Страница:
Ефремов Иван
Космос и палеонтология
И. А. ЕФРЕМОВ
КОСМОС И ПАЛЕОНТОЛОГИЯ
На пороге космической эры, в эпоху бурного и пока еще слабо организованного развития науки, многие ее отрасли подвергаются переоценке. Не избежала общей участи и палеонтология. С первого взгляда трудно уловить связь между дисциплиной, извлекающей из земных недр остатки жизни давно прошедших времен, и устремляющимися в бездны космоса науками о небе и превращениях материи во Вселенной.
Ощущение грандиозной перспективы человеческих стремлений к познанию и возможностей, открывающихся в космосе, предчувствие встреч с братьями по разуму, контрастирует с утратой последних тайн нашей родной планеты, самые отдаленные места которой вскоре могут быть достигнуты лишь за немногие часы полета.
Становясь более взрослыми космически, мы начинаем понимать те величайшие трудности, с какими предстоит сразиться, прежде чем уверенно ступить за порог космоса, став сначала на ближайшие планеты нашего Солнца, а затем и отправиться к другим звездным мирам.
Этот этап, вероятнее всего, станет осуществимым лишь после прекращения бессмысленных войн и гонки вооружений, после объединения человечества в одну дружную семью на планете, уже небольшой при современных средствах передвижения и связи.
Какому искателю знания, не говоря уже о нас, палеонтологах и геологах, не хочется помечтать о тех интереснейших последствиях, какие отразятся на всех разделах науки, философии и индивидуального миропонимания после осуществления палеонтологических раскопок на Марсе, Венере или, скажем, на планете 61 Лебедя!
Даже если планеты окажутся необитаемыми, то, может быть, пласты горных пород на их поверхности сохранят остатки когда-то бывшей и исчезнувшей жизни. Мы прочтем ее трагическую историю, заставив омертвленный мир раскрыть катастрофу, стершую живую материю с планеты.
На обитаемых, но не населенных разумными существами планетах мы, изучив древние окаменелости в ее недрах, сможем понять причину, по которой мысль не вспыхнула в этой точке пространства, и яснее представить себе закономерности ее возникновения из неживой материи.
Что касается миров, где разум создал уже цивилизации одного с нами уровня или даже более высокие, то их обитатели, без сомнения, сами проникли в глубь своей предыстории и при контакте с нами покажут весь путь исторического развития жизни, приведшей к возникновению интеллекта, познающего природу и себя и открывающего законы, ведущие Вселенную сквозь время.
Есть возможность, что мы увидим эту историю раньше, чем сами начнем раскопки на планетах других звездных светил. В своем фантастическом романе "Туманность Андромеды" я высказал предположение о развитии коммуникаций с другими мирами путем передачи изображений от одной населенной планеты к другой в "Великом Кольце" разумного общения. Позднее эту же точку зрения выразил Фред Хойл в своих популярных лекциях "О людях и галактиках" в 1964 году.
Коммуникации с помощью волновых колебаний, движущихся со скоростью света, осуществить безусловно легче, чем звездолетам выйти в бездны космического пространства, поэтому мне кажется, что мы сначала именно так встретимся с братьями по разуму.
Однако существуют ли они, эти братья? Каковы вообще могут быть жизненные формы не только на планетах отдаленных звезд, но и на соседях Земли по Солнечной системе? Не окажутся ли эти виды жизни настолько непохожими на наши, земные, что даже если они будут разумны, мы никогда не найдем и тем более не поймем друг друга?
Традицией, установившейся в науке первой половины нашего века, когда появился серьезный интерес к экзобиологии (т. е. биологии внеземной), был негативный ответ на все три вопроса. Тысячелетия антропоцентризма еще слишком глубоко пронизывали подсознательную сторону научного мышления, чтобы человек мог осознать сущность бесконечности пространства и времени и понять, что, признавая невообразимую глубину материального космоса, нельзя не допустить существования бесчисленных центров жизни.
Астрономам, подобно Д. Джинсу, утверждавшим, что появление планетной системы у звезды представляет собой редчайший случай, вторили биологи и палеонтологи, которые, как, например, Дж. Симпсон, считали появление жизни на любой планете, тем более жизни разумной, из ряда вон выходящей случайностью, вероятность повторения которой практически равна нулю.
Небывалый подъем научных исследований в 50-х и 60-х годах нашего века существенно изменил прежние представления. Чтобы избежать подробностей, могущих нас отвлечь от стержневой темы, скажу лишь, что самым, пожалуй, главным в современной науке является убедительно доказанная величайшая сложность мира и происходящих в нем явлений. То, о чем в начале века говорили лишь философы-диалектики и, прежде всего В. И. Ленин, теперь стало зримо каждому любознательному человеку. К тому же пришло понимание диалектического хода природных процессов - противоположных причин, приводящих к одинаковым следствиям. Однолинейная логика рассуждений сторонников уникальности жизни и человека как ее высшей мыслящей формы опрокинута лавиной новых открытий.
Мировоззренчески уникальность земной органической эволюции порождала печальное чувство беспредельного космического одиночества и (если оставаться последовательным материалистом) бесцельности существования жизни. Как всегда бывает при недостаточной зрелости концепции, она смыкалась с религиозным антропоцентризмом, рассматривающим человека как единственное в мире порождение божественной мысли.
Первый основательный удар концепциям уникальности нанесла еще в прошлом веке астрофизика, неоспоримо доказавшая, что вселенная повсеместно, даже в самых отдаленных, едва достижимых для наших приборов участках пространства, состоит из девяноста двух основных кирпичей-элементов. Количественное отношение этих "кирпичей" показывает колоссальное преобладание одних элементов, таких, как водород, гелий, кислород, кремний, железо, и поразительно малую роль других. Мы еще не объяснили причины этого явления и лишь догадываемся, что эти элементы как формы существования материи являются универсально устойчивыми в наиболее часто встречающихся фазовых условиях. По-видимому, распределение и элементарный состав гигантских скоплений вещества в космосе не случайны.
