«Организм как целое с физико-химической точки зрения»

Электронная книга Проекта Гутенберг, «Организм как целое», Жака Леба

Note:

Images of the original pages are available through Internet Archive/American Libraries. See

https://archive.org/details/organismaswholef00loeb

Примечание переписчика

В этой транскрипции черное пунктирное подчеркивание указывает на гиперссылку на конкретную страницу или иллюстрацию; гиперссылки также подсвечиваются аквамариновым цветом при наведении на них курсора. Номера страниц указаны на правом поле.

Организм как целое

From a Physicochemical Viewpoint

By

Jacques Loeb, M.D., Ph.D., Sc.D.

Member of the Rockefeller Institute for Medical Research

With 51 Illustrations

G. P. Putnam’s Sons New York and London

Copyright, 1916 by JACQUES LOEB

To THE MEMORY OF DENIS DIDEROT Of the Encyclopédie and the Système de la nature

«Он был одним из тех простых, бескорыстных и интеллектуально безупречных тружеников, для которых собственная личность — ничто перед лицом тех необъятных тем, что занимают мысли всей их жизни». Джон Морли. (Статья «Дидро» в «Британской энциклопедии»)

ПРЕДИСЛОВИЕ

Общепризнано, что отдельные физиологические процессы, такие как пищеварение, метаболизм, выработка тепла или электричества, имеют чисто физико-химический характер; также признается, что функции отдельных органов, таких как глаз или ухо, должны анализироваться с точки зрения физика. Однако, когда биолог сталкивается с тем фактом, что в организме части так приспособлены друг к другу, что образуют гармоничное целое, и что организмы наделены структурами и инстинктами, рассчитанными на продление их жизни и сохранение их рода, могут возникнуть сомнения в адекватности чисто физико-химического подхода в биологии. Трудности, с которыми биолог сталкивается в этой проблеме, скорее увеличились, чем уменьшились после открытия менделеевской наследственности, согласно которой каждый признак передается независимо от любого другого признака. Поскольку число менделеевских признаков в каждом организме велико, приходится сталкиваться с возможностью того, что организм представляет собой лишь мозаику независимых наследственных признаков. Если это так, возникает вопрос: что формирует эти независимые признаки в гармоничное целое?

Виталист разрешает этот вопрос, предполагая существование предопределенного замысла для каждого организма и направляющей «силы» или «принципа», который руководит воплощением этого замысла в жизнь. Такие допущения выводят проблему объяснения гармоничного характера организма из области физики или химии. Теория естественного отбора не апеллирует ни к замыслу, ни к цели, но она неполна, поскольку игнорирует физико-химическую конституцию живой материи, о которой до недавнего времени было мало что известно.

В этой книге делается попытка показать, что единство организма обусловлено тем фактом, что яйцеклетка (или, точнее, ее цитоплазма) представляет собой будущий зародыш, на который менделеевские факторы в хромосомах могут накладывать лишь индивидуальные характеристики, вероятно, путем выработки специальных гормонов и ферментов. Мы можем заставить яйцеклетку развиться в организм без сперматозоида, но мы, по-видимому, не можем заставить сперматозоид развиться в организм без цитоплазмы яйцеклетки, хотя сперматозоид и ядро яйцеклетки в равной степени передают менделеевские признаки. Представление о том, что цитоплазма яйцеклетки уже представляет собой зародыш в грубом виде, может иметь значение и для проблемы эволюции, поскольку оно предполагает возможность того, что наследственность на уровне рода и вида определяется цитоплазмой яйцеклетки, в то время как менделеевские наследственные признаки не могут внести никакого вклада в формирование новых видов или вносят его лишь в ограниченной степени. Такая идея подкрепляется работами по иммунитету, которые показывают, что специфичность на уровне рода и, вероятно, видов обусловлена специфическими белками, в то время как менделеевские признаки могут определяться гормонами, которые не обязательно должны быть белками или специфичными, либо ферментами, которые также не обязательно должны быть специфичными для вида или рода. Такая концепция устранила бы трудности, которые работы по менделеевской наследственности якобы создали не только для проблемы эволюции, но и для проблемы гармоничного характера организма в целом.

Поскольку эта книга задумывалась как том, дополняющий прежний труд автора «Сравнительная физиология мозга», обсуждение функций центральной нервной системы опускается.

Полнота цитирования литературы была исключена, однако автор с сожалением отмечает, что в тексте не упомянул столь важный вклад в предмет исследования, как мастерская программная речь сэра Э. А. Шефера «Жизнь», или выступления Корренса и Гольдшмидта об определении пола. Следует также отдать должное профессору Раймонду Перлу за разграничение видовой и индивидуальной наследственности.

Автор выражает признательность своим друзьям: профессору Э. Г. Конклину из Принстона, профессору Рихарду Гольдшмидту из Института Кайзера Вильгельма в Берлине, д-ру П. А. Левину из Рокфеллеровского института, профессору Т. Х. Моргану из Колумбийского университета и профессору Хардольфу Вастенейсу из Калифорнийского университета, которые любезно прочли одну или несколько глав книги и высказали ценные замечания; он также выражает особую благодарность своей жене за множество предложенных исправлений в рукописи и корректуре.

Книга посвящена той группе вольнодумцев, включающей ДАламбера, Дидро, Гольбаха и Вольтера, которые первыми осмелились довести следствия механистической науки — сколь бы неполной она тогда ни была — до правил человеческого поведения и тем самым заложили основу того духа терпимости, справедливости и мягкости, который был надеждой нашей цивилизации, пока его не похоронила волна убийственных эмоций, пронесшаяся по миру. Дидро был выделен особо, поскольку ему посвящены слова лорда Морли, которые, однако, в большей или меньшей степени характеризуют всю группу.

Ж. Л.

The Rockefeller Institute

for Medical Research,

August, 1916

CONTENTS

PAGE CHAPTER I Introductory Remarks1 CHAPTER II The Specific Difference between Living and Dead Matter and the Ques­tion of the Origin of Life14 CHAPTER III The Chemical Basis of Genus and Species:40 II.—The Incompatibility of Species not Closely Related44 II.—The Chemical Basis of Genus and Species and of Species Specificity53 CHAPTER IV Specificity in Fertilization71 CHAPTER V Artificial Parthenogenesis95 CHAPTER VI Determinism in the Formation of an Organism from an Egg128

CHAPTER VII Regenera­tion153 CHAPTER VIII Determina­tion of Sex, Secondary Sexual Characters, and Sexual Instincts: II.—The Cytological Basis of Sex Determination198 II.—The Physiological Basis of Sex Determination214 CHAPTER IX Mendelian Heredity and its Mechanism229 CHAPTER X Animal Instincts and Tropisms253 CHAPTER XI The Influence of Environment286 CHAPTER XII Adapta­tion to Environment318 CHAPTER XIII Evolu­tion346 CHAPTER XIV Death and Dissolution of the Organism349 Index371

Организм как целое

ГЛАВА I

ВСТУПИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

1. Физические исследования последних десятилетий перевели атомистическую теорию материи и электричества на прочную и по всей вероятности постоянную основу. Нам известны точное число молекул в данной массе любого вещества, молекулярный вес которого нам известен, и точный заряд отдельного электрона. Это позволяет сформулировать в качестве конечной цели физических наук визуализацию всех явлений в терминах группировок и перемещений элементарных частиц, и поскольку не существует разрыва между материей, составляющей живой и неживой мир, цель биологии может быть выражена тем же образом.

