А мраморы, графиты, каменные угли разных сортов, некоторые железные и марганцевые руды, торф и, по-видимому, нефть — это ведь тоже наследие угасшей жизни, «шлак» обмена веществ или бренные останки когда-то процветавших растений и животных.
Считают, что одного лишь углерода органического происхождения на Земле накопилось уже 10 или 20 квадрильонов — 10–20 000 000 000 000 000 тонн! Прежде он, соединившись с кислородом в углекислый газ, парил в небесах, затем растения «съели» его, отложив в своих тканях в составе различных белков, углеводов и жиров, Потом животные съели растения. Бактерии разложили трупы тех и других снова на углекислый газ и другие простые вещества, и углерод в союзе с кислородом вновь вернулся в небеса. Но небольшая его часть осталась лежать в земле мертвым грузом.
«Небольшая» — 10–20 квадрильонов тонн! Внушительные ряды нулей в этой цифре весьма убедительно демонстрируют значение жизнедеятельных процессов во всех преобразованиях, совершающихся ныне на Земле. Живое вещество биосферы тончайшей пленкой покрывает нашу планету: толщина этой пленки, если равномерно распределить ее по поверхности земного шара, во всяком случае, не больше 2 сантиметров, а весит живое вещество почти в 600 миллионов раз меньше всей планеты. Но эта «пленочка» очень активна и на свой лад меняет лик Земли.
Сколь значительным бывает порой влияние биосферы на формирование облика планеты, показывает пример с кислородом. Ведь до возникновения жизни на Земле — я уже упоминал об этом — в атмосфере у нас кислорода не было (или было очень мало и лишь в самых верхних слоях). Когда зарождалась Земля, кружась пылевым вихрем вокруг Солнца, ее атмосферу наполняли главным образом два газа — водород и гелий.
Когда же она слиплась, наконец, в плотный шар, растеряв большую часть своего первородного водорода и гелия, в атмосфере Земли было много углекислого газа, азота, метана и аммиака. Кислорода еще не было.
И лишь когда растения одели планету в зеленый убор, кислород стал постепенно накапливаться под голубым куполом небес. Сейчас состав атмосферы уже совсем иной: азота в ней 78 процентов, кислорода — 21, углекислого газа — 0,03, водорода — 0,00005, а гелия — 0,00052 процента.
Полагают, что благодаря жизнедеятельности растений в атмосферу выделилось не меньше 26–52 квадрильонов тонн кислорода — в несколько десятков раз больше, чем содержится там его сейчас.
И в наши дни работа продолжается. Продуценты, консументы и редуценты новых поколений созидают залежи полезных ископаемых для горняков будущих эр.
Плоды их трудов малозаметны лишь потому, что жизнь человеческая коротка и мы не успеваем за выделенный нам природой срок охватить глазом все перспективы грандиозных перемен, совершающихся каждое тысячелетие на Земле. Деятельность живых организмов сказывается везде и в масштабах планетарного порядка. Искорка жизни, три миллиарда лет назад слабо тлевшая на мелководьях древних морей, охватила ныне бушующим пламенем всю планету и меняет в круговороте своих страстей, энергии и масс ее черты.
Глава III
Микромеханика жизни
«Атом жизни» — клетка
Главу, которую вы только что прочли, я назвал парадом природы. В немногих словах и весьма неполно рассказал о том, что именуют обычно разнообразием жизненных форм. На нескольких страницах жизнь продемонстрировала нам свою необычайную разносторонность. Но в этом многообразии проявляет себя и его диалектическая противоположность — единство. Единство жизни. Все мы: и рыбы, и птицы, и люди, и черви, и насекомые, и даже мхи и деревья — дети одной матери природы. Кардинальная формула демократов «все произошли от всех» находит здесь свое полное выражение.
Нигде с такой ясностью не обнаруживается единство жизни, как в микроскопических структурах, которые находим мы в живых клетках. Ведь все живое на Земле: и цветок, и кит, и соловей, и человек, быстро шагающий по планете, — сложено из клеток, как дом из кирпичей.
