Итак, перед нами Земля, планета, которой «повезло». Она имеет океан. Не замерзший, не кипящий, а самый лучший из возможных — состоящий из теплой воды.Представим его себе.
Реки, впадающие в него, сперва текут по склонам гор, по пути кроша скалы, дробя камни, размывая породы.
И все, что могут, прихватывают с собой, выносят в океан.
Атмосфера, простирающаяся над океаном, насыщена вулканическими газами, пылью, пеплом от вулканических извержений. Волны океана, разлетаясь брызгами, захватывают все это в свои глубины.
В результате вода в нашем первозданном океане горько-соленая, мутная. Она — настоящий «бульон», столько в ней всего намешано и растворено. Здесь можно встретить почти все элементы таблицы Менделеева. Особенно много тех, которые необходимы для создания живых существ.
Теплая вода обеспечивает плавающим в ней атомам и молекулам хорошую подвижность, перемешивание, контакты между собой в самых разных сочетаниях.
Но для химических реакций этого мало. Мы знаем, что для них часто бывает нужна «внешняя сила». Толчок извне может помочь атомам или молекулам соединиться, может разбить молекулы на части.
Химики для ускорения химических реакций часто применяют нагрев. При повышении температуры усиливается тепловое движение частиц вещества, усиливаются их удары друг о друга. Начинаются реакции соединения или разложения.
Подобным же образом работает и природа.
Окунемся в теплые воды первозданного океана и присвоим себе возможность видеть атомы.
Прежде всего мы, конечно, замечаем действие Солнца. Днем, в ясную, тихую погоду, на мелководье его лучи особенно сильно прогревают воду океана. То тут, то там, резко столкнувшись, атомы объединяются в молекулы, а мелкие молекулы — в более крупные.
Но работают не только частички света — фотоны. Круглые сутки неслышно проносятся сквозь атмосферу и вонзаются в толщу океана стремительные «космические лучи» — осколки атомов, выброшенные далекими звездами. Их удары особенно сильны и больше годятся для разбивания молекул.
3 П. Клушанцев
Есть внешние силы местные, действующие временами.
Небо заволокли черные тучи. В них и в воде накапливаются электрические заряды. Они рванулись навстречу друг другу. Ослепительная вспышка молнии озарила волны и прибрежные скалы. А в толще воды при этом резко метнулись молекулы, сшиблись друг с другом. Некоторые от ударов развалились. Зато другие, наоборот, соединились.
Стихла гроза. Наступила ночь. Далеко от берега на дне океана пробудился дремавший вулкан. Горячие газы, вырвавшиеся из его жерла, растворились в воде, обильно насытив ее новыми порциями углекислоты, метана, аммиака, сернистого газа. Из недр планеты пошла в черную пучину огненная лава. Вспыхнула красным заревом, закипела вода. Тучи ослепительно сверкающих пузырей устремились наверх. Забурлили, засветились изнутри в мраке ночи черные волны. Густые облака пара закрыли их. «Бульон» над вулканом стал горячее и гуще. Целыми тучами поплыли новые, причудливые «комки» атомов — только что возникшие крупные молекулы...
Когда-то в недрах звезд, в бушующем чудовищном пламени ядерных реакций «сварились ядра» всех химических элементов. Потом, вырвавшись из тесноты и пекла на прохладу космических просторов, они обросли электронными оболочками, стали атомами. Теперь, в оранжерейных условиях теплого океана, начинается медленное выращивание из этих атомов нежнейших, тончайших материалов для будущего цветения планеты.
Океанские волны без конца перемешивают, переставляют атомы, по-раз-ному комбинируют их. Молекулы создаются и распадаются. Снова и снова в каждой капле океана повторяются миллиарды раз уже испробованные и не оправдавшие себя сочетания.
Неужели в таких условиях возможна хоть какая-то эволюция?
Возможна. Сами собой, без всякого плана и системы, создаются разные, какие получатся, варианты молекул. А потом испытываются.
