыты, и лишь через узкое отверстие в ставне проникает пересекающий комнату солнечный луч. Плавающая в воздухе пыль позволяет увидеть путь света. Чтобы сфокусировать пучок параллельных световых лучей, поместим в отверстие линзу. Теперь лучи образуют конус, в вершине которого освещенность настолько велика, что пыль кажется почти белой. В темноте глаз особенно чувствителен к такому освещению. Пыль, на сыщающая лондонский воздух,-это органическое вещество, ко торое можно сжечь без остатка. Действие пламени спиртовки на плавающее в воздухе вещество Тиндаль описывал следующим образом:
      "В интенсивный параллельный пучок света, освещавший пыль в воздухе нашей лаборатории, я поместил зажженную спиртовку. В самом пламени и по его краям были видны странные темные завихрения, похожие на густой черный дым. Такие же темные вихри, устремленные вверх, можно было заметить, поместив пламя чуть ниже пучка света. Они выгля дели чернее самого черного дыма, выходящего из пароходной трубы: их сходство с дымом было столь велико, что невольно возникала мысль, что для обнаружения таких облаков сво бодного углерода в чистом пламени спиртовки, по-видимому, необходим лишь пучок света достаточной интенсивности.
      Но действительно ли эти темные завихрения являются дымом? Ответ на этот мгновенно возникший вопрос нам уда лось найти следующим образом. Под пучком лучей мы по местили раскаленную докрасна кочергу, и от нее тоже стали подниматься черные вихри; затем мы наблюдали за сильным пламенем водородной горелки, которое само по себе не дает дыма, но и горение водорода сопровождалось мощным вихре вым движением темной массы. Если это не дым, то что же она собой представляет? Как и в межзвездном пространстве, тем нота здесь объясняется отсутствием на пути пучка света какого либо вещества, вызывающего его рассеяние. Когда пламя на ходилось под пучком лучей, имеющееся в воздухе вещество разрушалось, и очищенный от него горячий воздух, поднимаясь,
      пересекал пучок света, унося прочь освещенные частицы и тем самым-благодаря собственной абсолютной прозрачное ти вы зывая образование темных вихрей. Ничто не могло бы убе дительнее продемонстрировать невидимость того, что делает все вещи видимыми. Световой пучок пересекал невидимое чер ное пространство, образованное прозрачным воздухом, в то время как по обе стороны от него сияли плотные массы частиц пыли, подобно тому как светятся любые тела, освещенные сильным светом".
      Тиндаль изобрел также метод стерилизации растворов, содержащих споры бактерий, способные выживать в ки пящей воде: этот метод до сих пор известен под названием "тиндализация". Суть его заключается в том, что стери лизуемый раствор несколько раз нагревается в течение ряда дней: непроросшие споры выдерживают нагревание, а про росшие гибнут. Таким образом, после нескольких после довательных нагреваний раствор становится стерильным. Опыты Тиндаля были столь оригинальными, а его под держка взглядов Пастера столь энергичной, что он по праву разделяет с Пастером славу ниспровергателя учения о са мозарождении.
      Исследования Пастера и Тиндаля нашли еще одно прак тическое применение. Его предложил их современник хирург Листер (1827-1912), хорошо знакомый с работами этих ученых. Листер высказал мысль, что если бы операционное поле на теле больного удалось изолировать от микроор ганизмов, попадающих из воздуха, то это спасло бы жизнь многим оперируемым. В те времена в английских больницах смертность при ампутации достигала 25-50%-главным об разом вследствие заражения. При операциях в полевых условиях во время военных кампаний дело обстояло еще хуже. Так, в ходе франко-прусской войны из 13 тыс. ам путаций. проведенных французскими хирургами, не менее 10 тыс. имело смертельный исход! Пока сохранялась вера в самозарождение микробов, не было причин удалять их из раны. Однако после открытия Пастера Листер понял, что носителей инфекции необходимо уничтожать прежде, чем они попадут на операционное поле. И Листер добился успеха, применив карболовую кислоту (фенол) в качестве антибактериальною средства. Он стерилизовал инструмен ты, опрыскивал кабинет и даже пропитывал одежду боль ного раствором фенола. Принятые меры дали отличные результаты, что привело к рождению антисептической хирургии.
