Об условиях появления жизни на земле
advertisement
А К А Д Е М И И H A F K COOP. 1931 ИЗВЕСТИЯ 9 B U L L E T I N DB L'ACADÉMIE I BBS SOIBHOBS B E Ь 1 Ш 8 8 : Ѵ Classe des sciences : mathématiques et naturelles ОБ 70ШШЯХ Отделение математических и естественных наук Ж О Я В Л Е Н Ж Я ЖЖЗЖЖ НА З Е М Л Е * В. Ж, ВЕРНАДСКОГО . . ••" 1 Проблема первого появления жизни на нашей планете сейчас наукой не ставится. Это область Ф И Л О С О Ф С К О Й ИЛИ религиозной мысли и ученые, которые ее касаются, обычно выходят за пределы научной работы. И х выводы имеют равное, а не большее значение, чем выводы, делаемые из других, не научных, построений. Они касаются этих вопросов, их иссле­ дуют, не как ученые, а как Ф И Л О С О Ф Ы . Мне кажется, сейчас настало время подойти к этой проблеме иначе. Можно К ней подойти не выходя из области научного знания. Научный подход к этой проблеме возможен однако не во всей ее полноте. Это не­ обходимо учитывать и резко определить область, научному ведению в дан­ ное время подлежащую. Этой областью не будет решение вопроса о механизме зарождения или появления жизни на нашей планете, абиогенеза например, но ею может являться определение условий, в которых такое появление или зарождение единственно возможно. Условия Появления жизни на нашей планете должны быть поставлены в реальную- обстановку. В реальной обстановке жизнь нам известна только как неразрывная составная часть определенного механизма на нашей планете. Таким механизмом является одна из геосфер нашей п л а н е т ы — б и о с Ф е р а . 1 Условия, определяющие первое появление жизни на земле те же, кокоторые определяют создание или начало биосферы н а нашей планете. * Не разделяя ряда основных положений автора. Ред.-Изд. Совет, тем не менее, публи­ кует его статью в виду глубокого интереса затрагивазмых ею вопросов. Ред. 1 См. W. Vernadsky. La Biosphère. P. 1980 (по-русски X 1926; Ф р а н ц у з с к о е издание изменено). — 633 — .В-. И. ВЕРНАДСКИЙ 634 Научно вопрос о начале .жизни на земле сводится таким образом к во­ просу о начале в ней биосферы. И только в этой Форме он должен сейчас изучаться. Вне биосФеры мы яшзнь научно не знаем и проявлений ее научно не видим. Организм удаленный из биосферы есть не реальное, есть отвлечен­ ное логическое построение — по своим свойствам столь же далекое от реальности, как далек от реального хсвозду^а», т. е. тропосферы — воздух Физика. Он дает только первое приближение к научному пониманию и многие важнейшие свойства тропосферы при таком отвлечении исчезают из научного кругозора. Воздух Физика (resp. жизнь вне биосФеры) — есть логическое построение, тропосфера (resp. яшзнь, как часть биосферы) — реальный Факт —вернее эмпирическое обобщение. 1 2 Рассматривая проблему появления яшзни на земле, как проблему по­ явления биосФеры, мы не только приближаемся к реальности — мы полу­ чаем новую прочную базу для научной работы, опирающуюся на огром­ ный эмпирический материал геологии и геохимии. Геология позволяет сейчас научно ставить вопрос о начале биосФеры, а геохимия научно точно определяет условия, каким должна удовлетворять жизнь для того, чтобы могла создаться биосФера. Под научной постановкой проблемы я подразумеваю такую постановку, которая сводит или всю проблему или отдельные, логически непреклонно с ней связанные следствия к Форме, допускающей точную проверку научным опытом или научным набдюдением. Сводя проблему о начале жизни к проблеме о начале биосферы мы возможность такой проверки получаем. 3 -.2. Необходимо иметь в виду еще одно обстоятельство. Говоря о создании жизни на земле—о создании биосферы—неизбежно должен, считаться незыблемым принцип Р е д и — т о великое эмпирическое обобщение, кото­ рое было установлено в X V I I в. и которое неизменно подтверждается 4 1 См. W. Vernadsky. Geochemie in atisg. Xapit L. 1980, p. 38 (по-русски: Очерки гео­ химии. Л. 1927; немецкое издание переработано). В. Вернадский, Биосфера. Л. 1927, стр. 19. Ср. глубокие работы Д. Гильберта; блестящее сжатое их выражение — D. Gilbert, Die Naturwissenschaften. 18. В. 1930, p. 969 (литер.). 4 В. Вернадский. Очерки геохимии. X 1927, стр. 224; его же, Начало и вечность жизни. П. 1922, стр. 12. 2 3 685 ОБ У С Л О В И Я Х ПОЯВЛЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ научным опытом и наблюдением. Его выражают: «Все живое происходит от живого». Так впервые выраженный по-латыни, ученом- языке того времени, ошпе vivum e vivo — принцип Реди безусловно верен, но это не ФИЛОСОФСКИЙ принцип, а научное обобщение. Ученый никогда не может придавать этой краткой Формуле абсолютного значения и делать из этой краткой Формулы все логические выводы: это не отвлеченное, идеаль­ ное построение, а реальное эмпирическое обобщение. В связи с этим его можно выразить так: «Все живое происходит из живого в биосФере, комплекс Физико-химических явлений в которой точно ограничен и опреде­ лен». Принцип Реди, следовательно, не указывает на невозможность абиоге­ неза вне биосферы или при установления наличия в биосфере (теперь или раньше) Физико-химических явлений, не принятых во внимание при научном определении этого механизма. Полезно вспомнить недавно пережитое—ярко указывающее на раз­ личие научного и ФИЛОСОФСКОГО определения основных принципов естество­ знания. В X V I I I в. был установлен принцип постоянства вещества. Для натуралиста он обозначал: вещество постоянно в своей массе и не теряется в пределах Физико-химических явлений, нам известных. И мы знаем, что вплоть до открытия радиоактивности, непрерывно шли опытные проверки правильности этого принципа. Это был и есть — не абстрактный, идеальный принцип ФИЛОСОФИИ, а реальное эмпирическое обобщение науки, верное в определенных границах. В этих границах оно осталось незыблемым и тогда, когда открылись явления, в которых вещество не постоянно. Также и прин­ цип Реди: он не указывает на невозможность абиогенеза, generatio aequivoca вообще — он только точно определяет область и условия, в пре­ делах которых абиогенеза нет. Абиогенеза — согласно принципу Реди—нет и не было в биосФере в пределах геологического времени, т. е. в пределах времени, когда жизнь в механизм этой геосФеры входила. 