Эта идея более или менее осознанно преобладала в течение некоторого времени при объяснении отдельных процессов, происходящих в животном организме, или при объяснении функций отдельных органов. Никому, даже научному виталисту, не придет в голову рассматривать процесс пищеварения, метаболизма, выработки тепла и электричества или даже секреции и мышечного сокращения иначе как чисто химическим или физико-химическим способом; равно как никому не придет в голову объяснять функции глаза или уха с какой-либо иной точки зрения, кроме физической.

Когда же дело касается действий организма в целом, мы обнаруживаем совершенно иную ситуацию. Те же физиологи, которые при объяснении отдельных процессов придерживаются строго физико-химических взглядов и метода, реакции организма в целом считают выражением нефизических факторов. Так, Клод Бернар, который при исследовании индивидуальных жизненных процессов был строгим механицистом, заявляет, что создание гармоничного организма из яйцеклетки не может быть объяснено на механистической основе, а лишь на основе допущения «направляющей силы». Бернар полагает, как до него это делали Биша и другие, что в живом организме происходят два противоположных процесса: (1) явления витального созидания или организующего синтеза; (2) явления смерти или органического разрушения. Именно разрушительные процессы порождают те физические проявления, по которым мы судим о жизни, такие как дыхание и кровообращение, деятельность желез и т. д. Работа созидания совершается невидимо для нас в яйцеклетке, когда формируются зародыш или организм. Это витальное созидание всегда происходит по определенному плану, и по мнению Бернара, невозможно объяснить этот план на чисто физико-химической основе.

Существует, так сказать, предопределенный замысел каждого существа и каждого органа такого рода, что каждое явление само по себе зависит от общих сил природы, но будучи взято в связи с другими, оно кажется направляемым каким-то невидимым проводником по пути, который оно проходит, и приводимым к месту, которое оно занимает...

Мы признаем, что жизненные явления связаны с физико-химическими проявлениями, но верно и то, что существенное этим не объясняется; ибо никакое случайное стечение физико-химических явлений не конструирует каждый организм по плану и фиксированному замыслу (которые предвидены заранее) и не вызывает к жизни восхитительное подчинение и гармоничное согласие актов жизни...

Мы можем знать лишь материальные условия, а не сокровенную природу жизненных явлений. Следовательно, мы имеем дело лишь с материей, а не с первопричинами или производной от них жизненной силой. Эти причины нам недоступны, и если мы верим в иное, мы совершаем ошибку, становимся жертвами метафор и принимаем фигуральный язык за реальность... Детерминизм никогда не может быть ничем иным, кроме физико-химического детерминизма. Жизненная сила и жизнь принадлежат к метафизическому миру.

Другими словами, Бернар считает своей задачей объяснение отдельных жизненных явлений на чисто физико-химической основе, но гармоничный характер организма в целом, по его мнению, не порождается теми же силами, и он считает невозможным и бесперспективным исследование «замысла». Такое отношение Бернара было бы непонятно, если бы не тот факт, что в момент высказывания этих суждений явления специфичности, физиология развития и регенерации, менделеевские законы наследственности, тропизмы животных и их значение для теории адаптации были неизвестны.

Это объяснение позиции Бернара якобы опровергается тем фактом, что Дриш и фон Икскюль, оба блестящие биологи, сегодня придерживаются точки зрения, не слишком отличающейся от позиции Клода Бернара. Дриш предполагает существование аристотелевской «энтелехии», действующей как направляющий ориентир в каждом организме; а фон Икскюль предполагает своего рода платоновскую «идею» в качестве специфической характеристики жизни, которая объясняет целесообразный характер организма.

Фон Икскюль полагает, подобно Клоду Бернару и Дришу, что в организме или яйцеклетке конечные процессы носят чисто физико-химический характер. В яйцеклетке эти процессы направляются в определенные части будущего зародыша с помощью менделеевских факторов наследственности — так называемых генов. Эти гены он сравнивает с прорабами для различных типов работ, которые должны быть выполнены в здании. Но должно существовать нечто, что делает из работы отдельных генов гармоничное целое, и для этой цели он предполагает существование «супергенов». Идеи фон Икскюля относительно природы менделеевского фактора и «супергенов» выражены в метафорических терминах, а допущение «супергенов» является логической ошибкой предвосхищения основания. У автора складывается впечатление, что этот исследователь пришел к своим взглядам из-за убеждения в том, что яйцеклетка полностью не дифференцирована. Но неоплодотворенная яйцеклетка не гомогенна, напротив, она обладает простой, но определенной физико-химической структурой, достаточной для определения первых шагов в дифференцировке организма. Конечно, если мы предположим, подобно фон Икскюлю и Дришу, что яйцеклетка не имеет структуры, развитие структуры становится сложной проблемой, но это не соответствует реальной ситуации.

2. Клод Бернар не упоминает о возможности объяснения гармонии или видимости замысла в организме на основе теории эволюции, он просто считает эту проблему лежащей за пределами биологии. Ему, должно быть, было ясно, как это должно быть очевидно для каждого с достаточной подготовкой в области физики, что естественный отбор не объясняет происхождение изменчивости. Дриш и фон Икскюль считают дарвиновскую теорию несостоятельной. Можно согласиться с тем, что теория формирования новых видов посредством кумулятивного эффекта бесцельных флуктуационных вариаций несостоятельна, поскольку флуктуационная вариация не наследуется; но это потребовало бы лишь небольшого изменения в теории, а именно замены влияния флуктуационной вариации влиянием столь же бесцельных мутаций. С этой незначительной модификацией, предложенной де Фризом, теория Дарвина по-прежнему служит цели объяснения того, как без какого-либо предопределенного плана могли выжить исключительно целесообразные и гармоничные организмы. Следует сказать, однако, что любая теория жизненных явлений должна основываться на наших знаниях о физико-химической конституции живой материи, а ни Дарвин, ни Ламарк этим не занимались. Более того, мы не можем считать ни одну теорию эволюции доказанной, если она не позволяет нам по желанию превращать один вид в другой, а это до сих пор не осуществлено.

