Космос и палеонтология

И. А. Ефремов

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.

Читать дальше:::