3 В научной литературе высказывались два представления о начале жизни на земле, оба не связанные с ее геологическим строением и с ее историей. 1 1, См. В. Вернадский. Начало и вечность жизни. П. 1922. ИМЕН, і ш . 42 В. И. ВЕРНАДСКИЙ 636 Согласна одному жизнь проникла на нашу планету извне, из космиче­ ского пространства, может быть проникает в нее постоянно и непрерывно 1 и сейчас. Согласно другому взгляду жизнь образовалась на земле из мерт­ вой (косной) материи каким-то неизвестным путем в один из геологических древних периодов ее бытия или может быть незаметно* для нас непрерывно и постоянно на ней этим путем — путем «самопроизвольного зарождения» — абиогенеза — образуется, но нами этот процесс не замечается. Оба взгляда, высказанные в такой неопределенной Форме, противо­ речат нашему точному знанию, хотя не только распространены, но к со­ жалению, широко используются в нашей популярной и научно-популярной литературе, как научные достижения или научные гипотезы. Ни тем, ни другим они не являются. В первом взгляде вопрос о начале жизни переносится во внеземные условия, причем логически возможно представление, что жизнь есть такая же вечная черта строения Космоса, какой является атом и его совокупности, Формы лучистой энергии и т. п. Возмояшо, однако, и другое предположение, что зарождение жизни не могло произойти на нашей планете, произошло где-то в Космосе, но живые организмы, раз попавши на землю, могли на ней удержаться, так как нашли здесь благоприятную почву для про­ явления. Очевидно, при этом жизнь может не являться вечной чертой Космоса, но условия ее возникновения связаны с процессами, в земной природе отсутствующими. Во втором взгляде — случае той или иной Формы абиогенеза—скрытым образом^отрицается принцип Реди. До сих пор в течение больше 250 лет неуклонно опыт и наблюдение опровергают это отрицание, но человеческая мысль упорно с этим не считается. Фактической — научной — основы это отрицание под собой не имеет: отрицание связано с противоречием принципа Реди некоторым распространенным ФИЛОСОФСКИМ ИЛИ религиозным верованиям и выводам. 2 В действиятельности принцип Реди (§ 2) не отрицает абиогенеза, он только указывает пределы, в которых абиогенез отсутствует.. 1 Ср. S, Arriienius. Zschr. f. physik. Ch., Bd. 130, S. 516. Нельзя здесь не вспомнить ученых, на работах которых принцип Реди в основе зиждется — самого Ф. Реди в XVII в., ' А, Валлисниери в XVII - XVIII вв., Л. Спалланпдни (и русского, « Russo Ucrainus», экспериментаторам:. M. Тереховского) вХѴШ в., Л. Настера в XIX в. 2 О Б УСЛОВИЯХ ПОЯВЛЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ 637 Возможны такие условия в земной истории, когда не было биосФеры и существовали на земной коре Физико-химические явления или состояния, которые сейчас в ней отсутствуют и которые были необходимы для абио­ генеза. Возможно и то, что есть нам неизвестные Физико-химические явле­ ния (не учтенные принципом Реди), которые допускают-абиогенез, проис­ ходящий и ныне на земле, но по своей. незначительности и недостаточной точности наших обычных методов исследования ускользающий от внимания. Отрицать существование таких явлений, не принятых во внимание принципом Реди,—нельзя, но их открытие не может нарушить его правиль­ ности в пределах тех Физических и химических явлений, которые при установке его приняты во внимание. Среди них находятся и обычные химические и гео­ химические процессы. 1 Не имея возможности решить, какой из этих взглядов отвечал действи­ тельности— и нет ли еще каких-нибудь иных возможных представлений, попытаемся, исходя из сведения проблемы о начале жизни к про­ блеме о начале б и о с Ф е р ы — установить условия появления биосферы ж проявления в ней жизни, обязательные для всякого представления о ее начале на нашей планете. Здесь мы должны считаться с успехами геологии, определяющими возраст биосферы и с данными геохимии, исключающими некоторые из хо­ дячих представлений об эволюции Форм жизни в пределах биосФеры. Следующие данные геологии должны быть учтены, как эмпирические установленные. Поле жизни — т. е. температура и давление, связанный с этим климат и химический характер среды—существует непрерывно в общем неизменно €о времен архейской эры. В течение более чем полутора миллиарда лет поле жизни было аналогично современному. Огромная часть архейской зры была уже охвачена жизнью, в основных чертах аналогичной современной, с ней генетически связанной. Биосфера 1 Так возможно, что для организмов (а следовательно и для самозарождения жизни) необходимы химические элементы с иным атомным весом, т. е. с иной изотопической смесью, чем обычные. Проблема эта поставлена мною в 1926 Т. (ДАН, 1926, стр. 215) и сейчас подходит к разрешению (W. Yernadsky, С. R/Acad. S c Paris. P. 1981, t. 192, p. 131; ДАН-А, 1931, стр. 137 сл.). Возможен и особый тип симметрии атомного поля в химических соединениях организмов (W, Vernadsky, Revue génér. d. Sciences\P. 1925). 