Представляет определенный интерес указание на то, что нам не нужно делать никаких определенных допущений относительно механизма эволюции и что мы все же можем объяснить тот факт, что выжившие организмы по всем признакам гармоничны. Автор указывал, что из всех 100 000 000 мыслимых скрещиваний костистых рыб (многие из которых возможны) едва ли много более 10 000, то есть около одной сотой долей процента, способны жить и давать потомство. Те, что живут и развиваются, свободны от грубых типов дисгармонии, остальные обречены из-за грубого отсутствия гармонии частей. Последних мы никогда не видим, и это создает у нас ошибочное представление о том, что гармония или «замысел» являются общим свойством живой материи. Если кто-то пожелает назвать нежизнеспособность 99 99/100 процентов возможных костистых рыб процессом отсеивания посредством «естественного отбора», мы не будем возражать, но лишь хотим отметить, что наш способ объяснения отсутствия замысла в живой природе остался бы в силе, даже если бы не существовало теории эволюции или если бы никакой эволюции никогда не было.

3. Фон Икскюль абсолютно прав, связывая проблему замысла в организме с менделеевской наследственностью. Работы по менделеевской наследственности показали, что чрезвычайно большое число независимо передающихся менделеевских факторов помогает формировать особь. Еще не доказано, что организм представляет собой не что иное, как мозаику менделеевских факторов, но нельзя винить ни одного автора за рассмотрение такой возможности. Если мы предположим, что организм — это всего лишь мозаика менделеевских признаков, действительно трудно понять, каким образом они могут принуждать друг друга к образованию гармоничного целого; даже если сделать щедрую скидку на закон случая и соответствующую расточительность в мире живого. Но сомнительно, правильна ли эта идея о роли менделеевских факторов. Факты экспериментальной эмбриологии убедительно указывают на возможность того, что цитоплазма яйцеклетки является будущим зародышем (в грубом виде) и что менделеевские факторы накладывают лишь индивидуальные признаки (и признаки разновидности) на этот грубый блок. Эта идея подкрепляется тем фактом, что первое развитие — у морского ежа вплоть до стадии гаструлы включительно — не зависит от ядра, которое является носителем менделеевских факторов. Лишь после того, как в яйцеклетке морского ежа сформируются скелет или мезенхима, влияние ядра становится заметным. Это было показано в экспериментах Бовери, в которых лишенный ядра фрагмент яйцеклетки оплодотворяли сперматозоидом чужеродного вида. Если это верно в общем случае, можно предположить, что родовые и, возможно, также видовые признаки организмов определяются цитоплазмой яйцеклетки, а не менделеевскими факторами.

В любом случае сегодня мы можем утверждать, что цитоплазма содержит грубое предформирование будущего зародыша. Это показало бы тогда, что идея об организме как о мозаике менделеевских признаков, которые должны быть расставлены по местам с помощью «супергенов», излишня. Если яйцеклетка уже является зародышем в грубом виде, мы можем представить себе менделеевские факторы как порождающие специфические вещества, которые поступают в кровоток и запускают или ускоряют различные химические реакции в разных частях зародыша, вызывая тем самым более тонкие детали, характерные для разновидности и индивидуума. Идея о том, что яйцеклетка является будущим зародышем, подкрепляется тем фактом, что мы можем искусственным путем вызвать развитие нормального организма из неоплодотворенной яйцеклетки, в то время как заставить сперматозоид развиться в организм вне яйцеклетки, по-видимому, невозможно.

4. Влияние целого на части нигде не проявляется так ярко, как в области регенерации. Известно, что кусочки, отрезанные от растения или животного, могут дать начало новому росту, который во многих случаях в некоторой степени восстанавливает исходный организм. Вместо того чтобы спрашивать, какова причина этой так называемой регенерации, мы можем спросить, почему те же кусочки не регенерируют до тех пор, пока они являются частями целого. В такой форме на первый план выдвигается загадочное влияние целого на его части. Мы увидим, что рост происходит в определенных клетках, когда там могут скапливаться определенные вещества, находящиеся в кровотоке. Загадочное влияние целого на эти части часто заключается лишь в том, что циркулирующие специфические или неспецифические вещества — мы пока не можем решить, какие именно — в составе целого будут притягиваться определенными точками, и это помешает им действовать на другие части организма. Если такие части изолятны, вещества больше не могут утекать из этих частей, и части начинают расти. Таким образом, становится совершенно излишним наделять такие организмы «направляющей силой», которая должна перерабатывать изолированные части в целое.

5. Та же трудность, которую мы обсуждали в отношении морфогенеза, существует и в связи с теми инстинктами, которые сохраняют жизнь организма и расы. Читателю достаточно напомнить о всех сложных инстинктах спаривания, посредством которых сперматозоиды и яйцеклетки сводятся вместе, или тех, благодаря которым молодняк спасается от голода, чтобы осознать те кажущиеся безнадежными проблемы, которые поджидают механициста, для которого допущение замысла бессмысленно. И все же в отношении нашего знания инстинктов мы находимся в лучшем положении, чем в отношении морфогенеза, поскольку в первом случае мы можем показать, что кажущиеся инстинкты в некоторых случаях подчиняются простым физико-химическим законам с почти математической точностью. С тех пор как была доказана справедливость закона тяготения для солнечной системы, идея замысла в движении планет утратила свою полезность, и этот факт должен служить нам путеводной нитью везде, где мы пытаемся вывести науку за пределы возможности мистицизма. Как только мы можем показать, что жизненное явление подчиняется простому физическому закону, отпадает всякая необходимость предполагать действие нефизических сил. Мы увидим, что это было достигнуто для одной группы инстинктов животных, а именно тех, которые определяют отношение животных к свету, поскольку они постепенно сводятся к закону Бунзена и Роско. Этот закон гласит, что химическое действие света равно произведению интенсивности на продолжительность освещения. Некоторые авторы возражают против тенденции сводить все в биологии к математическим законам или цифрам; но где была бы теория наследственности без цифр? Именно цифры позволили показать, что в наследственности правят законы случая, а не замысла. Биология станет наукой лишь в той степени, в какой ей удастся свести жизненные явления к количественным законам.