Даже рассуждая априорно, девяносто два элемента Вселенной ограничивают набор возможных альтернатив в энергетике и временной протяженности живого вещества. На самом деле, жизни приходится выбирать не из девяноста двух, а из гораздо меньшего количества элементов, не больше десятка. Поэтому главные ступени, восходящие к высоко организованной жизненной форме, неизбежно должны быть жестко сужены. Это обстоятельство, лимитируя химические основы жизни, как будто препятствует частоте ее повторения. Это могло бы быть, если бы жизнь, наблюдаемая нами на родной планете, не использовала бы химически как раз наиболее распространенные элементы космоса. Весь круговорот жизни ограничен кругом элементов, составляющих более 99% вещества Вселенной.
Дальнейшие успехи астрофизики опровергли уникальность Солнечной системы и показали, что планеты у звезд не так уж редки, а в аспекте бесконечности их число во Вселенной может быть чрезвычайно велико. Выявились закономерности в составе планетных атмосфер и их изменения во времени.
По-видимому, первичные атмосферы планет состояли из толстой оболочки легких газов и походили на атмосферы, наблюдаемые у больших планет Солнечной системы - Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Утечка водорода, метана и аммиака в космическое пространство под действием лучевого давления и солнечного нагрева в конце концов, как это было на Земле, позволило солнечной радиации проникнуть в воды океана и на поверхность планеты, создавая условия для фотосинтеза и затем - для накопления свободного кислорода. В то же время первичная метаново-аммиачная атмосфера, насыщенная электричеством, при разрядах молний могла продуцировать аминокислоты - эти первичные молекулы жизни. По другим взглядам, на заре существования земной атмосферы она имела значительное содержание цианистого водорода, также способствовавшего частому возникновению протоорганических соединений. Дальнейшая эволюция атмосферы под влиянием развития растительной жизни - это накопление свободного кислорода вместе с утоньшением воздушной оболочки.
Таким образом, суммирование данных геофизики и астрофизики позволило говорить о некоем едином первоначальном типе планетных атмосфер, ничем не мешающем возникновению жизни.
Уточненные данные о возрасте нашей планеты значительно увеличили прежние цифры. Есть основания считать, что возраст пород, слагающих древнейшие материковые щиты, порядка 5 - 6 миллиардов лет. После этого неудивительным было открытие в древних осадочных породах материковых щитов, в частности южноафриканского, явственных остатков жизни, имеющих возраст около 2,5 миллиарда лет. Нет сомнения, что первичное появление начальных форм жизни совершилось еще раньше.
Чудовищная продолжительность первичных этапов развития жизни на Земле позволяет понять, как могло возникнуть то поразительное усложнение органических структур, которое необходимо для существования даже простейших организмов. Вместе с тем древность жизни свидетельствует о несокрушимой устойчивости процесса во времени и столь же неуклонной его направленности на усложнение и усовершенствование биологических механизмов.
Еще одно из важнейших открытий второй половины века - кибернетика вместе с теорией информации - сокрушило последние крепости антропоцентрического мышления.
Даже первые попытки создания саморегулирующихся и самосовершенствующихся систем позволили представить историческое развитие наиболее сложных животных форм. Вычислительные машины - компьютеры - приблизили нас к пониманию действия мозга и накопления в нем индивидуальной информации, а также впервые дали законченно материалистическое объяснение инстинктам и рефлексам как информации, накопленной в течение исторического развития и закрепленной в наследственных механизмах. Вне всякого сомнения, во Вселенной действуют одни и те же законы нервной деятельности, по которым идет накопление информации и компьютерное действие мозга.
Фред Хойл обратил внимание на тот немаловажный факт, что вся информация, необходимая для построения такого наисложнейшего существа, как человек, собрана в единственной клетке объемом немного больше 15 кубических микронов, состоящей почти целиком из ядра (ДНК), какой является сперматозоид. Очевидно, если "упаковка" и сохранение этой информации достигли такого совершенства, то трудно допустить возможность систем, значительно более совершенных химически. Ясно, что мы имеем дело с одним из лучших достижений эволюции, несомненно использованным в главном потоке жизни во Вселенной. Поэтому, уверенно заключает Хойл, формы жизни на других планетах близки к земным.
Новейшие открытия точных наук и их применение в биологии подводят нас к представлению о жизни как неизбежной стадии развития материи везде, где для этого существуют подходящие условия и, прежде всего достаточная длительность и постоянство этих условий. Великое множество планет во Вселенной подразумевает возможность обилия населенных миров, а то, что мы узнали о механизмах регулировки и управления, заставляет думать, что появление мысли, разумных существ есть также неизбежное следствие длительного развития материи.
Теперь посмотрим, что скажет нам палеонтология, то есть фактическая документация пути исторического развития земной жизни, на отрезке полумиллиарда лет от древнейших достоверных остатков до наших дней.
Подобно истории человеческого общества, основывающейся на письменных документах, предметах труда, быта и материальной культуры, первые окаменелые останки, могущие послужить для расшифровки строения древних организмов, принадлежат уже весьма сложным животным или растениям, вполне приспособленным к окружающей среде. Без всякого сомнения, это лишь вершина айсберга, выступающего над водой. "Под водой" в этом случае - еще не менее двух миллиардов лет, в течение которых образовались все главные группы животных и растения, вероятно, уже начинали осваивать сушу.
Гигантские пробелы в геологической летописи Земли существенно ограничивают наши возможности в изучении первых этапов завоевания суши как растениями, так и животными.
Тем не менее сумма палеонтологических данных дает нам неопровержимую общую картину постепенного усложнения и усовершенствования растительных и животных форм по мере хода геологического времени. Лестница этого восхождения непрерывна и последовательна, несмотря на вымирание одних групп, расцвет других или угнетенное, скрытное существование третьих.