      Панспермия
      Учение о самозарождении постепенно умирало на про тяжении столетий, и то, что оно было окончательно по хоронено Пастером и Тиндалем, вряд ли может удивить современных ученых. Однако не существовало теории, спо собной занять его место. Нетрудно представить, что в XIX в. при чрезвычайно низком уровне знаний о химической ор ганизации живой материи, всякий, кто попытался бы думать о происхождении жизни, был обречен на неудачу. Как за метил в 1863 г. Дарвин в письме Гукеру, "сущий вздор рассуждать сейчас о происхождении жизни; с тем же успехом можно было бы рассуждать о происхождении материи".
      Дарвин был прав. Слишком мало было в то время известно о природе жизни и истории Земли, чтобы про дуктивно рассуждать о происхождении жизни. Однако кру шение учения о самозарождении привело некоторых из вестных ученых к мысли, что жизнь никогда не возникала, а, как материя или энергия, существовала вечно. Согласно этому представлению, "зародыши жизни" блуждают в кос мическом пространстве до тех пор, пока не попадают на подходящую по своим условиям планету-там они и дают начало биологической эволюции. Эту идею поддерживали Герман ван Гельмгольц (1821-1894) и Уильям Томсон (позднее лорд Кельвин; 1824-1907)-самые знаменитые фи зики XIX в. Гельмгольц, лично ставивший опыты по изу чению самозарождения бактерий, в лекции, прочитанной в 1871 г., говорил:
      Я не смогу возразить, если кто-нибудь будет считать данную гипотезу в большой или даже очень большой степени неправдоподобной. Но мне кажется, что в случае, если все наши попытки получить живые организмы из неживой материи про валятся, с научной точки зрения правомочно задать вопрос: возникала ли жизнь когда-нибудь вообще или же ее зародыши переносятся из одного мира в другой и развиваются повсюду, где есть подходящие условия?
      Гельмгольц и Томсон были близкими друзьями и, вполне вероятно, не раз обсуждали этот вопрос. Как бы там ни было, несколькими месяцами позже Томсон высказал очень похожую мысль в своем президентском обращении к Бри танской ассоциации развития науки:
      Достаточно точными экспериментами, проведенными к на стоящему времени, показано, что любой форме жизни всегда предшествует жизнь. Мертвая материя не способна превра титься в живую, не испытав предварительно воздействия живой
      материи. Мне это представляется такой же несомненной науч ной истиной, как закон всемирного тяготения. Я готов принять в качестве научного постулата, справедливого всегда и повсюду, утверждение, что жизнь порождается только жизнью и ничем, кроме жизни. Но как же тогда произошла жизнь на Земле?
      Далее он говорил о том, что во Вселенной должно существовать много других миров, несущих жизнь, которые время от времени разрушаются при столкновении с другими космическими телами, а их обломки с живыми растениями и животными рассеиваются в пространстве.
      Следовательно, в высшей степени вероятно, что в космосе движется бесчисленное множество метеоритных камней, несу щих семена жизни. Если бы в настоящее время жизни на Земле не существовало, то один такой упавший на нее камень мог бы стать так называемой естественной причиной возникновения жизни, в результате чего Земля покрылась бы растительно стью. .. Гипотеза о том, что жизнь на Земле произошла бла годаря таким обломкам более древних миров, может показаться дикой и фантастичной; однако по этому поводу я могу лишь утверждать, что она не является ненаучной.
      Эта идея была тщательно разработана в 1908 г. шведс ким химиком Сванте Аррениусом (1859-1927), который на звал свою теорию панспермией. Развивая идеи Гельмгольца и Кельвина, он высказал несколько собственных сообра жений, предположив, что бактериальные споры и вирусы могут уноситься с планеты, где они существовали, под действием электростатических сил, а затем перемещаться в космическое пространство под давлением света звезд. На ходясь в космическом пространстве, спора может осесть на частицу пыли; увеличив тем самым свою массу и преодолев давление света, она может попасть в окрестности ближайшей звезды и будет захвачена одной из планет этой звезды. Таким образом, живая материя способна переноситься с планеты на планету, из одной звездной системы в другую. Как указывал Аррениус, из этой теории, в частности, сле дует, что все живые существа во Вселенной должны быть химически родственны.