Наверху, в небе, разыгралась гроза. И мы видим, как при вспышке молний, шарахнувшись, разваливаются, рассыпаются все слабо связанные молекулы. А те, что выдержали эту проверку на прочность, остаются. И накапливаются. Это прогресс? Конечно.
Уже на этом этапе химической эволюции вещества работает своеобразный «естественный отбор», похожий на тот что знаком нам по истории животных, по учению Дарвина.
Эволюция идет в направлении создания все более сложных и при этом прочных молекул, обладающих все новыми и новыми свойствами. А это приближает возможность нащупать в дальнейшем такие формы и свойства молекул, которые сделают вещество существом.
Известный английский физик Джон Бернал, цитату из книги которого мы поместили эпиграфом к этой главе, говорит, что жизнь — это «самореализация потенциальных возможностей атомов». Очень точно сказано. Ведь в любом живом существе нет ничего, кроме атомов. Таких же точно, как те, что миллионами лет недвижно лежат в толще гор, игриво колышутся в водах океана или лениво плывут в облаках. Все дело только в комбинациях, в которых эти атомы соединяются между собой.
В химической эволюции вещества главную роль играют атомы углерода. Это особый, незаменимый элемент. Его атомы обладают поистине неисчерпаемыми «потенциальными возможностями». Они — четырехвалентны, что в атомном мире редкость. Своими четырьмя «руками» они могут делать чудеса. Цепляясь друг за друга, образовывать молекулы в виде колец или длинных цепочек. При этом свободными «руками» прихватывать с боков другие атомы или молекулы. И тогда кольца и цепочки обрастают «гроздьями», создаются грандиозные, сложнейшие молекулы в виде ветвящихся деревьев, насчитывающие в своем составе многие тысячи атомов самых различных элементов.
Сегодня таких молекул в природе бесчисленное множество вариантов. Вещества, состоящие из них, называются «органическими». Все ткани живых существ Земли как растений, так и животных, будь это твердейший корень дуба или нежнейший лепесток розы, мощная мышца тигра или воздушный пух цыпленка, кость или кровь человека, состоят, в основном, именно из органических веществ, которые смогли образоваться в природе только благодаря удивительным свойствам углерода.
Но пока они еще не создались. В первозданном океане идут эксперименты. Испытываются самые различные комбинации атомов, возможные благодаря участию в них углерода. Фронт работ у природы широчайший — весь океан. Атомов — сколько угодно. Времени — сотни миллионов лет. И вот нет-нет, где-то и получается что-то интересное. Возникает совершенно случайно какая-нибудь «самореализация потенциальных возможностей атомов», складывается новая их комбинация, обладающая особыми прогрессивными свойствами. И значит, совершается крохотный шаг к возникновению жизни. Делая, может быть, всего по одному такому шагу за тысячи лет, природа за миллиард лет все же дошла до возникновения жизни.
Попробуем мысленно представить себе главные из этих шагов, как они с достаточной достоверностью рисуются сегодня ученым.
Пропустим несколько миллионов лет и снова вернемся в первозданный океан.
Кроме исходных крохотных и примитивных молекул, вроде метана, аммиака и углекислого газа, с которых все начиналось, перед нами теперь плавает в воде множество совершенно новых, незнакомых комбинаций атомов.
Появились, например, полимеры — длинные цепочки из молекул. Иногда одинаковых, иногда разных. Типичное «дело рук углерода».
Появились катализаторы. Это молекулы-помощники, молекулы-посредни-ки, облегчающие перестройку других молекул.
Еще через много миллионов лет мы уже видим, что простенькие полимеры стали полипептидами. Плывут длинные, сложные, ветвистые нити, состоящие из аминокислот. Их тысячи вариантов.
Но самое поразительное — появился процесс копирования молекул — репликация.
Пока он примитивен. Схема такова. На сложную большую молекулу — «оригинал» — налипают более простые, мелкие. Соединившись между собой, они отплывают, образовав как бы «форму» или «матрицу» с оригинала. Среди плавающих кругом мелких молекул есть такие, из которых можно было бы составить оригинал. Но сами молекулы не могут выстроиться в нужном порядке. Помогает «матрица». «Детали» как бы оседают на нее, каждая на свое место, соединяются и отплывают в виде точной копии оригинала. Каждая матрица может дать множество копий.