4 В. M» ВЕРНАДСКИЙ 688 существовала всеэтовремя неизменно. На это указывают не только остатки жизни, но неизменность в течение всего этого времени процессов выветри­ вания, характер и парагенезис тех минералов, которые образуют биосФеру и которые теснейшим образом в своем образований связаны с ж и з н ь ю . Возможно, что а р х е й с к а я система но войдет вся целиком в а р х е о з о й , как это к а з а д о с ь в о з м о ж н ы м допускать. Мне представляется з а с л у ж и в а ю ­ щими серьезного внимания и требующими тщательной проверки указания Р . Швиннера на особую структуру древнейшей части остатков а р х е й с к о й э р ы — л а в р е н т ь е в с к о й системы (§ 9). В них отступают на в т о р о й план п о р о д ы и минералы, к о т о р ы е г е н е т и ч е с к и связаны с выветриванием, и с т о ч ­ 1 ники к о т о р о г о надо искать в б и о с ф е р е . Таким т. е. подходим к началу биосФеры, даврентьевскую эпоху? о б р а з о м в г е о л о г и и м ы как-будто к началу жизни. Была ли биосфера в •5 Изучение явлений ж и з н и в геохимическом аспекте в свою очередь о т т е н я е т особенности воздействия организмов на окружающую и х с р е д у , к о т о р ы е п о з в о л я ю т точно определить у с л о в и я , которые долины с у щ е с т в о в а т ь при появлении ж и з н и . Они с т а в я т г р а н и ц ы возможный предположениям и о Формах проявления к а к абиогенеза, так и космического С ними должны считаться в с е теоретические построения. представления^ заноса жизни. Два явления м о г у т б ы т ь з д е с ь выдвинуты. Во-первых, д о л ж н ы б ы т ь у ч т е н ы о с о б ы е свойства п р о с т р а н с т в а , з а н я т о г о ж и з н ь ю , с в о е о б р а з н о й с т р у к т у р ы в этом смысле (§ 6). И в о - в т о р ы х , биосФеры, необходимо отсутствующей в других геосферах считаться с особенностью г е о х и м и ч е ­ с к и х Ф у н к ц и й ж и в ы х о р г а н и з м о в и механизма биосФеры, в ы з ы в а ю щ и х сложность жизни, существование неразрывного комплекса о р г а н и з м о в , морфологически различные Формы. наблюдалось, говоря терминами геохимии, р а з н о р о д н о е ж и в о е в е щ е с т в о и жизнь в с е г д а и с п о л н я л а одновременно р а з н о ­ р о д н ы е биогеохимические Ф у н к ц и и . распадающихся В н а многочисленные биосфере всегда 8 8 R. Sdmnner. Mitt. cL geolog. Ges. Wteii. W. 1028, XIX, p. 140. Об этом термине см, В. Вернадский. Хим. сост. ЖИВ. вещ. ÏL 1923, стр. 10; его же, ИАН, 1926, стр. 700; его же, Geochemie JL, 1980, p. Ai (по-русски Я. 1927). 3 см. виже§ 7. 1 2 ОБ УСЛОВИЯХ ПОЯВЛЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ 639 Все суждения о начале биосФеры должны прежде всего дать-объяснение резко неоднородной структуре пространства биосФеры; глубокого Физиче­ ского отличия участков -биосферы, занятых живыми организмами от. ее частей,*занятых косной материей. Они, с другой стороны, не могут допускать абиогенез или занос морфологически единого организма, появление одной какой-нибудь водоросли или бактерии, из которой эволюционным; путем зародились в бесчисленные годы миллионы видов растений и животных. Должен был одновременно появиться сложной комплекс живых Форм (§8), развернувшийся затем в современную живую природу. 6 Особенности пространства, занятого жизнью, особенности «тел» орга­ низмов были правильно давно учтены X Пастером, но странным образом это величайшее обобщение до сих пор не вошло в научное сознание, не вошло в жизнь. Жизнь могла создаться только в среде своеобразной диссимметрии, отличной от обычной среды биосФеры. Под диссимметрией мы понимаем сложное явление, которое иначе рисовалось Пастеру, чем оно рисуется нам. После него оно было углублено П . Кюри, который выставил положение — назову его принципом П . Кюри,—огромного теоретиче­ ского значения. Этот принцип гласит: «Диссимметрия может возникнуть только под влиянием причины, обладающей такой же диссимметрией». Я не могу здесь на этом останавливаться, но из принципа Кюри следует чрез­ вычайная устойчивость диссимметричной среды или диссимметричного. явления в среде, :аде такая диссимметрия отсутствует. Очевидно могут быть очень различные проявления диссимметрия, и дис­ симметрия, связанная с явлениями жизни есть одна из этих многих Форм. Диссимметрией, свойственной жизни, мы будем называть такое свой­ ство пространства или другого связанного с жизнью явления, для которого из элементов симметрии существуют только оси простой симметрии, но эти оси необычны, ибо отсутствует основное их свойство <—равенство правых 1 2 1 См. В. Вернадский, ИМЕН, 1931, стр. 403 сл. 2 В среде обычной диссимметрическое явление, как ей чуждое, может длиться неопре­ деленно долгое время, так как оно может быть уничтожено, без уничтожения среды в кото­ рой находится, только причиной, обладающей такой же диссимметрией. В. I« ВЕРНАДСКИЙ 640 и левых явлений, вокруг них наблюдаемых. Такая диссимметрическая среда резко отличается от кристаллической энантиоморфной среды, тоже характе­ ризуемой только осями простой симметрии. В ней устойчиво или преобла­ дает только одно из антиподных .явлений — правое или левое. Кристалли­ ческая же энатиоморфная среда распадается всегда на две одновременно существующих среды, количественно равные — правую и левую. В диссимметрической среде, характерной для жизни, образуется одна из .этих сред — правая « и левая или одна из них резко преобладает над другой. Можно — математически—представить' ; эту диссимметрическую среду, как среду симметрическую энантиоморфную, симметрия которой нарушена. В такой дисшшетрической среде нет никогда элементов сложной-симметрии — ни центра,-, ни плоскостей симметрии. Диссимметрия, таким образом, не охватывается учением о симметрии: неравенство правых и левых явлений этому противоречит. С точки зрения учения о симметрии она представляет своеобразное, определенное нарушение симметрии. Пастер указал, что, как в строении своего вещества, так и в своих Физиологических проявлениях, живые организмы обладают такой резко выраженной диссимметрией, с преобладанием правых явлений. Правый харак­ тер организмов выражается как в правом вращении плоскости поляризации света их основных чистых кристаллических соединений, сосредоточенных в яйце или в семени, в правых кристаллических их антиподах при кристал­ лизации, в усваивании организмами правых антиподов (их поеданием) и в инертном отношении организмов к левым антиподам (их избега­ нии и т. п.). Я не буду указывать на те важные общие выводы, которые сделал из этого эмпирического обобщения Пастер. Отмечу только, что он правильно указывал — еще до обоснования принципа П . Кюри—что самопроизволь1 1 1 Принимая представление Кюри о диссимметрии как о состоянии пространства (см. М. Curie. Pierre Curie. P. 1924) очевидно существует резкое различие, самое коренное, нами мыслимое, между состоянием пространства нашей планеты и состоянием пространства, заня­ того живыми организмами. Представление с нарушении эяантиоморфного симметричного пространства, при создайии явления диссимметрии очевидно не предполагает реального явле­ ния — нарушения симметрии, а есть схема, образное выраждение. Невидимому, в диссиметрии, характерной для жизни, в отличие от правых и левых антиподов (сред) симметричных янантиоморФных явлений наблюдается среда, в которой оба антипода могут наблюдаться, но в резко разных соотношениях. ОБ УСЛОВИЯХ ПОЯВЛЕНИЯ ЖИЗНИ Н А ЗЕМЛЕ 641 ное зарождение — абиогенез — возникновение жизни из косной материи — могло иметь место только в такой диссимметричной правой, среде. Он думал, что в эту сторону надо направить опыты создания живого организма. Он уже отметил — и это оказалось по существу верным до сих пор, что такой диссимметрией обладают на земле только живые организмы. Из этого обобщения Пастера— в связи с принципом Реди—следует, что вещество биосферы глубоко разнородно. Одно — живые организмы — диссийметрічно в указанной Форме и образуется только размножением (т. е» из диссимметричного же вещества—согласно принципу Реди и принципу Кюри). Другое — обычная земная материя., 1 Н и в одной, из других гео.СФер нет вещества, обладающего открытой П а с т е р о м диссимметрией. Граница между этими двумя средами—резкая. После Пастера были. открыты еще другие тела, обладающие тем же свойством — нефти—но н е Ф т и в своем генезисе связаны с жизнью. Диссимметрия н е Ф т е й — в связи с биогенным ее^происхождением— заставляет внести поправку в обобщение Пастера. Д о л ж н ы существо­ вать не только правые, но и левые Ф о р м ы жизни, ибо хотя среди неФтей преобладают правовращающие нефти, но есть нефти и левовращающие. . Эту поправку в представление Пастера о правом характере диссиммет­ рии жизни можно было внести и прежде, при его жизни, так как давно были известны другие проявления жизненной диссимметрии, которые дают для организмов, среди множества правых Форм, Ф о р м ы левые—например левые неделимые моллюсков (раковины) среди массового преобладания правых — явление обратившее на себя внимание еще натуралистов X V I I I в. Основным в явлении такой диссимметрии является резкое преобладание одного из антиподов, неравенство правых и левых. Преобладание правых Ф о р м в явлениях жизни выражено обычно резко—но и здесь например господствующие белки животных (смеси коллои­ дов) обладают—в подавляющем большинстве случаев—левым вращением. 2 3 1 Статьи Пастера о диссимметрии собраны (а частью впервые напечатаны) в L. Pasteur. Oeuvres! I-—IL P. 1922. 2 В. Вернадский. Очерки геохимии. Ж. 1927, стр. 162 сл. s В. Вернадский, ИМЕН, 1931, стр. 403 сл. В. И» ВЕРНАДСКИЙ 642 Кроме, живых организмов и связанной с ними в своем генезисе неФти все другие явления биосферы этой диссиметрией не обладают. Ее нет, как 1 2 показал Кюри ни для магнитного, ни для электрического поля. Человек—не проводя через организмы—создает диссимметрические структуры химическим синтезом. Однако до сих пор ему не удалось создать диссимметрической среды, аналогичной той, которая находится внутри орга­ низмов. Часто указывают на лучистую среду (поляризованную), им в лабо­ ратории создаваемую, правую или левую; в этой области идут интересней­ шие опыты. Но эта симметричная среда отлична от среды жизни: в право­ вращающем, /поляризованном лучистом, поле, например, не могут возникать левые явления, как это имеет место в среде, живым занятой. Согласно принципу Кюри деятельность человека является диссимметричной причиной и создание им диссийметричной среды, отвечающей жизни, явилось бы Фактом нормальным. Вне земли — в Космосе — есть указания на вероятное нахождение диссимметрических явлений. И уже X Пастер искал причин появления диссимме'фического явления—-в Космосе, в явлениях вне планеты. На вероятное нахождение диссимметрических явлений в Космосе' ука­ зывает, например, спиральная Форма туманностей и некоторых звездных собраний. Если действительно правые спирали в туманностях резко пре­ обладают, как это видно по многим Фотографиям, или же в разных частях Вселенной сосредотачиваются в одних левые а в других правые спиральные туманности—существование диссимметрических пространств в Космосе окажется больше чем вероятностью. Эта диссимметрия, иовидимому, анало­ гична той, которая наблюдается в пространстве, занятом жизнью—т. е. обладает энантиоморфными векторами (resp. только осями простой симмет­ рии), причем оба—и правый и левый — могут в ней существовать, но не в равном числе и правые господствуют чаще. 3 1 Р. Curie. Oeuvres. P. 1908. Возможно — в пределах нам известного — их образование в отраженных излучениях (например световых лучей от водных поверхностей) частью эллиптически поляризованных. Явление не изучено. Очевидно существуют разные типы диссимметрии. Явление это и теоретически не изу­ чено в достаточной степени. Я не могу здесь его касаться и надеюсь вернуться к обсуждению этого явления в другом месте. Отмечу, что «диссимметрия» пространства, охваченного правыми (или левыми) излучениями, например правым? Na светом, отлична от энантиоморфной диссим­ метрии жизни, ибо в ней невозможны левые энантиоморФные явления. При точном употребле2 8 ОБ У С Л О В И Я Х ПОЯВЛЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ 643 Возможно, что наша планета не имея диссимметричных явленш помимо жизни в биосФере, проходя через- области, ими обладающие, Космоса может в той или иной стадии своей истории войти в область правой диссимметрии этого рода т. е. может стать в условия правого диссимметрического поля, в котором может зародиться жизнь. Конечно, его существование отнюдь не вызывает зарождения жизни, но его отсутствие этот процесс исключает. ' 7 Диссимметрия среды на земной поверхности в момент появления жизни имеет значение, конечно, только в том случае, если жизнь создана на земле, а не пришла в нее из космических пространств. Другое условие, на котором я .