Вместе с тем характер палеонтологической документации таков, что еще в недавнее время порождал представление о прерывистом, скачкообразном развитии жизни, о периодах расцвета, сменявшегося повсеместными катастрофами и массовыми вымираниями. Подобная картина возникала из-за непонимания особенностей хода эволюционного процесса. Приспособление к условиям существования путем естественного отбора мелких мутаций позволяло отдельным видам животных или растений процветать и обильно размножаться. В результате область, или, точнее, та совокупность внешних условий обитания, которую биологи называют экологической нишей, заселялась все плотнее и плотнее, пока эта плотность не достигала критической точки. "Ниша" - меткое название, подразумевающее ограниченность места, вовсе не обязательно географическую, но гораздо чаще чисто биологическую. За пределами ниши не было ни пищи, ни других жизненно важных условий для вида, приспособленного именно к этой области. Неограниченное размножение в результате успешного приспособления вызывало голод или эпизоотию и массовую гибель процветающего вида. Подобную же массовую гибель вызывало и небольшое изменение режима внешней среды, к которому узко приспособленные виды с большой численностью особей очень чувствительны.
Массовая смертность обусловливала образование больших скоплений остатков, заставляя нас воображать чудовищные катастрофы, Ввиду общей пространственной разорванности палеонтологической документации частные случаи казались распространенными чуть ли не по всему земному шару. На самом деле эти случаи нисколько не отражались на других видах, кроме связанных кормовой базой с гибнущими, и вовсе не означали серьезных потрясений нашей планеты.
Более того, неуклонное восхождение исторического развития от низших форм к высшим (считая высшими более сложные и более универсальные) вне всякого сомнения доказывает чрезвычайно длительную устойчивость среды обитания на поверхности нашей планеты, отражающую постоянство радиации Солнца и спокойное состояние вещества в недрах Земли. Особенно очевидно это для наземных организмов, не защищенных водой. Чтобы пройти путь от первичных рыбообразных позвоночных до высших млекопитающих, потребовалось около 400 миллионов лет. За этот громадный промежуток времени наше светило ни разу не подвело наземную жизнь. Равным образом те триллионы километров, которые проделала наша Земля вместе со всей Солнечной системой через пространства Галактики, не привели ни к каким губительным встречам. Хрупкие, чрезвычайно чувствительные в космических масштабах индикаторы - наземные животные и растения неоспоримо говорят об этом, подтверждая, что звезды типа нашего Солнца и системы, подобные Солнечной, обладают стабильностью, исчисляющейся миллиардами лет, то есть допускают развитие высших форм жизни.
Вторым очень существенным фактом, наблюдаемым во всей великой истории жизни, является та направленность ее развития, о которой я говорил ранее. Эволюция не идет в любом случайном направлении, а приспособительная радиация на каждом уровне геологического времени расходится лишь в определенных пределах. Всякое существенное усовершенствование организмов вызывает новую "вспышку" образования видов или приспособительную радиацию, во время которой прежние "экологические ниши" заселяются новыми видами, лучше организованными, чем прежние, уничтожаемые естественным отбором. Однако количество этих ниш на поверхности Земли ограниченно. В результате проявляется конвергенция, то есть принятие разными организмами похожей формы, образа жизни, питания и поведения. От сходной формы раковин у разных групп морских беспозвоночных, подобных друг другу, но разделенных сотнями миллионов лет существования, свободно плавающих колоний граптолитов и сифонофор, от похожих форм трилобитов и мечехвостов, поднявшись выше по лестнице жизни, мы находим моллюсков, подобных, например, спрутам, у которых появляется подобие черепа для хорошо развитого на этом архаическом уровне мозга и бинокулярное зрение огромных глаз. Всякий, кто смотрел в глаза крупного спрута, поражался человекоподобию его упорного и мрачного взгляда, без характерного для высшего животного эмоционального выражения.
Общеизвестны ихтиозавры - морские пресмыкающиеся, чрезвычайно похожие на дельфинов, появившихся на полтораста миллионов лет позже. Но мало кто знает, что аналогичные змеям формы земноводных существовали уже в каменноугольных лесах около 300 миллионов лет назад, а крокодилообразные земноводные имеют еще более почтенный возраст. С тех пор внешний облик крокодилов принимали неоднократно в разные геологические эпохи различные группы пресмыкающихся. Современные крокодилы - это довольно высокоорганизованные животные с почти четырехкамерным сердцем, сложной системой терморегуляции и глазами, которые адаптируются как к дневному, так и к ночному освещению.
Чем выше по лестнице исторического развития жизни поднимаемся мы, приближаясь к нашему времени, тем чаще и глубже конвергенция. Можно упомянуть об ископаемых млекопитающих Южной Америки, разобщенной со странами Евразии и Африки, и тем не менее похожих на главные формы млекопитающих стран так называемого Старого Света. Южноамериканские копытные, принадлежащие к совершенно особенным древним группам, дали похожие на животных Старого Света верблюдообразные, кабанообразные, лошадеобразные, даже хоботные формы. Лошадеподобные литоптерны по строению ног ("однопалости") ушли дальше лошадей, но отстали в отношении совершенства зубной системы.
Самым поразительным животным Южной Америки, жившим в очень позднее геологическое время, является тилакосмилус, повторивший во всех чертах строения саблезуба смилодона, но принадлежащий к совершенно иному, низшему подклассу млекопитающих - сумчатым. Сумчатые Австралии тоже повторяют главные группы высших млекопитающих - плацентарных Старого Света - грызунов, волков, тигров, медведей.
Приспособления, отличающие целые классы и подклассы у более поздних животных, возникали как отдельные признаки очень давно и у самых отдаленных и несходных групп. Так, например, скорпионы имеют в основании своих конечностей особые камеры, где зародыши прикреплены к плацентоподобному образованию, отличающему самых высших млекопитающих - плацентарных. Это высокая степень охраны эмбрионов.