Это форменная революция. Раньше случайно возникшая удачная комбинация атомов, существуя в одном экземпляре, не влияла на ход химической эволюции в целом. К тому же она могла в любой момент быть разбита шальной космической частицей и «изобретение» безвозвратно терялось. Теперь, при тиражировании молекул, «опыт» распространяется, а гибель некоторых экземпляров не представляет опасности.
Репликация не тормозит прогресс, как это может показаться, заполняя океан однотипными молекулами. Дело в том, что при копировании иногда происходит сбой. Исходную молекулу или ее матрицу может что-либо повредить. Например, блеснувшая вблизи молния.
Получится «мутация», и травма начнет печататься во всех следующих копиях, дав начало новой серии молекул.
«Мутанты» вовсе не всегда являются браком. Случается, что среди них оказываются ценные находки, обладающие преимуществами перед оригиналами. Поэтому, говоря шутливо, внешние силы не калечат молекулы, а вносят в них небольшие изменения, как бы с целью посмотреть: что получится? Результаты этих стихийных экспериментов природы оценивает практика. Естественный отбор беспощадно перечеркивает все миллионы «глупых» вариантов, оставляя лишь единицы «умных». В итоге мутации способствуют увеличению разнообразия молекул и этим помогают идти химической эволюции вещества.
Проходят еще миллионы лет. Природа нащупала наилучшие последовательности аминокислот в цепочках полипептидов — появились белковые молекулы — будущие кирпичи живых организмов. Усложнилась и стала совершеннее репликация. Матрица теперь уже не механическая форма, а условная, химическая «запись» порядка аминокислот в белковой молекуле.
Запись в виде портативной цепочки особых молекул — нуклеотидов.
Эволюция вещества поднимается на новый уровень.
Длинные, причудливо изогнутые нити разных белковых молекул цепляются друг за друга и понемногу собираются. Сперва в небольшие комочки, потом в более крупные комки, похожие на клубки или капли. У молекул, тесно соприкоснувшихся в комке, разные свойства. Иногда это приводит к возможности своеобразного их сотрудничества. Например, катализаторы, оказавшиеся в гуще молекул, могут способствовать реакциям, полезным для комка в целом. Иначе говоря, комки белковых молекул оказываются в ряде случаев «системами», способными к какой-то внутренней деятельности.
Но система системе рознь. И конечно, начинается долгий путь поисков наиболее удачных сочетаний молекул в них.
Удачнее, например, те, в которых снаружи расположились особо прочные молекулы. Они служат механической защитой остальным. Удачнее те, в которых включены молекулы, способные реагировать на опасные примеси в воде. Они служат химической защитой.
Но наиболее интересны те варианты, в которых оказался хороший набор катализаторов. Теперь, правда, их надо называть ферментами. В этих комках начинается более или менее активный «обмен веществ» с окружающей средой.
Идет захват материала, расщепление молекул, иногда даже с выделением энергии, выбрасывание отходов, восстановление поврежденных молекул. Даже репликация — синтез новых белковых цепочек. Обмен веществ — свойство особенно прогрессивное. Такой комок оказывается очень устойчивым перед разными разрушающими внешними воздействиями, независимым, прочным, долговечным. При большой сложности он становится очень живучим — то, к чему стремится химическая эволюция. Вещество в нем, в сущности, приобрело некоторые свойства живого!
Эволюция комков белковых молекул приводит к их специализации. В одних, например, лучше идут реакции с получением энергии, другие четко реагируют на изменения температуры, в третьих хорошо налажена репликация. И если мы снова пропустим миллионы лет, то обнаружим в океане еще более «гигантские» сооружения, в каждом из которых миллионы молекул. Разные типы комков вошли в них в виде отдельных деталей. Сейчас биологи называют эти детали органеллами. А все сооружение в целом — одноклеточным организмом!