хочу сейчас остановиться, касается обоих мыслимых Форм появления жизни—и ее земного и ее космического происхождения. , Жизнь и все живые организмы являются неразрывной, закономерной частью биосферы. Сама биосфера не является случайным образованием— она есть определенный механизм—устойчивая динамическая с и с т е м а равновесие, установившееся в основных чертах своих с самого своего начала, т. е. с начала или со средины архейской эры, с археозоя, неизменно действующее в течение 1.5—2 миллиардов лет. В биосФере можно отличить два типа составляющего ее вещества— с одной стороны, косное вещество, с другой—живое. Косное вещество, состоящее в конце концов из минералов, остается в своих морфологических проявлениях—т. е. по своему химическому составу и Физическому состоя­ нию— неизменным. Одни и те же минералы строили его в альгонкской эре и раньше, строят и теперь. Нет новых минералов, появившихся в земной коре в течение геологического времени, если не считать ими созданий чело­ веческой техники. 1 нии терминов эти энантиоморФные среды должны быть отделены от диссимметрии : симмет­ рия здесь не нарушена. 1 Косная материя биосферы начинает резко меняться с появлением цивилизованного человечества. Появляются новые небывалые в ней тела (например металлический алюминий и его сплавы) и меняются их количества (например резкое увеличение количества металличе­ ских железа или меди). Процесс изменения идет со все увеличивающимся темпом. О значении человека см. Вернадский. Очерки и речи. I. П. 1922, стр. 56 сл.; также: Опыт описат. минер. I, СПб. 1908-^1914, П, 1922. В.меньшей степени влияние жизни сказывалось и раньше в биогенных минералах. В. M . ВЕРНАДСКИЙ 644 Иное явление представляет другая составная часть б и о с Ф е р ы — живое вещество, вечно, в целом и в отдельных своих Формах, меняющееся в эволюционном процессе. Это живое вещество является носителем свобод­ ной энергии в геохимических процессах биосферы, ее активной составной частью. Его неизменные Формы, как некоторые виды (однородные живые вещества) радиолярий неизменные с альгонкской эры или Lingula с кембрий­ ской, являются исключением. Они существуют в неизменном строении около миллиарда лет. Все остальные за это время коренным образом изме­ нились, эволюционировали. Живой мир биосферы палеозоя и живой.мир биосФеры нашего времени резко различны, мир косной материи один и тот же. Как уже указывалось, жизнь для нас • научно известна только как закономерная часть биосФеры: жизнь вне биосФеры не существует — есть нереальная абстракция. : Г о в о р я о появлейін на нашей планете ж и з н и — м ы в действи­ тельности говорим только об образовании на ней биосферы. Сохранение: неизменным косной материи—минералов-—биосферы может иметь место только при условии, что теснейшим образом с ними связанная в биосфере жизнь в некоторых определенных свои?: чертах— тоже остается неизменной. Она, меняясь по Форме составляющих ее тел, должна в среднем эффекте остаться неизменной, как и связанная с ней косная материя, быть неизменной в тех своих проявлениях, которые свя­ заны с образованием минералов : в среднем количественном химическом своем составе и в средней своей массе. Она неизменно должна была соста­ влять одну и ту же определенную долю массы' биосФеры. Ибо только при этом условии не нарушается химический характер того грандиозного явле­ ния, в котором выражается в биосФере химическое действие жизни— и которое мы называем корой выветривания. Только при этом остаются неизменными по составу и по взаимным соотношениям (парагенезису) в гео­ логическом времени минералы, образующиеся в биосфере, минералы вадозные. 1 2 1 Очевидно все время вопрос идет о сохранении неизменных средних в том равновесии, каким является биосФера. Числовые колебания' состава и массы живого вещества около неизменного среднего должны непрерывно наблюдаться. Дальнейшее изучение может указать нам, действительно ли среднее так неподвижно, как это сейчас кажется. термине см. В. Вернадский. История минералов земной коры. I, П. 1923. Очерки геохимии. Л. 1927, 62. 2 0 6 э т о м ОБ УСЛОВИЯХ ПОЯВЛЕНИЯ ЖИЗНИ. НА ЗЕМЛЕ Следовательно с самого начала б и о с Ф е р ы — ж и з н ь в нее входящая — должна была быть уже сложным телом, а не однородным веществом, "так как без жизни не могла бы создаться кора выветривания (неразрывная часть механизма биосФеры), а связанные с этим проявления жизнн — ее геохимические Функции — по разнообразию и сложности не могут быть уделом одной какой-нибудь видовой Формы жизни. Они на всем про­ тяжении геологической истории и посейчас в окружающей нас. природе. неизменно распределены между разными Формами жизни. 1 В химической структуре биосФеры мы имеем .дело с живой природой, в целом, а не с отдельными видами. Среди миллионов видов нет Ш одного, который мог бы исполнять один все геохимические Функции жизни, которые существуют з биосфере изна^чала.' Следовательно^ изначала морфологический состав живой природы в биосФере должен был быть сложным. Функции жизни в биосфере—био­ геохимические Функции—-неизменны в течение геологического времени и ; ни одна из них не появилась вновь в ходе геологического времени. Они. непрерывно существуют одновременно. Можно выделить следующие геохимические Функции жизни в б ю СФере — б и о г е о х и м и ч е с к и е Ф у н к ц и и б и о с Ф е р ы (таблица 1). Табл и да 1 БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ БИОСФЕРЫ 1. Газовая Функция. Я уже давно и не раз указывал і на замечательную черту в строении земли, что все газы биосФерытеснейшим образом связаны с жизнью, создаются биогенным путем и им же изменяются. Хотя можно различить здесь ряд отдельных химических Функций, что мною и делается дальше, в общем эффект жизни в газовом режиме биосФеры так велик, что всю совокуп­ ность газовых реакций живых веществ правильно выде­ лить в единое целое, как самостоятельную Фунцкию, важную часть газового режима планеты: N — 0 — С0 — СН — Н — NH — H S • Все организмы. 