Я упомянул уже, что двуглазое (бинокулярное) зрение, отличающее человека, появляется даже у моллюсков (осьминогов), а затем и у целого ряда пресмыкающихся, птиц, не говоря уже о многих млекопитающих.
Постоянство температуры тела, по всем данным, появилось у пресмыкающихся около полутораста миллионов лет назад. Но в том или ином виде высокая энергетика теплокровного организма есть у некоторых рыб, типа меч-рыбы или парусника, то есть возникает как частный случай у еще очень примитивных животных. Молоко как средство выкармливания детенышей известно у некоторых птиц и даже рыб, не говоря уже о самых древних яйцекладущих млекопитающих типа утконоса.
Наконец, недавние исследования показали, что объем и сложные извилины мозга, превосходящие таковые у человека, есть у китообразных и появились примерно на 15 миллионов лет раньше.
Я привожу лишь несколько наглядных примеров, общее число которых громадно. Остается сказать хотя бы об одной наиболее типичной конвергенции наземных растений: облик дерева с ветвями и органами фотосинтеза появляется уже с первых этапов развития крупных наземных форм. Каменноугольные сигиллярии внешне уже очень похожи на современные деревья, хотя, по существу, они гораздо ближе к плауновым, например современному мохообразному ликоподию. Даже пневматофоры или дыхательные выросты корней сигиллярий, по существу, ничем не отличаются от современных болотных кипарисов или других деревьев, растущих в заливаемых морем прибрежных мангровых лесах, то есть в такой же обстановке, в какой обитали 300 и более миллионов лет назад сигиллярии.
На протяжении сотен миллионов лет истории жизни и растения и животные становятся наделенными не только похожими чертами внешнего облика, механики скелета, или мышечнодвигательной системы. Еще ближе сходство органов чувств, нервной и гормональной регулировки. В похожих условиях обитания вырабатываются и одинаковые черты поведения. Эти аналогичные конструктивные решения показывают, что эволюция, так сказать, ставит перед организмами одни и те же задачи, а следовательно, имеет направленность. По существу, в этом нет ничего удивительного, ибо главные условия внешней среды, к которым приспособляются организмы, условия поверхности нашей планеты и общие закономерности жизни просуществовали, как мы говорили, более миллиарда лет.
Энергетические уровни биологических машин-организмов жестко лимитированы. Для каждой ступени повышения энергетики живых существ требуется немало миллионов лет. Энергозапасы, скажем, в печени пресмыкающегося примерно в 50 раз меньше, чем у высшего млекопитающего. Поэтому длительность бега по суше у крокодила просто несоизмерима с многочасовым бегом волка, льва, копытного. Высокая энергетика, естественно, имеет оборотную сторону - резко повышается потребность в пище, укорачивается продолжительность жизни, обостряется напряжение пищевых цепей (баланс пары: хищник - жертва), требуются расширение и интенсификация кормовой базы. Все это как бы огораживает жизнь неодолимыми стенами необходимости, направляющим коридором естественного отбора. Из него только один выход - дальнейшее усовершенствование организма, в одну только сторону - большей независимости от внешней среды. Частная адаптация в истории жизни на Земле - это лишь только временный успех, за которым идет расплата массовая гибель, позднее - вымирание, при перенаселении экологической ниши, исчерпании узкой кормовой базы или изменении условий обитания. В полном соответствии с описанным ходом исторического развития мы наблюдаем в палеонтологических захоронениях двоякого рода группы животных. Одни, составляющие главную массу остатков в том или другом слое, принадлежат к подчас причудливо приспособленным, но немногим видам, однозначным по уровню эволюционного развития. Другие, гораздо более редкие, отличаются внешне весьма мало, с как бы стандартным обликом, скрывающим высоту организации, большую, чем у одновременных с ними видов, богатых численностью особей.
Этот давно известный характер палеонтологической документации заставил исследователей предположить, что существуют два пути исторического развития жизни (эволюционного прогресса): адаптация, приспособление к местным и временным, частным условиям жизни и общее усовершенствование организма - его усложнение, универсализация действия, повышение энергетики и защищенности от влияния внешней среды. Из этих двух дорог эволюции одна - адаптивная радиация - постоянно заводит группы животных в тупики, а другая, названная путем ароморфоза, или ортогенеза, есть непрерывное восхождение к совершенству организма.
Нетрудно видеть, что на самом деле оба "пути" - лишь две стороны одного и того же диалектического процесса, в котором великая необходимость совершенствования организма проявляется через сумму случайных адаптации. Слепая сила естественного отбора становится "зрячей" в том смысле, что получает направленность, непрерывно действующую в течение всей огромной длительности органической эволюции на Земле.
Необходимость исторического развития заключается в приобретении наибольшей независимости от внешней среды - того самого гомеостазиса, без которого не может быть накопления и хранения информации, абсолютно необходимой для выживания. Чем "прочнее" и длительнее гомеостазис в индивидуальном существовании, тем больше информации накапливается в индивиде, тем более он универсален, пригоден для жизни в разных условиях, тем менее он зависит от узких экологических ниш. Совершенно очевидно, что, кроме общей защищенности организма от потери влаги, изменений температуры и давления, солнечной радиации и т. п., помимо способности преодолевать чисто механические препятствия, универсальная форма животного должна еще обладать умением разыскивать и распознавать пищу в ее разных видах и условиях среды, а для этого - запоминать множество данных. Универсальность (эврибионтность) неминуемо требует развития куда более многосторонних качеств, чем для частного приспособления к узкой нише и прежде всего - достаточной мускульной силы, запасов энергии внутри организма, мощных органов чувств и механизмов управления, то есть нервно-гормональной системы. Следовательно, требуется возникновение большого мозга, который в неизбежном противоречии требует повышенной энергетики, поскольку его деятельность немыслима без усиленного питания. С этим его свойством знакомы теперь не только специалисты, но и широкие круги населения - речь идет о тех четырех минутах, которые составляют интервал от клинической до необратимой смерти человека.
