В основном нас будут интересовать те вещества, из которых построены все живые существа — от простейших до позвоночных млекопитающих. Тела всех животных, растений и наипростейших существ — бактерий — построены из органических веществ. Чем отличаются эти вещества от неорганических? Они отличаются прежде всего тем, что в основе всех этих веществ, входящих в состав тела животных и растений, лежит элемент углерод. В этом очень легко убедиться — стоит только материалы растительного или животного происхождения подвергнуть сильному нагреванию, которое вызовет их разложение: при отсутствии воздуха они будут обугливаться. Возьмем ли мы дерево, бумагу, шерсть, кожу, жир, крахмал, мясо — все это будет обугливаться при нагревании до высоких температур, свидетельствуя, что в остове этих материалов лежит углерод.
Но если мы возьмем неорганические материалы — металлы, стекло, любой камень, — то сколько бы мы их ни нагревали, обугливаться они не будут. Таким образом, в основе того материала, из которого построена живая плоть, в основе органических веществ лежит элемент углерод. Поэтому для того, чтобы понять происхождение жизни, нам нужно проследить историю этого элемента. Нужно сказать, что углерод присутствует не только у нас на Земле и даже не только на нашем Солнце. При помощи особого прибора, разлагающего свет, так называемого спектроскопа, мы можем обнаружить присутствие этого элемента на любой звезде.
Таким образом, можно при помощи спектроскопа анализировать состав звезд почти так же, как если бы они были у нас в лаборатории. Но поверхность звезд имеет чрезвычайно высокую температуру, которая достигает у некоторых величины в 27 000°. Совершенно ясно, что при таких температурах не могут существовать не только никакие живые существа, но вообще какие-либо химические соединения. Вся материя при этих условиях находится в виде мельчайших раздробленных частичек, в виде беспорядочно носящихся атомов. Частички углерода тоже не могут при такой исключительно высокой температуре соединяться с другими какими-нибудь частичками. Они все разрознены и находятся в беспорядочном движении. В таком состоянии находится углерод в атмосфере наиболее горячих звезд. Но, изучая пути постепенного развития (эволюции) звезд, мы находим такие светила, температура поверхности которых равна 12 000°.
На таких звездах мы уже можем обнаружить первые химические соединения. В частности, здесь присутствуют соединения углерода с водородом — с тем элементом, который входит в состав воды. Наше Солнце является звездой, температура поверхности которой равна в среднем 6000°, то есть оно по сравнению с наиболее горячими звездами является уже Несколько остывшим светилом. В атмосфере нашего Солнца мы можем установить присутствие целого ряда соединений углерода. Углерод уже начинает вступать в соединение с другими элементами: с водородом, азотом, а кроме того, в атмосфере Солнца мы обнаруживаем и такого рода соединения, где отдельные атомы углерода начинают соединяться между собой.
Наша Земля возникла когда-то из той материи, из которой состоит и атмосфера нашего Солнца. Примерно три, а может быть, даже пять миллиардов лет назад от поверхности Солнца стали отрываться газовые сгустки, из которых в дальнейшем сформировались планеты нашей солнечной системы.
Тот сгусток, из которого образовалась наша планета, Земля, был сравнительно мелким образованием в мире звезд. По вычислениям американского астронома Ресселя, остывание этого газового сгустка происходило сравнительно быстро (конечно, на астрономический масштаб) — в течение каких-нибудь десятков «тысячелетий. Что при этом происходило с тем углеродом, который ранее находился в атмосфере Солнца и затем попал в газовый сгусток, из которого образовалась наша Земля?
Уже на Солнце при температуре в 6000° мельчайшие газовые частички — атомы углерода — стали соединяться между собой, образуя частички более крупные, так называемые молекулы. Эта способность углерода соединяться в более крупные частички даже при очень высоких температурах является чрезвычайно существенной его особенностью. Именно благодаря этой способности углерод является самым тугоплавким веществом, которое мы только знаем. В присутствии кислорода, а следовательно, и воздуха углерод окисляется, горит, но если мы будем нагревать его в отсутствии воздуха, то мы можем поднять его температуру до очень большой высоты, до нескольких тысяч градусов, и углерод при этом не будет плавиться.