Да! Перед нами уже не вещество, а существо! У него есть прочная оболочка. Оно может менять форму, двигаться. Реагирует на прикосновение, на изменение температуры, на ядовитые примеси в воде. Активно ведет обмен веществ с окружающей средой — дышит, поглощая содержащийся в воде кислород, питается, захватывая вещество из окружающего раствора. С помощью ферментов перерабатывает его, выбрасывая лишнее. Оно имеет «наследственный аппарат» — ядро, в котором хранятся хромосомы. В них, с помощью нуклеотидов, записано все устройство данного существа, состав его белков, их расположение, необходимые реакции.
Итак — жизнь!
Удивительный это момент в истории планеты! Вдумайтесь! Самые обычные, в полном смысле слова «мертвые» материалы — земля, вода и воздух, соединившись вместе, превращаются в нечто совершенно иное. «Оно» вдруг начинает шевелиться, раздражаться, хочет не хочет, ест, множится. А потом бурно развивается, распространяясь по всей планете, порождая поразительные по сложности биологические системы!..
Это произошло примерно три с половиной—четыре миллиарда лет тому назад. В теплых водах первозданного океана плавают первые живые одноклеточные существа. И что удивительно, эти крохотные, не видимые глазом, нежные капельки борются за свое существование. В каждой из них заложено, или, как теперь говорят, запрограммировано, стремление к самосохранению. Это главное! Жить во что бы то ни стало! И она, капелька, лишенная какого бы то ни было самосознания, тем не менее «боится» смерти, «ищет», где лучше! До последних сил, с поразительным упорством поддерживает в себе состояние жизни! Что бы кругом ни происходило!
Научно эту мысль выражают сухо: организм реагирует на изменения внешних условий так, чтобы их вредное влияние свести к минимуму. Биологи называют эти реакции сохраняющими. На языке физиков жизнь — высокоустойчивое состояние вещества. Все это правильно. Обмен веществ, репликация и другие сохраняющие реакции позволяют живому организму противостоять износу и разрушению, хотя бы до тех пор, пока не будет произведено потомство, а в новых организмах — воспроизводить свои свойства. Поддерживать в природе достигнутую эволюцией структуру.
Но условия существования меняются и сами по себе, и в связи с увеличением численности живых существ, с появлением новых, с переселением на новые места. И главная задача живых существ — выжить — может быть решена только неустанным приспособлением их ко все новым и новым условиям. Только способностью меняться.
В то же время сохраняющие реакции работают в противоположном направлении. Они стремятся держать данный вид живых существ неизменным.
Как же преодолевается в природе это противоречие между запрограммированным консерватизмом и необходимой для выживания гибкостью?
По счастью, сохраняющие реакции не в состоянии обеспечить постоянство структуры организмов на все сто процентов. «Спасают дело» не только уже знакомые нам мутации, но и мелкие вариации при каждом копировании живых существ, при каждой смене поколений. Посмотрите вокруг — дети никогда не бывают точной копией родителей, родные братья никогда не похожи как две капли воды. Причина в некоторой податливости, пластичности наследственного аппарата под напором внешних воздействий, под влиянием условий существования, в результате перетасовки и сложения различных родительских признаков и так далее. Биологи называют это «изменчивостью». Она приводит к небольшим различиям живых существ, к их индивидуальным особенностям, даже в пределах одного вида. И среди потомков всегда есть отличающиеся от родителей в нужном направлении. В более выгодном для выживания в новых условиях. Их жизнь проходит успешнее, чем у остальных. Они дают больше потомства, передавая ему свои прогрессивные свойства.
Так, благодаря мутациям и изменчивости, создаются вариации живых существ, а в результате естественного отбора «удачные модели» постепенно, в течение многих поколений, вытесняют «неудачные». Все существа данного вида оказываются больше приспособленными к новым условиям. Делают крохотный шаг вперед. Но именно так, тягуче медленно, шаг за шагом идет эволюция жизни на планете.