КОСМОС И ПАЛЕОНТОЛОГИЯ
На пороге космической эры, в эпоху бурного и пока еще слабо организованного развития науки, многие ее отрасли подвергаются переоценке. Не избежала общей участи и палеонтология. С первого взгляда трудно уловить связь между дисциплиной, извлекающей из земных недр остатки жизни давно прошедших времен, и устремляющимися в бездны космоса науками о небе и превращениях материи во Вселенной.
Ощущение грандиозной перспективы человеческих стремлений к познанию и возможностей, открывающихся в космосе, предчувствие встреч с братьями по разуму, контрастирует с утратой последних тайн нашей родной планеты, самые отдаленные места которой вскоре могут быть достигнуты лишь за немногие часы полета.
Становясь более взрослыми космически, мы начинаем понимать те величайшие трудности, с какими предстоит сразиться, прежде чем уверенно ступить за порог космоса, став сначала на ближайшие планеты нашего Солнца, а затем и отправиться к другим звездным мирам.
Этот этап, вероятнее всего, станет осуществимым лишь после прекращения бессмысленных войн и гонки вооружений, после объединения человечества в одну дружную семью на планете, уже небольшой при современных средствах передвижения и связи.
Какому искателю знания, не говоря уже о нас, палеонтологах и геологах, не хочется помечтать о тех интереснейших последствиях, какие отразятся на всех разделах науки, философии и индивидуального миропонимания после осуществления палеонтологических раскопок на Марсе, Венере или, скажем, на планете 61 Лебедя!
Даже если планеты окажутся необитаемыми, то, может быть, пласты горных пород на их поверхности сохранят остатки когда-то бывшей и исчезнувшей жизни. Мы прочтем ее трагическую историю, заставив омертвленный мир раскрыть катастрофу, стершую живую материю с планеты.
На обитаемых, но не населенных разумными существами планетах мы, изучив древние окаменелости в ее недрах, сможем понять причину, по которой мысль не вспыхнула в этой точке пространства, и яснее представить себе закономерности ее возникновения из неживой материи.
Что касается миров, где разум создал уже цивилизации одного с нами уровня или даже более высокие, то их обитатели, без сомнения, сами проникли в глубь своей предыстории и при контакте с нами покажут весь путь исторического развития жизни, приведшей к возникновению интеллекта, познающего природу и себя и открывающего законы, ведущие Вселенную сквозь время.
Есть возможность, что мы увидим эту историю раньше, чем сами начнем раскопки на планетах других звездных светил. В своем фантастическом романе "Туманность Андромеды" я высказал предположение о развитии коммуникаций с другими мирами путем передачи изображений от одной населенной планеты к другой в "Великом Кольце" разумного общения. Позднее эту же точку зрения выразил Фред Хойл в своих популярных лекциях "О людях и галактиках" в 1964 году.
Коммуникации с помощью волновых колебаний, движущихся со скоростью света, осуществить безусловно легче, чем звездолетам выйти в бездны космического пространства, поэтому мне кажется, что мы сначала именно так встретимся с братьями по разуму.
Однако существуют ли они, эти братья? Каковы вообще могут быть жизненные формы не только на планетах отдаленных звезд, но и на соседях Земли по Солнечной системе? Не окажутся ли эти виды жизни настолько непохожими на наши, земные, что даже если они будут разумны, мы никогда не найдем и тем более не поймем друг друга?
Традицией, установившейся в науке первой половины нашего века, когда появился серьезный интерес к экзобиологии (т. е. биологии внеземной), был негативный ответ на все три вопроса. Тысячелетия антропоцентризма еще слишком глубоко пронизывали подсознательную сторону научного мышления, чтобы человек мог осознать сущность бесконечности пространства и времени и понять, что, признавая невообразимую глубину материального космоса, нельзя не допустить существования бесчисленных центров жизни.
Астрономам, подобно Д. Джинсу, утверждавшим, что появление планетной системы у звезды представляет собой редчайший случай, вторили биологи и палеонтологи, которые, как, например, Дж. Симпсон, считали появление жизни на любой планете, тем более жизни разумной, из ряда вон выходящей случайностью, вероятность повторения которой практически равна нулю.
Небывалый подъем научных исследований в 50-х и 60-х годах нашего века существенно изменил прежние представления. Чтобы избежать подробностей, могущих нас отвлечь от стержневой темы, скажу лишь, что самым, пожалуй, главным в современной науке является убедительно доказанная величайшая сложность мира и происходящих в нем явлений. То, о чем в начале века говорили лишь философы-диалектики и, прежде всего В. И. Ленин, теперь стало зримо каждому любознательному человеку. К тому же пришло понимание диалектического хода природных процессов - противоположных причин, приводящих к одинаковым следствиям. Однолинейная логика рассуждений сторонников уникальности жизни и человека как ее высшей мыслящей формы опрокинута лавиной новых открытий.
Мировоззренчески уникальность земной органической эволюции порождала печальное чувство беспредельного космического одиночества и (если оставаться последовательным материалистом) бесцельности существования жизни. Как всегда бывает при недостаточной зрелости концепции, она смыкалась с религиозным антропоцентризмом, рассматривающим человека как единственное в мире порождение божественной мысли.
Первый основательный удар концепциям уникальности нанесла еще в прошлом веке астрофизика, неоспоримо доказавшая, что вселенная повсеместно, даже в самых отдаленных, едва достижимых для наших приборов участках пространства, состоит из девяноста двух основных кирпичей-элементов. Количественное отношение этих "кирпичей" показывает колоссальное преобладание одних элементов, таких, как водород, гелий, кислород, кремний, железо, и поразительно малую роль других. Мы еще не объяснили причины этого явления и лишь догадываемся, что эти элементы как формы существования материи являются универсально устойчивыми в наиболее часто встречающихся фазовых условиях. По-видимому, распределение и элементарный состав гигантских скоплений вещества в космосе не случайны.