Те, кто знаком с теориями эволюции, знают о той огромной роли, которая приписывается приспособлениям организмов. Автор еще в 1889 году обратил внимание на тот факт, что реакции на свет — например, положительный гелиотропизм — обнаруживаются у организмов, которые никогда ни при каких обстоятельствах ими не пользуются; а позже — на то, что очень многие организмы проявляют определенные инстинктивные реакции по отношению к гальваническому току (гальванотропизм), хотя ни у одного организма никогда не было и не будет шанса подвергнуться воздействию такого тока, за исключением лабораторных экспериментов. Это бросает иной свет на кажущийся целенаправленный характер реакций животных. Гелиотропизм зависит прежде всего от присутствия фоточувствительных веществ в глазу или эпидермисе организма, и эти вещества наследуются независимо от того, полезны они или нет. Называть реакции, возникающие в результате присутствия фоточувствительных веществ, «адаптацией» — это лишь метафора. В этой книге приведены и другие примеры, которые показывают, что авторы слишком часто говорили об адаптации к среде там, где среда не несет ответственности за эти явления. Таковы случаи слепоты пещерных животных и устойчивости некоторых морских животных к более высоким концентрациям морской воды. Кюно говорит о «преадаптации», чтобы выразить это отношение. Дело в том, что «адаптации» часто существовали до того, как животное оказалось в условиях, где они оказались полезными. Это также избавляет нас от необходимости постулировать существование наследования приобретенных признаков, хотя вполне возможно, что будущее предоставит доказательства существования такого способа наследования.

6. Мы упоминали, что, согласно Клоду Бернару, в живом организме происходят две группы явлений: (1) явления витального созидания или организующего синтеза (особенно в яйцеклетке и в ходе развития); (2) явления смерти или органического разрушения. Эти два процесса кратко рассматриваются в первой и последней главах.

Эти вступительные замечания, возможно, облегчат читателю удержание нити основных идей среди деталей экспериментов и таблиц, приведенных в этой книге.

ГЛАВА II

СПЕЦИФИЧЕСКОЕ ИЗБРАННОЕ (ПРИМЕЧАНИЕ: ИЗМЕНЕНО ИЗ-ЗА УТОЧНЕНИЯ НА ОСНОВЕ ГЛОССАРИЯ И ТЕКСТА) РАЗЛИЧИЕ МЕЖДУ ЖИВОЙ И МЕРТВОЙ МАТЕРИЕЙ И ВОПРОС О ПРОИСХОЖДЕНИИ ЖИЗНИ

1. Каждый организм характеризуется определенной формой, и в следующей главе мы увидим, что эта форма определяется определенными химическими веществами. То же самое верно и для кристаллов, где вещество и форма определенным образом связаны, и между организмами и кристаллами существуют дальнейшие аналогии. Кристаллы могут расти в подходящем растворе и восстанавливать свою форму в таком растворе при поломке или повреждении; возможно даже предотвратить или замедлить образование кристаллов в пересыщенном растворе, не давая «зародышам» из воздуха попасть в раствор — наблюдение, которое позже было использовано Шрёдером и Пастером в их экспериментах по самозарождению. Однако аналогии между живым организмом и кристаллом носят чисто поверхностный характер, и именно указывая на принципиальные различия между поведением кристаллов и поведением живых организмов, мы можем лучше всего понять специфическое различие между неживой и живой материей. Верно, что кристалл может расти, но он будет делать это только в пересыщенном растворе собственного вещества. Для живых организмов верно прямо противоположное. Чтобы заставить расти бактерии или клетки нашего тела, клеткам должны быть доступны растворы продуктов расщепления веществ, из которых они состоят, а не сами вещества; во-вторых, эти растворы не должны быть пересыщенными, напротив, они должны быть разбавленными; и в-третьих, рост у живых организмов приводит к клеточному делению, как только масса клетки достигает определенного предела. Утверждать, что этот процесс клеточного деления существует у кристалла, нельзя даже метафорически. Правильная оценка этих фактов даст нам понимание специфического различия между неживой и живой материей. Образование живой материи заключается в синтезе белков, нуклеинов, жиров и углеводов клеток из продуктов расщепления. Приводя исторический пример, Пастер показал, что дрожжевые клетки и другие грибки можно выращивать на следующем стерилизованном растворе: вода — 100 г, кристаллический сахар — 10 г, тартрат аммония — от 0,2 до 0,5 г, и плавленная зола дрожжей — 0,1 г. Он предпринял этот эксперимент, чтобы опровергнуть мнение о том, что белок или органическое вещество в состоянии разложения необходимы для зарождения новых организмов, как утверждали защитники идеи самозарождения.

То, что такой раствор может служить для синтеза всех соединений живых дрожжевых клеток, объясняется тем фактом, что он содержит сахара. Из сахаров могут образовываться органические кислоты, которые вместе с аммиаком (предложенным в форме тартрата аммония) могут дать начало образованию аминокислот — «строительных блоков» белков. Таким образом, очевидно, что синтез живой материи сосредоточен вокруг молекулы сахара. Фосфаты требуются для образования нуклеинов, а работы Хардена и Янга позволяют предположить, что они также играют роль в спиртовом брожении сахара.

Хлорофилл под влиянием красных лучей света производит сахара из CO2 воздуха. Из-за этого создается впечатление, будто жизни на нашей планете должно было предшествовать существование хлорофилла, каковой факт трудно понять, поскольку естественнее представлять хлорофилл частью или продуктом живых организмов, а не наоборот. Откуда же тогда должен браться сахар, который является компонентом большинства питательных сред и который кажется непременным условием для синтеза белков в живых организмах?

Исследования Виноградского о нитрифицирующих, серных, а возможно, и железобактериях по всем признакам указали выход из этой трудности. Казалось вероятным, что существуют специфические микроорганизмы, окисляющие аммиак, образующийся в сточных водах или при гниении живой материи, но попытки доказать это предположение путем выращивания такого нитрифицирующего микроорганизма на одной из обычных питательных сред, все из которых содержали органические соединения, потерпели неудачу. Руководствуясь результатами своих наблюдений над серными бактериями, Виноградский пришел к мысли, что присутствие органических соединений препятствует выращиванию этих бактерий, и эта идея оказалась верной. Бактерии, окисляющие аммиак до нитритов, выращивали на следующей среде: 1 г сульфата аммония, 1 г фосфата калия, 1 г карбоната магния на 1 литр воды. На этой среде, которая свободна от сахара и содержит лишь компоненты, которые могли существовать на планете до появления жизни, нитрифицирующие бактерии смогли образовывать сахара, жирные кислоты, белки и другие специфические компоненты живой материи. Виноградский доказал путем количественного определения, что с нитрификацией происходит увеличение количества углеродных соединений. «Поскольку этот связанный углерод в культурах не может иметь иного источника, кроме CO2, и поскольку сам процесс не может иметь иной причины, кроме активности нитрифицирующего организма, не оставалось никакой другой альтернативы, кроме как приписать ему способность ассимилировать CO2». «Поскольку окисление NH3 является единственным источником химической энергии, который может использовать нитрифицирующий организм, было очевидно a priori, что выход при ассимиляции должен соответствовать количеству окисленного азота. Оказалось, что между значениями ассимилированного углерода и значениями окисленного азота существует приблизительно постоянное соотношение». Это иллюстрируется результатами различных экспериментов, показанных в Таблице I.

