Под знаком космоса
В главе об эволюции Земли и жизни мы видели, что развитие жизни на нашей планете неразрывно связано с этапами развития Земли как планеты, что каждой коренной перестройке земного шара отвечала соответствующая перестройка форм и преобладающего типа жизни. Однако эволюция органического мира Земли никогда не была изолированным от космоса процессом. Если солнечные ритмы, по-видимому, отразились в ритме жизни, а возможно, и в ритме геологических процессов, если излучение Солнца влияет на движение всей Земли в целом, отражаясь в скорости вращения Земли и движения ее полюсов, то тем более «дыхание космоса» должно было как-то сказаться на ходе эволюции биосферы. «Твари Земли, — писал В.И. Вернадский, — являются созданием сложного космического процесса, необходимой и закономерной частью стройного космического механизма…» [29].
Прежде всего само гравитационное поле Земли, в обстановке которого возникла и развивалась жизнь, отразилось в строении и функционировании земных организмов. Впервые идеи о роли гравитации в биологии были высказаны в 1882 г. К.Э. Циолковским. В статье «Биология карликов и великанов» он писал: «Снова возникает вопрос: почему в процессе эволюции человек не превратился в лилипута, если так велики выгоды малых размеров? Во-первых, абсолютная сила органов у больших существ все-таки больше, и в борьбе их с малыми последним приходится плохо. Во-вторых, умственные способности у больших существ все же преобладают. Это прибавляет победные шансы в борьбе. Будь иная сила тяжести на нашей планете, и размер наиболее совершенных людей, как, впрочем, и всех других существ, изменился бы… На Марсе, Меркурии и других маленьких планетах и спутниках можно бы ожидать большего роста сухопутных животных и сильнейшего развития мозга, если бы не препятствовали другие неблагоприятные условия»[30].
Эта идея о гравитации как важном факторе эволюции с большим трудом пробивала себе дорогу в науке. Лишь в 1960 г. была опубликована обстоятельная монография В.Я. Бровара[31], где на примере сельскохозяйственных животных анализируется связь строения их тела и гравитации. По мнению В.Я. Бровара, масса животного как механическая система не изолирована, она зависит от масс других тел, и в первую очередь, конечно, от массы нашей планеты. Сила тяжести, несомненно, влияет на возникновение и изменение многочисленных структурных и функциональных биологических особенностей любого живого существа нашей планеты.
Не только в работе самого В.Я. Бровара, но и в трудах советского биолога профессора П.А. Коржуева связь гравитации и эволюции показана на конкретных примерах[32]. Так, например, в эпоху появления первых наземных животных природа поставила естественный эксперимент. Из водной среды, где тяготение ослаблено (точнее, вес уменьшен), животные перешли на сушу, в условия воздушной среды и максимального проявления гравитационного поля. Это вызвало перестройку всего их организма, и в первую очередь способов дыхания и передвижения. Когда некоторые группы млекопитающих (китообразные и др.) вернулись к водному образу жизни, т. е. перешли в условия уменьшенного веса, это сказалось и на их морфологии, и на физиологии.
У позвоночных животных в преодолении гравитации основная роль принадлежит скелету. Он обеспечивает механическую прочность организма и уровень его энергетических затрат. Но главное приспособление к новой среде при выходе позвоночных на сушу — образование в костях костного мозга, очага синтеза гемоглобина. Почему синтез гемоглобина в прежних органах (селезенка, почки), пригодных для обитателей морей, при выходе их на сушу был заменен синтезом в костном мозгу? В воде вес животного меньше, чем на суше, а в земных условиях животное должно не только передвигаться, но и поддерживать тяжесть своего тела, т. е. преодолевать гравитацию, что требует гораздо больших затрат энергии. Такие затраты не могли обеспечить почки и селезенка, но вполне обеспечил их костный мозг. Отсюда следует, что чем более активно наземное позвоночное животное, тем больше у него должно быть костного мозга и тем тяжелее скелет.
30
Циолковский К.Э. Биология карликов и великанов. — В кн.: Путь к звездам. — М.: Наука, 1960, стр. 315, 316.