Даже рассуждая априорно, девяносто два элемента Вселенной ограничивают набор возможных альтернатив в энергетике и временной протяженности живого вещества. На самом деле, жизни приходится выбирать не из девяноста двух, а из гораздо меньшего количества элементов, не больше десятка. Поэтому главные ступени, восходящие к высоко организованной жизненной форме, неизбежно должны быть жестко сужены. Это обстоятельство, лимитируя химические основы жизни, как будто препятствует частоте ее повторения. Это могло бы быть, если бы жизнь, наблюдаемая нами на родной планете, не использовала бы химически как раз наиболее распространенные элементы космоса. Весь круговорот жизни ограничен кругом элементов, составляющих более 99% вещества Вселенной.
Дальнейшие успехи астрофизики опровергли уникальность Солнечной системы и показали, что планеты у звезд не так уж редки, а в аспекте бесконечности их число во Вселенной может быть чрезвычайно велико. Выявились закономерности в составе планетных атмосфер и их изменения во времени.
По-видимому, первичные атмосферы планет состояли из толстой оболочки легких газов и походили на атмосферы, наблюдаемые у больших планет Солнечной системы - Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Утечка водорода, метана и аммиака в космическое пространство под действием лучевого давления и солнечного нагрева в конце концов, как это было на Земле, позволило солнечной радиации проникнуть в воды океана и на поверхность планеты, создавая условия для фотосинтеза и затем - для накопления свободного кислорода. В то же время первичная метаново-аммиачная атмосфера, насыщенная электричеством, при разрядах молний могла продуцировать аминокислоты - эти первичные молекулы жизни. По другим взглядам, на заре существования земной атмосферы она имела значительное содержание цианистого водорода, также способствовавшего частому возникновению протоорганических соединений. Дальнейшая эволюция атмосферы под влиянием развития растительной жизни - это накопление свободного кислорода вместе с утоньшением воздушной оболочки.
Таким образом, суммирование данных геофизики и астрофизики позволило говорить о некоем едином первоначальном типе планетных атмосфер, ничем не мешающем возникновению жизни.
Уточненные данные о возрасте нашей планеты значительно увеличили прежние цифры. Есть основания считать, что возраст пород, слагающих древнейшие материковые щиты, порядка 5 - 6 миллиардов лет. После этого неудивительным было открытие в древних осадочных породах материковых щитов, в частности южноафриканского, явственных остатков жизни, имеющих возраст около 2,5 миллиарда лет. Нет сомнения, что первичное появление начальных форм жизни совершилось еще раньше.
Чудовищная продолжительность первичных этапов развития жизни на Земле позволяет понять, как могло возникнуть то поразительное усложнение органических структур, которое необходимо для существования даже простейших организмов. Вместе с тем древность жизни свидетельствует о несокрушимой устойчивости процесса во времени и столь же неуклонной его направленности на усложнение и усовершенствование биологических механизмов.
Еще одно из важнейших открытий второй половины века - кибернетика вместе с теорией информации - сокрушило последние крепости антропоцентрического мышления.
Даже первые попытки создания саморегулирующихся и самосовершенствующихся систем позволили представить историческое развитие наиболее сложных животных форм. Вычислительные машины - компьютеры - приблизили нас к пониманию действия мозга и накопления в нем индивидуальной информации, а также впервые дали законченно материалистическое объяснение инстинктам и рефлексам как информации, накопленной в течение исторического развития и закрепленной в наследственных механизмах. Вне всякого сомнения, во Вселенной действуют одни и те же законы нервной деятельности, по которым идет накопление информации и компьютерное действие мозга.
Фред Хойл обратил внимание на тот немаловажный факт, что вся информация, необходимая для построения такого наисложнейшего существа, как человек, собрана в единственной клетке объемом немного больше 15 кубических микронов, состоящей почти целиком из ядра (ДНК), какой является сперматозоид. Очевидно, если "упаковка" и сохранение этой информации достигли такого совершенства, то трудно допустить возможность систем, значительно более совершенных химически. Ясно, что мы имеем дело с одним из лучших достижений эволюции, несомненно использованным в главном потоке жизни во Вселенной. Поэтому, уверенно заключает Хойл, формы жизни на других планетах близки к земным.
Новейшие открытия точных наук и их применение в биологии подводят нас к представлению о жизни как неизбежной стадии развития материи везде, где для этого существуют подходящие условия и, прежде всего достаточная длительность и постоянство этих условий. Великое множество планет во Вселенной подразумевает возможность обилия населенных миров, а то, что мы узнали о механизмах регулировки и управления, заставляет думать, что появление мысли, разумных существ есть также неизбежное следствие длительного развития материи.
Теперь посмотрим, что скажет нам палеонтология, то есть фактическая документация пути исторического развития земной жизни, на отрезке полумиллиарда лет от древнейших достоверных остатков до наших дней.
Подобно истории человеческого общества, основывающейся на письменных документах, предметах труда, быта и материальной культуры, первые окаменелые останки, могущие послужить для расшифровки строения древних организмов, принадлежат уже весьма сложным животным или растениям, вполне приспособленным к окружающей среде. Без всякого сомнения, это лишь вершина айсберга, выступающего над водой. "Под водой" в этом случае - еще не менее двух миллиардов лет, в течение которых образовались все главные группы животных и растения, вероятно, уже начинали осваивать сушу.
Гигантские пробелы в геологической летописи Земли существенно ограничивают наши возможности в изучении первых этапов завоевания суши как растениями, так и животными.
Тем не менее сумма палеонтологических данных дает нам неопровержимую общую картину постепенного усложнения и усовершенствования растительных и животных форм по мере хода геологического времени. Лестница этого восхождения непрерывна и последовательна, несмотря на вымирание одних групп, расцвет других или угнетенное, скрытное существование третьих.