      Теория панспермии опирается на два утверждения, ко торые следует рассмотреть отдельно. Первое из них заклю чается в том, что жизнь существовала всегда, т. е. она неразрывно связана с материей. Сейчас мы можем с уве ренностью сказать, что эта мысль ошибочна. Жизнь в отличие от материи и энергии не относится к числу фун даментальных свойств Вселенной; она скорее представляет собой проявление определенных комбинаций молекул, ко
      торые не могли существовать вечно, поскольку не всегда существовали даже элементы, из которых они состоят. Кос мологи считают, что Вселенная первоначально состояла из самого легкого элемента водорода или из нейтронов-фун даментальных частиц, имеющих примерно такую же массу, как атом водорода. Все элементы тяжелее водорода об разовались (и образуются в звездах до сих пор) из водорода в реакциях ядерного синтеза. Эти реакции служат главным источником звездной энергии. Хотя за время существования наблюдаемой Вселенной (по оценкам 10-15 млрд. лет) часть водорода была израсходована, он до сих пор остается наиболее распространенным элементом. Около 90% атомов наблюдаемой Вселенной (что составляет около 60% ее мас сы) приходится на водород, остальная часть - это в основном гелий, элемент, следующий по массе за водородом. Но поскольку кроме водорода для организации живой материи необходимы и другие элементы, жизнь не может быть "ровесницей" Вселенной-она должна была возникнуть го раздо позднее.
      Второе утверждение теории панспермии, согласно ко торому споры могут и должны переноситься через кос мическое пространство, в наши дни представляется гораздо менее правдоподобным, чем это казалось Аррениусу. Сов местное воздействие ультрафиолетового и рентгеновского излучений, а также космических лучей, которым организмы неизбежно должны подвергаться в космосе, намного опаснее, а межзвездные расстояния и, следовательно, время, необ ходимое для перемещения, значительно больше, чем пред полагал Аррениус. Но сейчас мы располагаем также эм пирическими данными, свидетельствующими о том, что споры, которые бы могли засеивать Вселенную, не способны ни покидать Землю, ни проникать в ее окрестности. В образцах грунта, доставленных с Луны американскими астронавтами во время полетов кораблей "Аполлон", не обнаружено микроорганизмов, хотя предполагалось, что Луна может "улавливать" значительное число частиц, по кидающих Землю или попадающих в ее окрестности из других областей космического пространства. Биологические анализы образцов лунного грунта не выявили никаких ор ганизмов, способных выжить в долгих космических путе шествиях, и до сих пор все подобные исследования дают лишь отрицательные результаты. За время существования Солнечной системы (около 4,5 млрд. лет) споры-если они существуют-должны были попасть и на Марс; но к до
      казательствам наличия жизни на Марсе мы обратимся не сколько позже.
      Однако, несмотря на факты, свидетельствующие против теории панспермии, она продолжает жить. В последние годы известный американский астрофизик и писатель-фантаст Фред Хойл вместе со своим сотрудником Чандром Вик рамасингхом пришли к невероятному заключению, что не менее 80% частиц межзвездной пыли состоят из клеток бактерий и морских водорослей. Их предположение осно вано на изучении оптических свойств частиц межзвездной пыли. Согласно оценкам, ее масса в нашей Галактике при мерно в 5 млн. раз превосходит массу Солнца. С этой точки зрения Земля почти безжизненна по сравнению с межзвезд ным пространством. Вслед за Аррениусом Хойл и Викра масингх называют эти клетки межпланетными "прыгунами". Но если такие "прыгуны" действительно существовали, то они, наверное, давно бы добрались и до Луны, и до Марса.
      Совсем недавно некоторые ученые предложили обновлен ный вариант теории панспермии. Согласно ему, жизнь на Землю опять-таки занесена из космического пространства, но не случайно, как предполагает классическая теория панспермии, а "доставлена" на межзвездном космическом корабле, отправленном разумными существами с какой-то обитаемой планеты, принадлежащей другой звездной систе ме. Эта теория предполагает, что жизнь не существовала вечно, как считали Гельмгольц. Кельвин и Аррениус, а зародилась в результате сложной цепи химических превра щений (мы расскажем об этом в гл. 3). На примитивной Земле не было подходящих условий для зарождения жизни: поэтому жизнь, существующая ныне на нашей планете, изначально возникла где-то в другом месте Галактики, где условия были благоприятными. Наиболее детально эта ги потеза, получившая название направленной панспермии, бы ла разработана Фрэнсисом Криком и Лесли Оргелом. Крик и Оргел доказывают, что с момента образования Вселенной прошло достаточно времени, чтобы в Галактике могла сформироваться технически развитая цивилизация, которая по неведомым нам причинам около 4 млрд. лет назад сознательно заселила Землю микроорганизмами, доставлен ными автоматическим космическим аппаратом.
