Наконец, среди бактерий мы находим группу таких простейших организмов, которые не нуждаются для своего существования ни в кислороде воздуха, ни в органическом веществе. Они черпают свою жизнь из чисто химических процессов, происходящих при преобразовании сернистых, железных и азотных окислов. Культура этих организмов в лаборатории нередко требует полного отсутствия органического вещества (как то было в известных опытах С. Виноградского над бактериями почвы) и минимальных количеств кислорода.
Такие организмы мы называем хемотрофными, поскольку дело касается их питания, и анаэробами, поскольку они мало заинтересованы в присутствии кислорода в окружающей их атмосфере. Здесь и крайняя простота структуры (капля живого вещества без разделения на ядро и протоплазму), и крайне примитивный образ жизни, развивающейся в минеральных растворах, иногда даже без помощи кислорода воздуха и без какой бы то ни было необходимости в предсуществовании других организмов. Единственное условие, которое они ставят окружающему их миру, это наличие таких веществ, которые могли бы дать материал для экзотермических реакций, т. е. химических реакций, обусловливающих переход потенциальной энергии в динамическую и ее освобождение; проще сказать. реакций, сопровождающихся выделением тепла.
Правда, В. Л. Омелянский, указав на широкое распространение бактерий в ископаемых остатках животных и растений (работы М. Рено), прибавляет: «возможно и даже вероятно, что первыми представителями организованного мира явились и не эти простейшие из теперь известных существ, не бактерии, не амебы, а какие-то другие более примитивные организмы, покуда нам неизвестные».
Бактерия бактерии рознь: есть бактерии сравнительно высоко организованные ( Achromatium, Beggiatoa), но есть и почти невидимые с совершенно неразличимыми деталями строения, особенно среди микрококков. Есть бактерии со сложным питанием, или приуроченные к паразитированию в крови высших животных или человека и погибающие вне питающего их организма. Такие бактерии, несомненно, позднего происхождения. Первичными можно считать только бактерий, черпающих энергию своих жизненных проявлений из простейших экзотермических превращений вещества, из минеральных растворов.
Итак, кандидатами на признание их первичными организмами можно признать хемотрофных бактерий. Остается вопрос об обстоятельствах, при которых они могли возникнуть [17] .
Рассмотрим сначала наше предположение, что жизнь возникла в мелководных морях первичного океана. Сторонники этого взгляда основываются на том, что в истории Земли осадочные пласты с морскими организмами древнее, чем пласты с остатками наземных обитателей, а также на том, что простейшие организмы: бактерии, жгутиковые, корненожки, амебы. инфузории и пр., живут преимущественно в воде или же в различных водных настоях и растворах. Тем не менее не исключена возможность, что жизнь на Земле появилась и прошла первые этапы своего развития прежде, чем успел образоваться первичный океан.
В первый период совместного существования литосферы, атмосферы и гидросферы очень обыкновенны были, по мнению занимавшихся этим вопросом ученых, вулканические явления.
Все вулканические извержения сопровождаются обильным выделением газов и паров. Констатировано выделение паров воды, углекислоты, водорода, углеводорода, хлористого водорода, хлористого натрия, хлористого аммония, хлорного железа. фтора, борной кислоты, фосфатов и многочисленных других веществ. Вода, нагретая до температуры около 1000°, является сильнейшим растворителем и, проникая в трещины горных пород, через толщи которых проходит при извержении, является причиной многочисленных химических преобразований. Железо и кремнекислота принимают деятельное участие в вулканических извержениях. Словом, вулканизм ведет к образованию необыкновенно мощных химических лабораторий, в которых разнообразие обменных и синтетических реакций уступает только массовому масштабу, в котором происходят невулканические явления. Мне самому пришлось посетить некоторые из вулканов Камчатки. Стоя на вершине одного из таких вулканов, видишь настоящий хаос. Лавы причудливыми пузыристыми глыбами громоздятся кругом. Все они сравнительно недавно остыли, ранее же были огненным потоком расплавленной каменной массы. Ни единой травки, ни одного пятна лишайника. Все кругом сожжено огнем извержения пли отравлено парами хлористого водорода; черные, бурые или темно-красные камни целым лабиринтом преграждают дорогу. Местами они пересыпаны грядами серого железистого песка, также выброшенного из жерла вулкана. Кое-где из трещин вырывается горячий пар. На крутых склонах правильного вулканического конуса все это образует величественную, но крайне мрачную безжизненную картину. Проявлений жизни здесь не ищи, хотя горячие пары, оседая на холодной поверхности пузыристых и неровных лавовых глыб, образуют уже среду, пригодную для некоторых бактерий.
Но вот ниже, по склону, среди лав и пемзы выступает на дневную поверхность небольшой горячий ключ. Это круглый бассейн, на дне которого кипит вода и прорываются водяные нары, а от него вниз стекает по камням тонкая струя зарождающегося ручейка.
С точным термометром в руках начинаем мы наблюдения. В глубине ключевой воронки термометр показывает 99°, вода в ней совершенно чистая, синеватая. В канавке стока уже в полутора шагах от ее начала при температуре 85° на камнях дна появляются тонкие белые или сероватые пленки. Это колонии бактерий. Несколько ниже, при 82°, к ним присоединяются еще и темные сине-зеленые пленки так называемых циановых водорослей, считаемых справедливо за один из примитивных представителей класса водорослей и являющихся в то же время близкими родственниками класса бактерий.
Следовательно, после крупных вулканических катастроф жизнь легко заносится на склоны вулканов в виде бактерий, и первым ее осуществлением являются бактерии горячих ключей, перерабатывающие минеральные растворы ключевых вод.
В эпоху возникновения жизни на Земле горячие ключи, образовывавшиеся среди непрочной еще литосферы, легко могли стать первым пристанищем жизни. Ключи эти содержат в своих водах весьма разнообразные минеральные соединения, растворяемые перегретым паром и горячей водой на пути ее по трещинам литосферы. Взаимодействие встречающихся при этом растворов и способность их образовывать сложные соединения пока совершенно не изучены. Особенно неясна здесь роль первичных углеродистых соединений неорганического происхождения. Все это необходимо выяснить.
Морская вода представляет собою гораздо большую однородность и, вероятно, никогда не достигала точки кипения, разве в горячих же ключах, выбивающихся иногда в вулканических странах из-под берега.
Кроме того, глубины океана мало благоприятны для простейших организмов, обычно концентрирующихся у его поверхности, там, где в воду проникают и воздух и свет, при небольших давлениях воды.
Предполагая, таким образом, что жизнь зародилась первоначально в горячих ключах, богатых растворами солей, в том числе также и солей угольной и азотной кислот, мы охотнее допускаем зарождение ее простейших форм из неорганических осадков на дне ключей, чем занос из других звездных миров. Этого нельзя доказать, но, может быть, со временем химикам и удастся произвести синтез белков, и тогда вопрос станет гораздо доступнее нашему пониманию, чем это имеет место теперь.
В последнее время открыт ряд организмов (бактериофаг и другие), которые невидимы и о присутствии которых мы узнаем только по результатам их работы. Здесь имеют место характерные явления жизни в виде обмена и размножения, но нет определенной структуры, если не считать молекулярной. Такие организмы ближе к понятию о живом веществе, чем об организмах, так как именно организации-то в них и нельзя открыть [18] .
Итак, жизнь некогда зародилась на Земле в виде простейших растительных организмов, не требовавших для своего существования ни света, ни кислорода воздуха, ни органического вещества. Зародилась в виде мельчайших бесструктурных существ, из которых впоследствии образовались остальные.