2. Кислородная Функция: . образование свободного кислорода (из С0 и Н 0 , может быть нитратов и т. п.) . ХлорОФИльные растения. 2 2 4 2 8 2 2 2 2 2 1 В. Вернадский. Очерки и речи (1922) стр. 90; его же, Ист. мин. земн. коры. Л. 1927,1,2, стр. 216. 2 Все другие синтезы свободного кислорода в биосфере отходят на второй план. Доклад мой об этом в Академии в 1930 г. будет напечатан в Трудах Биогеох. лаборатории. В. I L ВЕРНАДСКИЙ 646 3. О к и с л и т е л ь н а я Функция: окисление более бедных кислородом соединений FeCOg. MnCOg, солеи N0 , ди2 тионатов, H S.N ,S и т. п. Эта реакция повидимому имеет место для всех соединений элементов, способных в био­ сфере давать несколько стадий кислородных соедине­ ний— т. е. для Fe, Mil, S, Se. Cu, is, С, НД . . . . . . Бактерии, большей частью, авто2 2 троФные. 4. К ал ь ц и e в а я Ф у н-к ц и я — выделение кальция в виде чистых солей — (простых и сложных) — углекислых, щ а ­ велевокислых, Ф О С Ф О Р Н О К И С Л Ы Х (апатитов) и т. п. . . . Водоросли (хлороФильные), бак­ терии, мхи (хлороФильньге), одноклеточные животные орга­ низмы (корненожки, частью радиолярии); позвоночные; вод­ ные — главным образом мор­ ские—организмы, образующие кальциевые скелеты (рако­ образные, моллюски, эхинодер- мата, кораллы, гидроиды, брахиоподы, мшанки, позвоноч­ ные и т. п.). 5. Восстановительная Ф у н к гг, и я — резко выражена для сульфатов —- создание H S, FeS и повидимому дру­ 2 1 2 2 гих сернистых металлов (ZuS, CiiS и т. и.), частию не­ посредственно, частию через биогенный Н Н Бактерии. 6. Концентрационная функция — скоплсние отдельных ^элементов из их рассеяния в окружающей среде. Это характерно для углерода, основного био-элемента и для очень многих других элементов. По мере изучения геохимических процессов значение жизни в этих про­ цессах все увеличивается. Мы имеем здесь ряд отдел ьных видов организмов, в одних из которых в общей массе живого вещества менее обычные элементы составляют больше 1% веса живого организма (напр. Si, Fe, К и т. д.) — кремневые, железные, калиевые и т. д. орга­ низмы; в других организациях, количество указанных элементов больше среднего содержания их в биосФере (организмы данным элементом богатые). Эти явления известны для С, Ca, N, Fe, Ми, Cu, Ва, Яг, T, V, К, 3№а. S i . . . • , . . Организмы животные к расти­ тельные разных семейств — одноклеточные и многоклеточ2 8 7. Функция сгорания органических соединений — разложение их с выделением Н 0, С 0 и N Эту Функцию выполняют глав­ ным образом бактерии. 2 2 2 1 Сверх того возможно для Р, У, Cr, Ni, Со, As, Sb, PI, J, Bi, U, Ti. Для металлических сульфидов очень вероятно. 3 В. Вернадский. Хим. состав жив. вещ. II. 1922; Reyue générale des sciences. P. 2 О Б УСЛОВИЯХ ПОЯВЛЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ 647 8: Ф у н к ц и я в о с с т а н о в и т е л ь н о г о р а з л о ж е н и я ор­ г а н и ч е с к и х с о е д и н е н и й , дающая H S , СН Н - Бактерии. 9. Ф у н к ц и я м е т а б о л и з м а и д ы х а н и я организмов,свя­ занная с поглощением 0 и Н 0 , с выделением С 0 , с ми- * грацией органических элементов . . . . . . , . , . . Все организмы. 2 и т 4? 2 п 2 2 2 Если- принять во внимание чрезвычайно быстрое размножение орга­ низмов, те газообразные процессы, которые связаны с выделением газов, в том числе дыхание — один из главных источников С 0 — химическое зна­ чение жизни в биосФере — в связи с указанными Функциями станет я с н ы м . Оно проявляется еще резче благодаря непрерывному выделению таких чрезвычайно активных в биосФере тел, как свободный кислород, углекислота, вода и сероводород, для которых сейчас известны сотни реакций, связанные с их воздействием на мертвую, инертную, составную часть биосферы. При рассмотрении этой таблицы, бросается в глаза, 1) что все без исключения геохимические Ф у н к ц и и живого вещества в биосфере могут быть исполнены простейшими' одноклеточными организ­ мами, 2) что невозможен организм, который мог бы один исполнять все эти геохимические Функции, и в 3) что в ходе геологиче|кого времени про­ исходила, смена разных организмов, замещавших друг друга в исполнении данной Функции без изменения самой Функции. . Лишь со времени выступления в биосфере цивилизованного человече­ ства один организм оказался способным одновременно в ы з ы в а т ь разнообраз­ ные химические процессы—но он достигает этого разумом і техникой, а не Ф и з и о л о г и ч е с к о й работой своего организма. 2 1 • 8 • Вывод о необходимости одновременной чрезвычайно р а з н о ­ образной геохимической Ф у н к ц и и в биосфере представителей жизни — является основным условием, определяющим характер ее появления. Каково бы это появление н и было — оно должно быть представлено сложным телом—не совокупностью неделимых одного вида, а совокупно­ стью многих видов, морфологически принадлежащих к разным 1 W. Vernadsky. La Biosphère. P., 1930 (по-русски: Биосфера, 1926). Geochemie. L. 1930 (по-русски 1927); Я. Самойлов. Биолиты. Д. 1929. 