      Поначалу я расценивал эту гипотезу как чистую мисти фикацию, целью которой было показать несовершенство наших представлений о происхождении жизни. Но, озна комившись с книгой Крика, где гипотеза направленной
      панспермии рассматривается как серьезная альтернатива теории о возможности самостоятельного возникновения жизни на нашей планете (см. [4]), я изменил свое мнение. Хотя нет никаких доказательств в пользу этой гипотезы по сравнению с общепринятой, мы не располагаем и данными, которые позволили бы опровергнуть ее. Обнаружение жизни на какой-то другой планете нашей Галактики, вероятно, могли бы стать проверкой этой гипотезы, поскольку все ее варианты-в отличие от гипотезы локального происхожде ния-обязательно предполагают идентичность всех сущест вующих генетических систем.
      Теория направленной панспермии входит составной частью в развернувшуюся ныне широкую дискуссию о воз можности существования в нашей Галактике внеземных цивилизаций. На теоретические исследования этого вопроса, как и на реальные поиски радиосигналов от иных циви лизаций, направлены все возрастающие усилия многих ис следователей. Но хотя в этой проблеме остается еще много неясного, в последние годы наблюдается заметный отход от упрощенного представления, бытовавшего на заре косми ческой эры, согласно которому Галактика просто "кишит" технологически развитыми обществами, которые существу ют на планетах земного типа в иных звездных мирах. Как теоретические доводы, так и результаты последних иссле дований Солнечной системы показали, что пригодные для жизни планеты, видимо, достаточно редки. Другие сообра жения приводят к выводу, что любая цивилизация, обретя способность к межзвездным полетам, должна быстро (в масштабе геологического времени) распространяться по всей Галактике. Если действительно существуют более древние, чем земная, цивилизации, способные совершать космические полеты, то где же они? Мы явно не обнаруживаем при сутствия внеземных цивилизаций в Солнечной системе. Эта захватывающая тема довольно подробно изложена в сбор нике под редакцией Харта и Цуккермана [7].
      Вероятно, самое мудрое-это продолжить попытки выяс нения, какие условия существовали на примитивной Земле, и найти хотя бы один правдоподобный путь "самосборки" элементарной генетической системы. Наши достижения на пути к этой цели рассматриваются в следующей главе.
      Глава 3
      Происхождение жизни: химическая эволюция
      Ничтожное ничто-начало всех начал. Теодор Рётке, "Вожделение"
      Теория химической эволюции-современная теория про исхождения жизни-также опирается на идею самозарожде ния. Однако в основе ее лежит не внезапное (de novo) возникновение живых существ на Земле, а образование хи мических соединений и систем, которые составляют живую материю. Она рассматривает химию древнейшей Земли, прежде всего химические реакции, протекавшие в прими тивной атмосфере и в поверхностном слое воды, где, по всей вероятности, концентрировались легкие элементы, составля ющие основу живой материи, и поглощалось огромное количество солнечной энергии. Эта теория пытается от ветить на вопрос: каким образом в ту далекую эпоху могли самопроизвольно возникнуть и сформироваться в живую систему органические соединения?
      Теория Опарина Юри
      Общий подход к химической эволюции первым сфор мулировал советский биохимик А. И. Опарин (1894-1980). В 19241. в СССР была опубликована его небольшая книга, посвященная этому вопросу: в 1936 г. вышло в свет ее новое. дополненное издание (в 1938 г. она была переведена на английский язык). Опарин обратил внимание на то. что современные условия на поверхности Земли препятствуют синтезу большого количества органических соединений, по скольку свободный кислород, имеющийся в избытке в ат мосфере, окисляет углеродные соединения до диоксида угле рода (углекислого газа, СОд). Кроме того, он отмечал, что в наше время любое органическое вещество, "брошенное на произвол" на земле, используется живыми организмами (подобную мысль высказывал еще Чарлз Дарвин). Однако. утверждал Опарин, на первичной Земле господствовали иные
      условия. Можно полагать, что в земной атмосфере того времени отсутствовал кислород, но в изобилии имелись водород и газы, содержащие водород, такие, как метан (СН^) и аммиак (МНд). (Подобную атмосферу, богатую водородом и бедную кислородом, называют восстанови тельной в отличие от современной, окислительной, атмос феры, богатой кислородом и бедной водородом.) По мне нию Опарина, такие условия создавали прекрасные воз можности для самопроизвольного синтеза органических сое динений.