ТАБЛИЦА I

No. 5No. 6No. 7No. 8 mg.mg.mg.mg. Oxidized N722.0506.1928.3815.4 Assimilated C019.7015.2026.4022.4 Ratio N : C036.6033.3035.2036.4

Очевидно, что 1 часть ассимилированного углерода соответствует примерно 35,4 частям окисленного азота или 96 частям азотистой кислоты.

Эти результаты Виноградского были подтверждены в очень тщательных экспериментах Э. Годлевского-старшего.

Нитриты далее окисляются другим видом микроорганизмов до нитратов, и их также можно выращивать без органического материала.

Виноградский уже ранее обнаружил, что сероводород, который образуется как продукт восстановления из CaSO4 или при гниении в результате жизнедеятельности определенных бактерий, может окисляться определенными группами бактерий — серными бактериями. Такие бактерии, например Beggiatoa, также широко распространены у выхода серных источников. Они используют сероводород, который окисляют до серы, а впоследствии до сульфатов, согласно схеме:

(1) 2H2S + O2 = 2H2O + S2

(2) S2 + 3O2 + 2H2O = 2H2SO4

Серная кислота немедленно нейтрализуется карбонатами.

Виноградский полагает, что окисление H2S серными бактериями является источником энергии, который играет ту же роль, какую окисление NH3 играет у нитрифицирующих бактерий или окисление углеродных соединений — сахара и других — в случае других низших и высших организмов. Виноградский сделал весьма вероятным то, что серные бактерии не нуждаются ни в каких органических соединениях и что их питание может осуществляться с помощью чисто минеральной питательной среды, подобно таковой у нитритных бактерий. На основе этого предположения они также должны быть способны образовывать сахара из CO2 воздуха.

Натансон обнаружил в морской воде существование бактерий, окисляющих тиосульфат до серной кислоты. Они развиваются, если в морскую воду добавить немного Na2S2O3. Эти бактерии могут развиваться только при доступе CO2 из воздуха или при присутствии карбонатов. Для этих организмов CO2 не может быть заменен глюкозой, мочевиной или другими органическими веществами. Такие бактерии должны поэтому обладать способностью производить сахар и крахмал из CO2 без помощи хлорофилла. Аналогичные наблюдения были сделаны Бейеринком над видом пресноводных бактерий.

Наконец, можно вкратце упомянуть случай железобактерий, хотя взгляды Виноградского не принимаются Молишем.

Мы можем поэтому считать установленным фактом существование ряда организмов, которые могли жить на этой планете в то время, когда существовали лишь минеральные компоненты, такие как фосфаты, K, Mg, SO4, CO2 и O2, помимо NH3 или SH2. Это приводит нас к мысли о возможности того, что первые организмы на этой планете могли принадлежать к тому миру микроорганизмов, который был открыт Виноградским.

Если мы можем представить себе эту группу организмов производящей сахар, что они в действительности и делают, они могли послужить основой для развития других форм, которые требуют органического материала для своего развития.

В 1883 году небольшой остров Кракатау был разрушен самым мощным из зарегистрированных вулканических извержений. Посещение островов через два месяца после извержения показало, что «три острова были покрыты пемзой и слоями пепла, достигающими в среднем толщины тридцать метров и часто шестьдесят метров». Конечно, вся жизнь на островах была уничтожена. Когда Треуб в 1886 году впервые посетил остров, он обнаружил, что сине-зеленые водоросли были первыми колонистами на пемзе и на обнаженных глыбах скал в оврагах на горных склонах. Исследования, проведенные во время последующих экспедиций, продемонстрировали ассоциацию диатомей и бактерий. Все они, вероятно, были занесены ветром. Упомянутые водоросли, по мнению Эйлера, относились к типу носток. Носток не нуждается в сахаре, поскольку может производить это соединение из CO2 воздуха за счет активности своего хлорофилла. Этот организм также обладает способностью ассимилировать свободный азот воздуха. На основании этих наблюдений и поскольку Nostocaceae обычно появляются первыми поселенцами на песке, был сделан вывод, что они или группа Schizophyceae, к которой они принадлежат, сформировали первых поселенцев нашей планеты. Этот вывод не совсем надежен, поскольку при заселении Кракатау, равно как и при первом заселении песчаных областей, характер первого поселенца определяется главным образом переносной способностью ветра (или волн и птиц).

Теперь мы можем вернуться от этого отступления к истинной цели нашего обсуждения, а именно к тому, что питательные растворы организмов должны быть очень разбавленными и состоять из продуктов расщепления сложных соединений, из которых состоят организмы. Приведенные примеры достаточно иллюстрируют это утверждение.

Питательной средой клеток нашего тела является кровь, и хотя мы принимаем в качестве пищи сложные соединения растений или животных, эти вещества подвергаются пищеварению, то есть расщеплению на мелкие составляющие, прежде чем они смогут диффундировать из кишечника в кровь. Таким образом, белки расщепляются до аминокислот, и последние диффундируют в кровь, что продемонстрировали Фолин и Ван Слайк. Оттуда их берут клетки. Различные белки отличаются друг от друга по набору содержащихся в них аминокислот. В то время как бактерии, грибки и, по-видимому, высшие растения способны строить все свои различные аминокислоты из аммиака, у млекопитающих эта способность уже отсутствует: они могут синтезировать в своем организме лишь определенные аминокислоты, а остальные должны получать с пищей. Вследствие этого обычно необходимо кормить молодых животных более чем одним белком, чтобы заставить их расти, поскольку один белок, как правило, не содержит всех аминокислот, необходимых для производства всех белков, требующихся для формирования материала растущего животного.

Существенное различие между живой и неживой материей заключается тогда в следующем: живая клетка синтезирует свой собственный сложный специфический материал из индифферентных или неспецифических простых соединений окружающей среды, в то время как кристалл просто присоединяет молекулы, находящиеся в его пересыщенном растворе. Эта способность синтеза, заключающаяся в превращении мелких «строительных блоков» в сложные соединения, специфичные для каждого организма, и есть «секрет жизни» или, вернее, один из секретов жизни.