648 В . И. ВЕРНАДСКИЙ резко разделенным классам организмов или же гипотетической, особом, отличной от видов, неизвестной нам Ф о р м о й живого вещества. ' Возможность полного осуществления всех геохимических Функций организмов в биосфере одноклеточными организмами делает вероятным, что таково было первое появление жизни. Ибо мы можем сейчас уже просле­ дить создание эволюционным путем более сложных организмов из более простых предков. Если бы химический состав простейших организмов, •отвечающих геохимическим Ф у н к ц и я м жизни был нам известен и мы смогли бы количественно учесть значение в механизме биосферы каждой биогеохимической Функции—мы бы имели представление о том химическом составе живого вещества, который неуклонно должен был существовать в б и о с Ф е р е с ее начала и который не может быть изменен во время эволюционного процесса. Таким образом, первое появление жизни при создании б и о с Ф е р ы должно было произойти не в виде появления одного какого-нибудь вида организма— а в виде их совокупности, отвечающей геохимическим Функциям жизни. Должны были сразу появиться биоценозы. При допущении абиогенеза на земле (при сохранении принципа Реди— т. е. в условиях, указанных выше, (§ 2) путем абиогенеза должна была создаться или сразу совокупность одноклеточных организмов разных био­ геохимических Функций или, начавшись с одной простейшей Ф о р м ы , ее раз­ дробление н а Формы разных геохимических Функций должно было произойти нам неизвестным путем чрезвычайно быстро — вне эволюционного порядка. Дело в том, что эволюционный процесс, какую бы Ф о р м у его мы ни взяли, всегда идет у ж е внутри биосферы, т. е. в Ж И В О Й готовой природе. Логически заключать отсюда об изменениях Ф о р м организмов путем эволюции вне живой природы, как часто это делают — будет логической ошибкой, недопустимой экстраполяцией. Все без исключения теории эволюции рассматривают идущий процесс в пределах готовой живой природы. Это ясно для дарвинизма и связанных с ним представлений. Борьба за существование — положение Мальтуса, внесенное Уоллесом и Дарвином в их построения — или идея солидарности (Кесслер, Кропоткин) одинаково допускают изменение видовых Форм только в пределах и при участии комплексов живых существ. Но больше того — течения исходящие от Я$ОФФруа Сент-Илера и Ламарка, придающие огромное значение изменению среды, т. е. биосферы для изменения видов, тоже связаны теснейшим образом с живой природой. ОБ УСЛОВИЯХ ПОЯВЛЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ 649 Ибо в биосфере изменяется главным образом живое вещество и все процессы с ним связанные.\ Остов косной материи —вне биогенной, ея часта— остается неизменным. Это касается не только твердых, но и жидких и газо­ образных соединений. Это касается и таких представлений, как недавно выставленная И . Вальтером гипотеза об изменении морской жизни в связи с ' изменением в ходе геологического времени Физико-химического состава ее среды—воды океана. Главное изменение в воде океана несомненно б ы л о в ее живой, шире в ее биогенной части. Я оставляю в стороне вопрос о том, насколько идеи Вальтера правильны и м о ж н о ли говорить об изменении состава моря, в едином, определенном направлении в течение хода геологического времени, например, в Форме увеличения концентрации состава м о р с к о й в о д ы , как это допускает Вальтер./Факты этого не указывают. 1 Но известное изменение—колебание состава—в таком с л о ж н о м равно­ весии, какое * представляет морская вода,- конечно, должно • было б ы т ь , раз с а м а я активная ее часть — морская жизнь неизменно и непрерывно м е н я л а с ь . Во всяком случае все эти изменения—следовательно и процесс эволюции — не м о г у т быть прилагаемы к тому первичному разнородному живому веществу, которое, принесенное ли из космических пространств или же созданное абиогенезом вне б и о с Ф е р ы , тогда не существовавшей, впервые сделало возможным самый процесс эволюции в и д о в . Поэтому же оба представления — и моноФилитическое и П О Л И Ф И Л И Т И ческое—могут иметь место в эволюционных построениях, хотя второе как-будто больше отвечает указанным здесь возможностям. Исходное первичное живое вещество должно было изменяться вне тех законов эволюции, которые м ы выводим из изучения морфологических Форм, создавшихся в пределах живого вещества. Вероятно, основным Фактором такого изменения являлись геохими­ ческие Ф у н к ц и и жизни. Это был, д о л ж н о быть, комплекс одноклеточных и бактериальных Форм. Одним из важных свойств такого комплекса является чрезвычайная быстрота размножения. Величина ѵ—скорость передачи ярзни достигает 2 1 X Walther. Leopoldina. Berichte d. Kaiserl. Leopold. Deutsch. Akad. d. Naturf. zu Halle, 1929, Bd. Y, 34. 2 О величине v см. В. Вернадский. Биосфера. Л. 1926, стр. 41; ИАН, 1926, стр. 713, 728; 1927, 241; Zentralbl. f. Mineralogie S. 1928, 592. В . И . ВЕРНАДСКИЙ 650 здесь тысяч і десятков тысяч сантиметров в секунду: в немного дней жизнь могла охватить всю поверхность планеты: образовать биосферу и дать начало процессу эволюции ж его закономерностям, связанному с взаимодей­ ствием — в пределах биосФеры — органических Ф о р м . Создание биосФеры — ее начало — было и моментом начала процесса эволюции, создания этим путем морфологически различных наследственных рядов. 9 Повидимому, сейчас можно сделать попытку установить, в какое геоло­ гическое время могло это произойти,' т. е. когда образовалась биосфера. В геологических науках сейчас идет интенсивная работа мысли — пересматриваются и создаются основные понятия и понимания. Среди таких основных геологических проблем две выходят из круга обычных геологических явлений, в том, числе и из области столь захваты­ вающих сейчас геологическую мысль больших проблем тектоники. Эти два вопроса—вопрос об образовании Луны и вопрос об образо­ вании Тихого океана или, вернее, образовании своеобразной диссимметрии в строении земной коры. Эта диссимметрия открывается нам все глубже и глубже по мере того, как мы углубляемся в изучение современного и прошлых явлений. Диссимметрия земной коры выражается на земной поверхности в различном распределении суши и моря и в том, что это поверх­ ностное распределение в действительности теснейшим образом связано с глу­ боким строением земной коры. Для значительной преобладающей части океана, под ним отсутствуют земные оболочки: стратисфера, метаморфи­ ческая и значительная часть оболочки гранитной. Больше того, диссиммет­ рия передается и в тропосферу. 