С легкой руки русского геолога В. Вернадского многообразие жизненных форм на Земле принято называть Живым веществом. «Живое вещество» есть совокупность живых организмов»[10]. Живые организмы без пропусков заполняют всю поверхность планеты. Размножением, питанием и дыханием они создают определённое давление на среду, меняют течение всех химических реакций, участвуют в круговороте всех химических элементов. Они выполняют в биосфере строго определённые биогеохимические функции для поддержания жизни на Земле.
Интерес Вернадского к живому веществу профессионален, как геолог он не мог не отметить роль, которую играло и играет это вещество в создании тех или иных пластов земной коры и тех или иных газовых составляющих в атмосфере планеты, что позволило ему в ретроспективе говорить о неумолимости и последовательности процессов образования биосферы (сферы жизни) и ноосферы (сферы разума) на Земле. Но суждения его – суть фиксация происходящих событий, их следствий, но не объяснение их первопричин, которые нас интересуют в первую очередь. И потому не общие рассуждения о живом веществе, как совокупности живых организмов станут предметами нашего внимания, но другие обстоятельства, которые мы в начале главы отметили: ограниченное число составных элементов в любом живом организме от инфузории до человека и четкое взаимодействие этих элементов между собой.
Накопленный биологическими науками материал подводит нас к пониманию того, что в основе всех без исключения живых организмов находится определенная организация или построение вещества. «Жизнь можно определить как активное, идущее с затратой полученной извне энергии поддержание и самовоспроизведение специфической структуры.»[11].
Мы не можем сказать, что это строго определенная структура или организация вещества, так как для ее отдельных представителей есть различия, которые наглядно выражаются, например, в виде способов питания[12], или выполнения тех или иных конкретных функций в многоклеточном организме, но число составных элементов, играющих ведущую роль в функционировании этих систем, и сам способ поддержания их постоянства, принцип функционирования одни и те же.
Этот принцип функционирования основан на том, что упомянутая структура представляет собой систему, состоящую из крупных химических молекул, не зря названных органическими. Из курса школьной химии нам известно, что органические молекулы обладают свободными химическими связями, которые в силу своей физической природы требуют заполнения, причем по достижении некоего предела заполнения они разрушаются. В процессе геохимической эволюции на Земле выработалась такая совокупность этих молекул и такое взаимодействие между ними, которое позволяло сохранять единство системы этих молекул, поддерживаемое за счет притока необходимых химических веществ и энергии из окружающей среды и разрушаемое таким образом, что останки системы повторяли «родителей» – структуру и процессы.
Эта система состоит из ограниченного числа молекул. «Биохимически вся современная жизнь во всех ее проявлениях очень однообразна: она основана на нуклеиновых кислотах, белках, углеводах и жирах, а также на некоторых менее распространенных соединениях, например фосфорных эфирах. Эти соединения могут быть очень разнообразны в деталях, но все они взаимосвязаны и являются продуктами небольшого числа основных биохимических реакций.
Биохимическое единство, – одно из главнейших характерных свойств современной жизни. Все растения, все животные, морские или наземные, от планктонных форм до кита, от вируса до слона, аэробы и анаэробы, словом, все формы жизни основаны на поразительно небольшом наборе главных органических соединений».[13]
Упоминать о тех соединениях, из которых построены живые организмы, все эти белки, полисахариды, липиды и нуклеиновые кислоты, значит затруднять повествование, и вряд ли у специалистов в этой области вызовет какое-либо возражение именно ограниченное число самих химических элементов и не столь уж значительно число взаимодействий между ними, лежащих в основании жизни.
Здесь, пожалуй, следует сделать некоторое отступление. Задача этой книги состоит не в том, чтобы предложить новые факты, открыть неведомое, расширить горизонты знаний, но, напротив, сквозь немыслимые нагромождения фактов и знаний об окружающей нас действительности – плода бесчисленного множества современных наук – добраться до первозданной сути вещей и изложить эту суть простыми и ясными словами. Чтобы снять одно за другим напластования теорий и мнений, отрешится от псевдозадумчивого мудрствования, предать забвению глубокомысленные термины и обозначения. Блеск эрудиции нам не помощник, но скорее совратит нас с нашего пути. И если где-то и как-то автор не так применит тот или иной научный термин, избегать которого, собственно, наша задача, или выразит не вполне точно и конкретно свою мысль, то не след придираться к нему хотя бы по той причине, что большинство из нас знают очень многое о очень малом, здесь же предпринята одна из редчайших попыток понять малое о многом. Попытка свести воедино великое множество знаний, неизбежно теряя, упуская из виду и упрощая многие из них. Эта попытка вряд ли может быть совершенной, хотя бы в силу наивности автора, ищущего простые ответы на простые вопросы, но она, требуя опровержения, тем самым, возможно, подвигнет нас на действительное понимание себя.
Кроме ограниченности числа физических (химия все-таки относится к миру мертвой или физической материи) элементов, которые являются основанием жизни, необходимо четко уяснить следующее обстоятельство, вне которого жизни нет – речь идет не просто о совокупности молекул, но о совокупности функционирующей. Совокупности, устойчивость которой обеспечивается только тем, что она работает. Само по себе соединение любых других молекул мертво, как мертв сложенный карточный домик, где все части занимают определенное место и кроме архитектурного никакого другого интереса не представляют. Уникальность этому редчайшему собранию определенных молекул придает движение его частей, которое постоянно забирает из внешней среды те или иные химические элементы, перерабатывает их внутри себя и выделяет наружу ненужные остатки. Система не может остановиться в своем неуемном потреблении извне вещества и энергии, ибо сразу же распадется. Она безмерно неустойчива, как канатоходец, идущий по натянутому и вечно вибрирующему канату, где он с трудом удерживает равновесие, и вынужден идти, чтобы не упасть, ибо на месте не устоит.
Это объединение молекул также можно уподобить современному супермаркету, на полках которого постоянно должно быть определенное количество продуктов, одежды, аппаратуры. В течение дня эти продукты, одежда, аппаратура сметаются прожорливыми представителями рода человеческого, особенно в дни рождественских скидок, ночью вновь пополняются, и днем снова исчезают. Так и живое образование: подобно полкам супермаркета оно должно всегда обладать белками, сахарами, углеводами, получать и терять их, но отличие его от нашего примера в том, что оно должно накапливать свои запасы, чтобы образовать в дальнейшем два подобных супермаркета.[14]
Речь идет о системе молекул, которая, система, может быть, только если она функционирует. Это камень может лежать, и с ним ничего не будет, это вода может стоять в луже и оставаться водой, живой может быть только система из неживых элементов, находящаяся в постоянном притоке вещества и энергии извне. Дождь может быть только падающими каплями воды, жизнь может быть только работающей системой химических молекул.