Вместе с тем характер палеонтологической документации таков, что еще в недавнее время порождал представление о прерывистом, скачкообразном развитии жизни, о периодах расцвета, сменявшегося повсеместными катастрофами и массовыми вымираниями. Подобная картина возникала из-за непонимания особенностей хода эволюционного процесса. Приспособление к условиям существования путем естественного отбора мелких мутаций позволяло отдельным видам животных или растений процветать и обильно размножаться. В результате область, или, точнее, та совокупность внешних условий обитания, которую биологи называют экологической нишей, заселялась все плотнее и плотнее, пока эта плотность не достигала критической точки. "Ниша" - меткое название, подразумевающее ограниченность места, вовсе не обязательно географическую, но гораздо чаще чисто биологическую. За пределами ниши не было ни пищи, ни других жизненно важных условий для вида, приспособленного именно к этой области. Неограниченное размножение в результате успешного приспособления вызывало голод или эпизоотию и массовую гибель процветающего вида. Подобную же массовую гибель вызывало и небольшое изменение режима внешней среды, к которому узко приспособленные виды с большой численностью особей очень чувствительны.
Массовая смертность обусловливала образование больших скоплений остатков, заставляя нас воображать чудовищные катастрофы, Ввиду общей пространственной разорванности палеонтологической документации частные случаи казались распространенными чуть ли не по всему земному шару. На самом деле эти случаи нисколько не отражались на других видах, кроме связанных кормовой базой с гибнущими, и вовсе не означали серьезных потрясений нашей планеты.
Более того, неуклонное восхождение исторического развития от низших форм к высшим (считая высшими более сложные и более универсальные) вне всякого сомнения доказывает чрезвычайно длительную устойчивость среды обитания на поверхности нашей планеты, отражающую постоянство радиации Солнца и спокойное состояние вещества в недрах Земли. Особенно очевидно это для наземных организмов, не защищенных водой. Чтобы пройти путь от первичных рыбообразных позвоночных до высших млекопитающих, потребовалось около 400 миллионов лет. За этот громадный промежуток времени наше светило ни разу не подвело наземную жизнь. Равным образом те триллионы километров, которые проделала наша Земля вместе со всей Солнечной системой через пространства Галактики, не привели ни к каким губительным встречам. Хрупкие, чрезвычайно чувствительные в космических масштабах индикаторы - наземные животные и растения неоспоримо говорят об этом, подтверждая, что звезды типа нашего Солнца и системы, подобные Солнечной, обладают стабильностью, исчисляющейся миллиардами лет, то есть допускают развитие высших форм жизни.
Вторым очень существенным фактом, наблюдаемым во всей великой истории жизни, является та направленность ее развития, о которой я говорил ранее. Эволюция не идет в любом случайном направлении, а приспособительная радиация на каждом уровне геологического времени расходится лишь в определенных пределах. Всякое существенное усовершенствование организмов вызывает новую "вспышку" образования видов или приспособительную радиацию, во время которой прежние "экологические ниши" заселяются новыми видами, лучше организованными, чем прежние, уничтожаемые естественным отбором. Однако количество этих ниш на поверхности Земли ограниченно. В результате проявляется конвергенция, то есть принятие разными организмами похожей формы, образа жизни, питания и поведения. От сходной формы раковин у разных групп морских беспозвоночных, подобных друг другу, но разделенных сотнями миллионов лет существования, свободно плавающих колоний граптолитов и сифонофор, от похожих форм трилобитов и мечехвостов, поднявшись выше по лестнице жизни, мы находим моллюсков, подобных, например, спрутам, у которых появляется подобие черепа для хорошо развитого на этом архаическом уровне мозга и бинокулярное зрение огромных глаз. Всякий, кто смотрел в глаза крупного спрута, поражался человекоподобию его упорного и мрачного взгляда, без характерного для высшего животного эмоционального выражения.
Общеизвестны ихтиозавры - морские пресмыкающиеся, чрезвычайно похожие на дельфинов, появившихся на полтораста миллионов лет позже. Но мало кто знает, что аналогичные змеям формы земноводных существовали уже в каменноугольных лесах около 300 миллионов лет назад, а крокодилообразные земноводные имеют еще более почтенный возраст. С тех пор внешний облик крокодилов принимали неоднократно в разные геологические эпохи различные группы пресмыкающихся. Современные крокодилы - это довольно высокоорганизованные животные с почти четырехкамерным сердцем, сложной системой терморегуляции и глазами, которые адаптируются как к дневному, так и к ночному освещению.
Чем выше по лестнице исторического развития жизни поднимаемся мы, приближаясь к нашему времени, тем чаще и глубже конвергенция. Можно упомянуть об ископаемых млекопитающих Южной Америки, разобщенной со странами Евразии и Африки, и тем не менее похожих на главные формы млекопитающих стран так называемого Старого Света. Южноамериканские копытные, принадлежащие к совершенно особенным древним группам, дали похожие на животных Старого Света верблюдообразные, кабанообразные, лошадеобразные, даже хоботные формы. Лошадеподобные литоптерны по строению ног ("однопалости") ушли дальше лошадей, но отстали в отношении совершенства зубной системы.
Самым поразительным животным Южной Америки, жившим в очень позднее геологическое время, является тилакосмилус, повторивший во всех чертах строения саблезуба смилодона, но принадлежащий к совершенно иному, низшему подклассу млекопитающих - сумчатым. Сумчатые Австралии тоже повторяют главные группы высших млекопитающих - плацентарных Старого Света - грызунов, волков, тигров, медведей.
Приспособления, отличающие целые классы и подклассы у более поздних животных, возникали как отдельные признаки очень давно и у самых отдаленных и несходных групп. Так, например, скорпионы имеют в основании своих конечностей особые камеры, где зародыши прикреплены к плацентоподобному образованию, отличающему самых высших млекопитающих - плацентарных. Это высокая степень охраны эмбрионов.