      Обосновывая свою идею о восстановительном характере примитивной атмосферы Земли, Опарин выдвигал следую щие аргументы.
      1. Водород в изобилии присутствует в звездах (рис. 6 и фото 1).
      2. Углерод обнаруживается в спектрах комет и холодных звезд в составе радикалов СН и CN, а окисленный углерод проявляется редко.
      3. Углеводороды, т. е. соединения углерода и водорода, встречаются в метеоритах.
      4. Атмосферы Юпитера и Сатурна чрезвычайно богаты метаном и аммиаком.
      Как указывал Опарин, эти четыре пункта свидетельству ют о том, что Вселенная в целом находится в восстано вительном состоянии. Следовательно, на первобытной Земле углерод и азот должны были находиться в таком же со стоянии.
      5. В вулканических газах содержится аммиак. Это, считал Опарин, говорит о том, что азот присутствовал в первичной атмосфере в виде аммиака.
      6. Кислород, содержащийся в современной атмосфере, вырабатывается зелеными растениями в процессе фотосин теза. и. следовательно, по своему происхождению это био логический продукт.
      На основании этих рассуждений Опарин пришел к заклю чению, что углерод на примитивной Земле впервые появился в виде углеводородов, а азот-в виде аммиака. Далее он высказал предположение, что в ходе известных ныне хи мических реакций на поверхности безжизненной Земли воз никали сложные органические соединения, которые по про шествии довольно продолжительного периода времени, по-видимому, и дали начало первым живым существам. Первые организмы, вероятно, представляли собой очень простые системы, способные лишь к репликации (делению) за счет органической среды, из которой они образовались. Выражаясь современным языком, они были "гетеротрофа ми", т. е. зависели от окружающей среды, которая снабжала их органическим питанием. На противоположном конце этой шкалы находятся "автотрофы"-например, такие орга низмы, как зеленые растения, которые сами синтезируют все необходимые органические вещества из диоксида углерода, неорганического азота и воды. Согласно теории Опарина, автотрофы появились только после того, как гетеротрофы истощили запас органических соединений в примитивном океане.
      Дж.Б.С.Холдейн (1892-1964) выдвинул идею, в неко тором отношении сходную со взглядами Опарина, которая была изложена в популярном очерке, опубликованном в 1929 г. Он предположил, что органическое вещество, син тезированное в ходе естественных химических процессов, протекавших на предбиологической Земле, накапливалось в океане, который в конце концов достиг консистенции "го рячего разбавленного бульона". По мнению Холдейна, при митивная атмосфера Земли была анаэробной (свободной от
      кислорода), однако он не утверждал, что для осуществления синтеза органических соединений требовались восстанови тельные условия. Таким образом, он допускал, что углерод мог присутствовать в атмосфере в полностью окисленной форме, т. е. в виде диоксида, а не в составе метана или других углеводородов. При этом Холдейн ссылался на результаты экспериментов (не собственных), в которых доказывалась возможность образования сложных органических соедине ний из смеси диоксида углерода, аммиака и воды под действием ультрафиолетового излучения. Однако в даль нейшем все попытки повторить эти эксперименты оказались безуспешными.
      В 1952 г. Гарольд Юри (1893-1981), занимаясь не собст венно проблемами происхождения жизни, а эволюцией Сол нечной системы, самостоятельно пришел к выводу, что атмосфера молодой Земли имела восстановленный характер. Подход Опарина был качественным. Проблема, которую исследовал Юри, была по своему характеру физико-хими ческой: используя в качестве отправной точки данные о составе первичного облака космической пыли и граничные условия, определяемые известными физическими и хими ческими свойствами Луны и планет, он ставил целью раз работать термодинамически приемлемую историю всей Солнечной системы в целом.