В каждой клетке каждого растения и животного есть протоплазма и ядро, рибосомы и хромосомы и многие другие удивительные микроорганы и органеллы. В ядрах клеток, в хромосомных нитях, как печенье в пакетах, плотно упакованы гены — небольшие группы атомов, которые управляют развитием из семени или яйца всего живого на Земле. План строения организма, цвет каждого его волосика и чешуйки, форма каждого лепестка и каждое инстинктивное движение психики закодированы тайнописью химических радикалов в молекулах, несущих наследственную информацию.
И весь этот план в четырех измерениях запрограммирован в запоминающем, так сказать, устройстве всего лишь одной клетки — оплодотворенного яйца.
Чтобы уместиться в микроскопической частичке живого вещества, гены, носители наследственной информации, должны быть максимально малы. Но в то же время и достаточно велики: иначе они не смогут противостоять тепловым ударам атомов, потеряют свою удивительную стабильность, и здание жизни, скрепленное, как цементом, наследственностью, рассыплется.
Мы стоим перед чудом: вы видели только что, как многообразна природа, как трудно описать даже и многими словами лишь основные типы живых конструкций. Но у каждого типа сотни тысяч более частных вариантов — видов и разновидностей. И этих разновидностей больше миллиона!
А ведь все качественные и количественные характеристики этих вариантов, то есть все свойства видов, больше того — каждого индивидуума каждого вида, закреплены в наследственности и стойко передаются из поколения в поколение.
Мы знаем также, что частичка живого вещества, несущая в себе сверхогромную наследственную информацию и условно именуемая геном, сложена всего лишь из нескольких десятков тысяч атомов! В человеке во всех клеточках его тела генов не больше, чем молекул в кубическом дюйме воздуха!
В неживом веществе поведение любой группы атомов беспорядочно и случайно и только в массе подчиняется статистическим законам. А тут перед нами очень небольшое с точки зрения статистики число атомов.
И в то же время их ассоциация в высшей степени упорядочена и стабильна. Наследственную информацию, записанную языком химии в структурах нуклеиновых кислот, они проносят через тысячелетия. Это и удивительно.
«Кожа» клетки
Итак, все живое на Земле, и растения и животные, сложено из клеток, как молекулы из атомов. Мало кого в наши дни это утверждение удивит, мало для кого оно будет новым. Но открытие этой, теперь можно сказать, прописной истины сделано сравнительно недавно и совершенно случайно.
Имя человека, который первым из людей увидел клетку, — Роберт Гук. Он был ассистентом известного физика Бойля. Случилось это в Англии в 1667 году. В то время, как известно, натуралисты и ненатуралисты, которые могли позволить себе подобное развлечение, увлекались лупами и микроскопами. Покупали или делали их сами и смотрели в увеличительные стекла на все, что попадалось под руку.
Роберт Гук сделал микроскоп сам. И рассматривал в него разные вещи, которые открывали перед ним свои невидимые для невооруженного глаза свойства. Позднее он рассказал об этом в книге «Микрография». Однажды ему попалась в руки пробка. Гук нарезал ее на тонкие ломтики и положил под объектив.
И увидел… стройные ряды ячеек, или клеток, как назвал их он. Роберт Гук, как смог, зарисовал клетки пробкового дуба. Но открытие Гука и его рисунки не произвели большого впечатления на современников.
Прошло еще 200 лет, и только в 1839 году была создана, так сказать, общая теория клеточного строения. Ботаник Маттиас Шлейден и зоолог Теодор Шванн независимо друг от друга доказали, что из клеток сложена не только кора пробкового дуба, но и все вообще растительные и животные ткани, все живое на нашей планете.
Размеры клеток обычно очень малы. В капле нашей крови плавает около 5 миллионов красных кровяных шариков, каждый из которых клетка. В длину они около 7–8 микрон. А микрон — тысячная часть миллиметра.