Я упомянул уже, что двуглазое (бинокулярное) зрение, отличающее человека, появляется даже у моллюсков (осьминогов), а затем и у целого ряда пресмыкающихся, птиц, не говоря уже о многих млекопитающих.
Постоянство температуры тела, по всем данным, появилось у пресмыкающихся около полутораста миллионов лет назад. Но в том или ином виде высокая энергетика теплокровного организма есть у некоторых рыб, типа меч-рыбы или парусника, то есть возникает как частный случай у еще очень примитивных животных. Молоко как средство выкармливания детенышей известно у некоторых птиц и даже рыб, не говоря уже о самых древних яйцекладущих млекопитающих типа утконоса.
Наконец, недавние исследования показали, что объем и сложные извилины мозга, превосходящие таковые у человека, есть у китообразных и появились примерно на 15 миллионов лет раньше.
Я привожу лишь несколько наглядных примеров, общее число которых громадно. Остается сказать хотя бы об одной наиболее типичной конвергенции наземных растений: облик дерева с ветвями и органами фотосинтеза появляется уже с первых этапов развития крупных наземных форм. Каменноугольные сигиллярии внешне уже очень похожи на современные деревья, хотя, по существу, они гораздо ближе к плауновым, например современному мохообразному ликоподию. Даже пневматофоры или дыхательные выросты корней сигиллярий, по существу, ничем не отличаются от современных болотных кипарисов или других деревьев, растущих в заливаемых морем прибрежных мангровых лесах, то есть в такой же обстановке, в какой обитали 300 и более миллионов лет назад сигиллярии.
На протяжении сотен миллионов лет истории жизни и растения и животные становятся наделенными не только похожими чертами внешнего облика, механики скелета, или мышечнодвигательной системы. Еще ближе сходство органов чувств, нервной и гормональной регулировки. В похожих условиях обитания вырабатываются и одинаковые черты поведения. Эти аналогичные конструктивные решения показывают, что эволюция, так сказать, ставит перед организмами одни и те же задачи, а следовательно, имеет направленность. По существу, в этом нет ничего удивительного, ибо главные условия внешней среды, к которым приспособляются организмы, условия поверхности нашей планеты и общие закономерности жизни просуществовали, как мы говорили, более миллиарда лет.
Энергетические уровни биологических машин-организмов жестко лимитированы. Для каждой ступени повышения энергетики живых существ требуется немало миллионов лет. Энергозапасы, скажем, в печени пресмыкающегося примерно в 50 раз меньше, чем у высшего млекопитающего. Поэтому длительность бега по суше у крокодила просто несоизмерима с многочасовым бегом волка, льва, копытного. Высокая энергетика, естественно, имеет оборотную сторону - резко повышается потребность в пище, укорачивается продолжительность жизни, обостряется напряжение пищевых цепей (баланс пары: хищник - жертва), требуются расширение и интенсификация кормовой базы. Все это как бы огораживает жизнь неодолимыми стенами необходимости, направляющим коридором естественного отбора. Из него только один выход - дальнейшее усовершенствование организма, в одну только сторону - большей независимости от внешней среды. Частная адаптация в истории жизни на Земле - это лишь только временный успех, за которым идет расплата массовая гибель, позднее - вымирание, при перенаселении экологической ниши, исчерпании узкой кормовой базы или изменении условий обитания. В полном соответствии с описанным ходом исторического развития мы наблюдаем в палеонтологических захоронениях двоякого рода группы животных. Одни, составляющие главную массу остатков в том или другом слое, принадлежат к подчас причудливо приспособленным, но немногим видам, однозначным по уровню эволюционного развития. Другие, гораздо более редкие, отличаются внешне весьма мало, с как бы стандартным обликом, скрывающим высоту организации, большую, чем у одновременных с ними видов, богатых численностью особей.
Этот давно известный характер палеонтологической документации заставил исследователей предположить, что существуют два пути исторического развития жизни (эволюционного прогресса): адаптация, приспособление к местным и временным, частным условиям жизни и общее усовершенствование организма - его усложнение, универсализация действия, повышение энергетики и защищенности от влияния внешней среды. Из этих двух дорог эволюции одна - адаптивная радиация - постоянно заводит группы животных в тупики, а другая, названная путем ароморфоза, или ортогенеза, есть непрерывное восхождение к совершенству организма.
Нетрудно видеть, что на самом деле оба "пути" - лишь две стороны одного и того же диалектического процесса, в котором великая необходимость совершенствования организма проявляется через сумму случайных адаптации. Слепая сила естественного отбора становится "зрячей" в том смысле, что получает направленность, непрерывно действующую в течение всей огромной длительности органической эволюции на Земле.
Необходимость исторического развития заключается в приобретении наибольшей независимости от внешней среды - того самого гомеостазиса, без которого не может быть накопления и хранения информации, абсолютно необходимой для выживания. Чем "прочнее" и длительнее гомеостазис в индивидуальном существовании, тем больше информации накапливается в индивиде, тем более он универсален, пригоден для жизни в разных условиях, тем менее он зависит от узких экологических ниш. Совершенно очевидно, что, кроме общей защищенности организма от потери влаги, изменений температуры и давления, солнечной радиации и т. п., помимо способности преодолевать чисто механические препятствия, универсальная форма животного должна еще обладать умением разыскивать и распознавать пищу в ее разных видах и условиях среды, а для этого - запоминать множество данных. Универсальность (эврибионтность) неминуемо требует развития куда более многосторонних качеств, чем для частного приспособления к узкой нише и прежде всего - достаточной мускульной силы, запасов энергии внутри организма, мощных органов чувств и механизмов управления, то есть нервно-гормональной системы. Следовательно, требуется возникновение большого мозга, который в неизбежном противоречии требует повышенной энергетики, поскольку его деятельность немыслима без усиленного питания. С этим его свойством знакомы теперь не только специалисты, но и широкие круги населения - речь идет о тех четырех минутах, которые составляют интервал от клинической до необратимой смерти человека.