Какая у нас есть зацепка в отношении природы этой синтетической способности? Мы знаем, что сравнительно высокая скорость химических реакций в живом организме обусловлена присутствием энзимов (ферментов) или каталитических агентов в целом. Некоторые из этих каталитических агентов специфичны в том смысле, что данный катализатор может ускорять реакцию только на одном этапе сложной химической реакции. Хотя эти ферменты образуются в результате деятельности организма, они могут быть отделены от него без потери своей каталитической эффективности. Прошло немало времени, прежде чем ученым удалось выделить фермент дрожжевой клетки, вызывающий спиртовое брожение сахара; и это породило преждевременное утверждение о том, что выделить этот фермент невозможно, поскольку он связан с жизнью дрожжевой клетки. Такое утверждение делал даже такой человек, как Пастер, который обычно был образцом сдержанности в своих высказываниях, и тем не менее работы Бухнера доказали его неправоту.

Общий механизм действия гидролизующих ферментов известен. Старая идея де ла Рива о том, что молекула фермента на время соединяется с молекулой субстрата; дальнейшая идея, которая, возможно, восходит к Энглеру, о том, что молекула субстрата разрушается в «напряжении» нового соединения и что расколотые фрагменты отпадают или легко сбиваются при столкновении с молекулой фермента, которая теперь готова повторить процесс, кажется правильной. Исходя из допущения, что скорость ферментативной реакции пропорциональна массе фермента, и что идея де ла Рива была верной, Ван Слайк и Каллен смогли рассчитать коэффициенты скорости ферментативных реакций для расщепления мочевины и других веществ, и соответствие между рассчитанными и наблюдаемыми значениями оказалось замечательным.

В то время как гидролитическое действие ферментов таким образом ясна, синтез в клетке остается загадкой. Интересное предположение высказал Вант-Гофф, который в 1898 году высказал мысль о том, что гидролитические ферменты должны действовать и в противоположном направлении, а именно синтетически. Таким образом, должно быть возможно не только расщеплять белки пепсином, но и синтезировать их из продуктов расщепления с помощью того же фермента. Это ожидание основывалось на идее о том, что фермент не изменяет равновесие между гидролизованной и негидролизованной частью субстрата, а лишь ускоряет скорость достижения равновесия. Однако идея Вант-Гоффа упускала из виду возможность того, что при временном соединении между молекулой фермента и субстратом может происходить изменение молекулярной конфигурации субстрата или распределения внутримолекулярного напряжения. Первое, по-видимому, полное подтверждение предположения Вант-Гоффа появилось в виде синтеза мальтозы из виноградного сахара с помощью фермента мальтазы, который разлагает мальтозу на виноградный сахар. Добавив фермент мальтазу из дрожжей к сорокапроцентному раствору глюкозы, Крофт Хилл получил неплохой выход мальтозы. Однако выяснилось, что то, что он принял за мальтозу, было не этим соединением, а изомером, а именно изомальтозой, которая имеет другую молекулярную конфигурацию и не может гидролизоваться ферментом мальтазой.

Лактоза гидролизуется из кефира ферментом лактазой на галактозу и глюкозу; путем добавления этого фермента к галактозе и глюкозе был получен синтез не лактозы, а изолактозы; последняя, однако, не расщепляется ферментом лактазой.

Э. Ф. Армстронг разработал теорию, которая пытается объяснить это поразительное явление, предполагая, «что фермент обладает специфическим влиянием, способствующим образованию биозы, которую он не может гидролизовать». Эта теория весьма остроумна и кажется подкрепленной фактами. Отсюда следовал бы вывод, что определенные гидролитические ферменты могут оказывать синтетическое действие, но не тем способом, который предполагал Вант-Гофф.

Принцип, сформулированный Армстронгом, согласно которому при синтетическом действии гидролитических ферментов образуется не исходное соединение, а изомер, который не может гидролизоваться ферментом, возможно, имеет огромное значение для понимания жизненных явлений. Он показывает нам, как клетка может расти в присутствии гидролитических ферментов и почему при голодании деструкция клеточного материала происходит так медленно. Сначала думали, что образование изомеров противоречит идее обратимого действия ферментов, но это не так; напротив, это подтверждает ее, но вносит дополнение, которое может разрешить загадку того, что Клод Бернар назвал созидательным действием живой материи. Мы вернемся к этой проблеме в последней главе.

Кастл и Лёвенхарт продемонстрировали синтез следов этилбутирата липазой, если последний фермент добавляли к продуктам гидролиза этилбутирата, этилового спирта и масляной кислоты тем же ферментом. Тейлор получил синтез небольшого количества триолеина

путем добавления высушенного обезжиренного остатка клещевины к смеси олеиновой кислоты и глицерина... Синтеза с уксусной, масляной, пальмитиновой и стеариновой кислотами с глицерином, маннитом и дульцитом не происходило, и эксперименты с последними двумя спиртами и олеиновой кислотой также не привели к синтезу.

Это возможно указывает на специфическое действие фермента. Если бы это незначительное обратимое действие имело какое-либо биологическое значение (что могло бы быть возможным, поскольку в организме могут действовать вторичные благоприятные условия, отсутствующие in vitro), должен был бы существовать параллелизм между массами липазы в различных видах тканей и синтезом жиров. Лёвенхарт указал, что это может быть фактом, но более масштабное исследование Х. К. Брэдли сделало это весьма сомнительным.

Относительно обратимого действия гидролитических ферментов белковой природы известно очень мало. А. Э. Тейлор подверг протаминсульфат перевариванию трипсином и обнаружил, что после добавления трипсина к продуктам пищеварения при длительномстаивании образуется осадок; и мы можем также сослаться на эксперименты Робертсона с пепсином на продуктах казеиногена, к которым мы вернемся в следующей главе. Поэтому в настоящее время кажется, что идея Вант-Гоффа об обратимом действии ферментов может быть справедлива в модификации, предложенной Армстронгом. Однако остается сомнительным, может ли эта обратимость объяснить все синтетические процессы в клетке. В настоящее время нельзя выдвинуть никаких возражений, если кто-то делает предположение, что каждая клетка обладает специфическими синтетическими ферментами или какими-то другими синтетическими механизмами, которые до сих пор неизвестны.

Механизмы синтеза белков должны обладать еще одной особенностью: их действие должно быть специфичным. В следующей главе мы увидим, что каждый вид, по-видимому, обладает одним или несколькими белками, не встречающимися ни у каких других, кроме близкородственных видов. Каждый организм развивается из крошечного микроскопического зачатка и растет, синтезируя неспецифические строительные блоки (аминокислоты) в специфические белки вида. Это должно быть работой пока еще неизвестных синтетических ферментов или механизмов. Выяснение их характера представляется одной из главных проблем биологии. Излишне говорить, что кристаллография не сталкивается с проблемами такого рода.