1 Диссимметрия земной коры может получить объяснение, если связать ее с образованием Луны из Земли, допустить, что она произошла в это исключительное и единственное, величайшее по силе потрясение, которое пережила наша планета. Если я решаюсь конкретно касаться этой космогонической гипотезы^ переходящей сейчас в научную теорию, то делаю это потому, что она сейчас конкретно входит в область научных явлений и может быть проверена. 1 См. W. Vernadsky. Geochemie. L. 1930, pp. 280, 306. ОБ УСЛОВИЯХ ПОЯВЛЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ 651 До сих пор она оставалась почти вне геологической мысли. Сейчас, мне кажется, геолог не может ее оставлять без внимания. Ибо, с одной стороны, такое представление об истории Земли и Луны единственное, которое выдерживается сейчас в том новом подъеме космогонической работы, который мы теперь переживаем, и, во-вторых, те силы, которые для этого принимаются во внимание и которые связаны с приливами и отливами пред­ ставляют реальный Факт, С ними мы должны считаться и для современных явлений и должны считаться еще более когда касаемся времен, в которые зарождалась наша планетная система и в частности система Земля—Луна. 1 Если Луна образовалась из Земли — из верхней е е части—-может ли геолог сейчас оставлять этот Факт/без внимания, не. искать его проявления в изучаемых им. явлениях? Он мог это делать еще недавно, когда казалось, образование Луны из Земли произошло в далекие догеологические времена. Он не может это делать теперь. Ибо древность тех геологических явлений, которые он конкретно изучает, например в . архейской эре, исчисляется количеством лет, порядок которых отвечает той же декаде,—1 0 Лет, которая отвечает существованию нашей планетной системы. Воз­ раст самого древнего минерала (архейской эры), измеренный на основании явлений радиоактивности близок 2 х 1 0 лет.; предельная длительность солнечной системы—5 х 1 0 лет. Геолог сейчас изучает явления, кото­ рые много древнее тех пегматитовых жил, возраст, которых ему известен. Луна отделилась от Земли не в самом начале создания солнечной системы. Время е е образования—отрыва от Земли—входит таким образом в пределы геологического времени. Геолог не может не считаться с этими Фактом. Но сверх того уже и астрономы пытаются связать время образования Луны с геологическим временем, с геологическими процессами. Развивая дальше и уточняя основные в этой области работы Д . Дарвина,* Р . Швиннер , приняв во внимание на ряду с приливной волной явление дрожания планеты и явление резонанса, связал отрыв Луны с ходом геологической истории — с периодами усиления тектонических процессов в частности. Два вывода 9 9 9 2 3 5 1 См. J. Jeans. Astronomy a. cosmogony. С. 1928, р. 398. 2 Ср. например последнюю сводку: О. Hahn. Die Naturwissenschaften. В. 1930 j G. v. Hevesy. Science. 72. N. Y. 1930. p. 514. 3 J. Jeans, 1. c. 4 Д. Дарвин. Приливы. Пер. с англ. s R. Schwinner, 1. с. И М Е Н , imi 43 652 В. И. ВЕРНАДСКИЙ Р. Швнннера обращают сейчас на себя наше внимание. Во-первых, Швиннер устанавливает возможность, что выделение Луны могло произойти в лаврентьевскую эпоху и что изучение пород этой эпохи дает возможность отличать их от других архейских отложений» И, во-вторых, он делает чрезвычайно вероятным, что после отрыва Луны чрезвычайно быстро уста­ новились те же самые, в общем неизмененные, климатические условия, которые существуют и ныне на земной поверхности и определяют .непре­ рывное существование в ней жизни. Другими словами, с этого времени •образовалась биосфера. Исходя из такого образования биосферы, неизменной в основных чер­ тах после величайшего потрясения, пережитого нашей планетой, оказы­ вается возможным, что'как раз в это время на нашей планете могли некорое время существовать условия диссимметрии характерной для жизни. Ибо отделение Луны было связано со спиральным—вихревым — движением земного вещества (должно быть, правым), вторично не повторявшимся. Одно из условий — диссимметрическая причина, необходимая согласно принципу Кюри (§ 6) могла в это время существовать на поверхности нашей планеты. Одно из условий абиогенеза могло иметь место. Начало биосферы (и появления жизни), создания Тихоокеанской впа­ дины (и диссимметрии земной коры) и образования земного спутника—еовпа дают—как события геологически одновременные и генетически, возможно, связанные... 10 Все такого рода предположения имеют значение в науке, во-первых, только тогда, когда они могут быть научно проверяемы — когда они ставят проблемы, доступные научной проверке. И , во-вторых, когда они одновременно с этим ставят в связь явления, которые раньше казались случайными и независимыми. Это мы имеем в данном случае. Ибо ставится проблема изучения пород лаврентьевской системы с точки зрения проявления в них процессов вывет­ ривания. Процессы метаморфизма должны в них быть отличными, так как исходные тела были иные, чем для верхнеархейских слоев например. Полу­ чается зависимость между всеми тектонически активными периодами в исто­ рии земли, являющимися периодами затухания исходного потрясения — образования земного спутника из земного вещества (вначале в Форме двой- ОБ УСЛОВИЯХ ПОЯВЛЕНИЯ ЖИЗНИ Н А ЗЕМЛЕ 653 ной звезды). Объем Тихоокеанской впадины, меньший чем объем Луны, не противоречит такому генезису, так как это явление одного порядка (объем Луны — около 5.0 х 10 км , объем Тихого Океана—1.3 х Ю км ). Дальнейшее геологическое изучение покажет, насколько представление об единовременности создания биосФеры (появление жизни абиогенезом и л извне и начала процесса эволюции видов), образования Тихого Океана (диссимметрии земной коры) и создания Луны соответствует действитель­ ности— есть начало той планеты, которую мы изучаем и основные черты которой с тех пор недвижны. Также недвижны, как недвижны механизмы солнечной и звездных систем, т. е. недвижны в пределах, в которых научно •работает сейчас человеческая мысль. 9 3 9 43* 3