Тот факт, что живая клетка растет после поглощения пищи, породил любопытные недоразумения. Траубе показал, что капли жидкости, окруженные полупроницаемой мембраной, могут увеличиваться в объеме при помещении в раствор с более низким осмотическим давлением. Это привело и, возможно, до сих пор приводит к утверждению, что процесс роста живой клетки был имитирован искусственно. Имитирована лишь одна особенность — увеличение объема; но существенная особенность процесса в живой клетке, то есть образование специфических компонентов живой клетки из неспецифических продуктов, разумеется, имитирована не была.

4. Таким образом, постоянный синтез специфического материала из простых соединений неспецифического характера является главной особенностью, отличающей живую материю от неживой. С этим свойством коррелирует другое: а именно, когда масса клетки достигает определенного предела, клетка делится. Это, пожалуй, наиболее очевидно у бактерий, которые на надлежащей питательной среде поглощают пищу, растут и делятся на две бактерии, каждая из которых поглощает пищу, делится и растет ad infinitum, пока хватает пищи, при условии, что удаляются вредные продукты обмена веществ. Если верно, что в каждой клетке существуют специфические синтетические ферменты, отсюда следует, что клетка должна синтезировать и их, поскольку в противном случае синтез специфических белков должен был бы остановиться.

Эта проблема синтеза подводит к предположению о бессмертии живой клетки, поскольку нет никаких априорных причин, по которым этот синтез должен когда-либо прекратиться сам по себе, до тех пор пока доступно достаточное количество пищи и гарантированы надлежащие внешние физические условия. Общеизвестно, что Вейсманн утверждал бессмертие всех одноклеточных организмов и половых клеток многоклеточных, в то время как для клеток тела последних он утверждал необходимость смерти. Лео Леб под влиянием своих исследований по трансплантации рака пришел к предположению о бессмертии не только раковой клетки, но и клетки тела организма. При пересадке злокачественной опухоли от одного индивида к другому он обнаружил, что опухоль растет; что растут и размножаются не клетки хозяина, а пересаженные клетки опухоли самого трансплантата, и что этот процесс можно повторять по-видимому до бесконечности, так что было очевидно, что пересаженные клетки опухоли пережили исходное животное. Такие эксперименты с тех пор проводятся столь долго, что теперь мы можем сказать, что отдельная раковая клетка, взятая от животного и время от времени пересаживаемая на нового хозяина, живет по-видимому бесконечно долго. Лео Леб обнаружил, что эти опухолевые клетки представляют собой просто видоизмененные соматические клетки. Поэтому он предположил, что соматические клетки можно считать бессмертными с тем же правом, с каким мы говорим о бессмертии зародышевых клеток таких животных. 23

Этот взгляд подкрепляется, во-первых, тем фактом, что некоторые деревья, такие как секвойя, живут несколько тысяч лет и поэтому могут считаться бессмертными, и во-вторых, методом тканевых культур. Метод культивирования тканевых клеток в пробирке, аналогично тому, как это делается для бактерий, был впервые предложен и осуществлен Лео Лебом в 1897 году, 24 но его метод пробирок не позволял наблюдать пересаженную клетку под микроскопом. Это стало возможным благодаря модификации метода Харрисоном, который установил факт того, что осевой цилиндр вырастает из ганглиозной клетки. Затем Харрисон и Берроуз усовершенствовали метод культивирования клеток теплокровных животных, и с помощью этих методов Каррелю удалось поддерживать жизнь клеток соединительной ткани сердца раннего зародыша цыпленка более четырех лет, причем эти клетки продолжают расти и делиться. 25 Таким способом можно поддерживать в живом состоянии лишь очень малые массы клеток, поскольку все клетки в центре кусочка погибают из-за недостатка кислорода; и каждые два дня несколько клеток с периферии кусочка приходится переносить в новую питательную среду.

Этот эффект недостатка кислорода объясняет также, почему бессмертие соматических клеток не является очевидным. Смерть у человека заключается в остановке сердцебиения и дыхания, что также прекращает деятельность мозга или по крайней мере сознания. Сразу после прекращения сердцебиения и дыхания клетки мышц и кожи, а также вероятно многие или большинство других органов все еще живы и могли бы продолжать жить, если бы их перенесли в другое тело с кровообращением и дыханием. Однако вследствие нехватки кислорода в мертвеющем теле они погибнут сравнительно быстро. Можно утверждать, что сердца, извлеченные из тела по истечении ряда часов, все еще могут возобновить биение при помещении в надлежащие растворы и при обеспечении достаточным количеством кислорода.

Представление о том, что клетки тела естественным образом бессмертны и погибают лишь при воздействии экстремальных повреждений, таких как длительное отсутствие кислорода или слишком высокая температура, помогает сделать одну проблему более понятной. Студент-медик, который впервые осознает, что жизнь зависит от того, как этот единственный орган — сердце — непрерывно выполняет свою работу в течение отведенных человеку примерно семидесяти лет, поражается шаткости нашего существования. Действительно, кажется удивительным, что столь тонкий механизм функционирует столь регулярно на протяжении стольких лет. Мистицизм, связанный с этим и другими явлениями адаптации, исчез бы, если бы мы могли быть уверены, что все клетки действительно бессмертны и что в объяснении нуждается не продолжающаяся активность, а прекращение активности при смерти. Таким образом, мы видим, что идея бессмертия соматических клеток, если ее обобщить, может быть призвана стать одной из главных опор для полного физико-химического анализа жизненных явлений, поскольку она делает долговечность организмов понятной.

5. Эта обобщенная идея бессмертия некоторых, а возможно, большинства или всех соматических клеток имеет отношение к проблеме происхождения жизни на нашей планете. Эксперименты Спалланцани, Шванна, Шредера, Пастера, Тиндаля и всех тех, кто работал с чистыми культурами микроорганизмов, доказали, что самозарождение жизни из неживой материи не может быть продемонстрировано; а противоположные утверждения были обусловлены экспериментальными ошибками, поскольку вновь образованные организмы являлись потомством других, которые случайно попали в питательную среду.

В последней главе своей чрезвычайно увлекательной книги «Миры в становлении» 26 Аррениус обсуждает возможность того, что жизнь вечна, а живые зародыши очень малых размеров — например, споры микроорганизмов — переносятся через космическое пространство с одной планеты на другую или даже из одной солнечной системы в другую. Если верно, что самозарождения не существует; если верно, что все клетки потенциально бессмертны, мы действительно можем серьезно поставить вопрос: а не является ли жизнь в конце концов вечной? Такие идеи отстаивал Рихтер в несколько фантастической форме, а также более определенно — Гельмгольц и Кельвин. Последние авторы предполагали, что при столкновении планет или миров, на которых есть жизнь, будут отрываться фрагменты, содержащие живые организмы, и эти фрагменты будут перемещаться как несущие семена камни сквозь космическое пространство. «Если бы в настоящий момент на этой земле не существовало жизни, один такой падающий на нее камень мог бы... привести к тому, что она покроется растительностью». Аррениус указывает на трудности, противостоящие такому взгляду, как, например, тот факт, что «метеорит при своем падении на землю накаляется по всей своей поверхности, и любые находящиеся на нем семена поэтому лишились бы своей всхожести».

Аррениус предлагает другую и гораздо более изощренную идею, основанную на том факте, что для частиц размером ниже определенного предела механическое давление, производимое световыми волнами — радиационное давление, — может преодолевать силу притяжения гравитации.

Тела, которые, согласно Шварцшильду, должны испытывать наибольшее влияние солнечной радиации, при условии их сферической формы должны иметь диаметр 0,00016 мм. Первый вопрос заключается поэтому в следующем: существуют ли какие-либо живые семена столь необычайной миниатюрности? Ответ ботаника заключается в том, что споры многих бактерий имеют размер 0,0003 или 0,0002 мм, и вне сомнений существуют гораздо более мелкие зародыши, которые наши микроскопы не способны обнаружить.

Это предположение несомненно верно.

В первом приближении мы произведем грубый расчет того, что произошло бы, если бы такой организм отделился от Земли и был вытолкнут в космическое пространство радиационным давлением нашего Солнца. Организму прежде всего пришлось бы пересечь орбиту Марса; затем орбиты меньших и внешних планет... Организмы пересекли бы орбиту Марса через двадцать дней, орбиту Юпитера — через восемьдесят дней, а орбиту Нептуна — через четырнадцать месяцев. Наша ближайшая солнечная система была бы достигнута через девять тысяч лет.

Для предположения о вечности жизни следует рассматривать лишь перенос зародышей из одной солнечной системы в другую, и возникает вопрос, могут ли зародыши сохранять свою жизнеспособность в течение стольких тысяч лет или нет. Аррениус считает это возможным благодаря низкой температуре (которая должна быть ниже -220 °C), при которой в спорах невозможны никакие химические реакции и, следовательно, никакое разложение и разрушение; а также благодаря отсутствию водяного пара.

Тогда возникает вопрос: располагаем ли мы какими-либо фактами, подтверждающими предположение о том, что споры могут оставаться живыми в течение тысяч лет при таких условиях и сохранять свою способность к прорастанию? Мы знаем, что семена обладают весьма ограниченной жизнеспособностью, и утверждение о том, что зерна, найденные в египетских гробницах, все еще способны прорастать, уже давно признано мифом. Мисс Уайт 27 обнаружила, что в зернах пшеницы наблюдалось хорошо выраженное падение их всхожести примерно после четвертого года, достигающее нуля через одиннадцать-семнадцать лет. В более сухом климате они сохраняются дольше, чем во влажном. Важно отметить, что гидролизующие ферменты в семенах, такие как диастаза, эрепсин, оставались невредимыми даже после того, как всхожесть семян исчезала. Семена были способны противостоять в течение двух дней температуре жидкого воздуха, хотя последующее прорастание было задержано этой обработкой. Макфадьен 28 подверг воздействию жидкого воздуха не образующие спор бактерии, а именно: B. typhosus, B. coli communis, Staphylococcus pyogenes aureus и дрожжи (Saccharomyces).

Эксперименты показали, что длительное шестимесячное воздействие температуры около -190° не оказывает заметного влияния на жизнеспособность микроорганизмов. Судя по результатам, не было никаких оснований сомневаться в том, что эксперимент мог быть успешно продлен на еще более длительный период.

Поль Беккерель 29 обнаружил, что семена, обладающие очень толстой семенной кожурой, могут жить дольше, чем зерна в экспериментах мисс Уайт. Толщина кожуры препятствует газообмену между воздухом и семенем. Так, семена бобовых (Cassia bicapsularis, Cytisus biflorus, Leucæna leucocephala и Trifolium arvense) сохраняли свою всхожесть в течение восьмидесяти семи лет. Беккерель показал, что сухость оболочки имеет важнейшее значение для столь продолжительной жизни, поскольку в сухом состоянии она непроницаема для газов, и медленные химические реакции внутри зерна становятся невозможными.

В космическом пространстве нет водяного пара, нет атмосферы и поддерживается низкая температура, поэтому нет причин, по которым споры теряли бы свою всхожесть за десять тысяч лет значительно сильнее, чем за шесть месяцев. Мы должны поэтому признать возможность того, что споры могут перемещаться в течение почти бесконечного времени сквозь космическое пространство и тем не менее быть готовыми к прорастанию, когда они падают на планету, на которой существуют все условия для прорастания и развития, например вода, надлежащая температура и правильные питательные вещества, растворенные в воде (включая свободный кислород).

В то время как таким образом все благоприятствует гипотезе Аррениуса, Беккерель выдвигает возражение, что споры, проходящие через космическое пространство, все же будут уничтожены ультрафиолетовым светом. Эта опасность, вероятно, существует лишь до тех пор, пока зародыш находится не слишком далеко от какого-либо солнца. Эта трудность вполне реальна, поскольку ультрафиолетовые лучи оказывают разрушительное действие даже в отсутствие кислорода. Однако возможно, что существуют споры, способные противостоять этому воздействию ультрафиолетового света. Теория Аррениуса, конечно, не может быть опровергнута, и мы должны согласиться с ним в том, что она согласуется не только с теориями космогонии, но и с кажущимся потенциальным бессмертием некоторых или всех клеток.

Альтернативой теории Аррениуса является то, что живая материя действительно возникала и все еще возникает из неживой материи. Если эта идея верна, то однажды должно стать возможным открытие синтетических ферментов, способных образовывать молекулы своего собственного типа из простого питательного раствора. Имея такие синтетические ферменты в качестве отправной точки, можно было бы предпринять задачу создания клеток, способных к росту и клеточному делению, по крайней мере в той внешне простой форме, в которой эти явления происходят у бактерий; а именно: когда масса достигает определенного (все еще микроскопического) размера, она делится на две клетки и так далее. Если Аррениус прав в том, что живая материя имела не большее начало, чем материя в целом, эта надежда на искусственное создание живой материи представляется в настоящее время столь же тщетной, сколь и надежда на создание молекул из электронов.

Проблему искусственного создания живой материи сравнивали с конструированием вечного двигателя (perpetuum mobile); однако это сравнение некорректно. Идея вечного двигателя противоречит первому началу термодинамики, в то время как создание живой материи может оказаться невозможным, не противореча ни одному закону природы.