В целом жизнь — удивительно «высокоустойчивое» состояние вещества. Это своеобразное «неугасимое пламя», которое, раз вспыхнув на планете, пылает, уже невзирая на все невзгоды, разгораясь все ярче и ярче.
Жить во что бы то ни стало — свойство, появившееся у вещества, когда оно стало существом. Возникнув, это свойство уже не исчезнет никогда. Оно — основа бесконечности эволюции, гарантия того, что цепочка поколений никогда не оборвется. И если не погибнет сама планета, сожженная адской вспышкой какой-нибудь шальной сверхновой звезды, рано или поздно материя даст свой высший цвет — разум!
Так хочется назвать это удивительное свойство хорошими емкими словами — жажда жизни!
Мы знаем: сторонники строгих научных формулировок говорят, что выражение «жажда жизни» применимо только к существам, достаточно высоко развитым, так как подразумевает якобы некую сознательность. Они рекомендуют более осторожное выражение — «стремление к самосохранению». Но слишком уж сухо звучит это слово «стремление».
На каждом шагу, описывая поведение предметов одушевленных и неодушевленных, для наглядности мы применяем одни и те же слова. И никого не смущает, что, например, «жадно пожирать» может и лиса курицу и пламя солому, что «кидаться в бешеной злобе» могут и критики на писателей и морские волны на береговые скалы, что «просачиваться» могут и безбилетники и запахи. Почему же нельзя сказать «жажда жизни», характеризуя поведение «одушевленной» амебы? Ведь это только подчеркивает тот величайший качественный скачок, который претерпело вещество, став живым. Точно характеризует главное свойство абсолютно всех живых существ, былых, сегодняшних и будущих, от самых примитивных до самых совершенных, где бы они ни находились, в какой бы части Вселенной ни жили, какие бы формы ни принимали.
Но вернемся к теме данной главы.
Возникла жизнь. Началась эволюция живых существ. Спустя еще миллионы лет мы видим в океане первые многоклеточные организмы. Сперва это примитивные нитчатки — цепочки обыкновенных, одинаковых одноклеточных существ или теперь уже просто клеток. Потом — более сложные образования.
Вспомните предысторию жизни. Атомы — молекулы — полимеры—органеллы — одноклеточные существа. Все идет в одном направлении — от простого к сложному, к разнообразию форм, структур, свойств. В живых организмах добавилось важнейшее новое — могучее стремление к самосохранению, к долговечности. Нужны улучшенная защищенность, более хорошая вооруженность в борьбе за существование. Объединяясь, клетки этого достигают.
Снова пойдут ступени за ступенями. Не хватило бы десятков книг, чтобы описать подробно весь путь от клетки до нас с вами. Мы пробежимся вкратце по самым главным этапам этого пути. Это необходимо, чтобы проникнуться уважением, если можно так выразиться, к трудолюбию и терпению природы. Понять, сколько времени и энергии затрачено на планете ради создания жизни, человека, разума. Понять, насколько мы во Вселенной «дорогой продукт», и как бережно поэтому мы должны относиться ко всему живому, к себе, к людям, к человечеству вообще.
Про первые многоклеточные организмы невозможно сказать, растения это или животные. Но вот проходят сотни тысяч лет, и эти крохотные существа, усложнившись, приспособившись к условиям жизни, совершают изумительное «изобретение». Они осваивают реакцию фотосинтеза.
Их ткани в основном построены из углеводов — молекул, состоящих из атомов углерода, водорода и кислорода. Водород с кислородом — это вода, она кругом в неограниченном количестве. Углерод с кислородом — углекислый газ. Воздух, содержащий этот газ, в достаточном количестве растворен в верхних слоях воды. Бери и строй молекулы углеводов — материал «бесплатный».
Но чтобы строить, нужна энергия. Ведь надо сперва разбить очень прочные молекулы воды и углекислого газа. А потом заставить атомы снова соединиться, но уже в другой комбинации. И для того и для другого нужны «удары» или толчки извне. Сам организм сил для этого не имеет.
Существа видоизменяются, как могут, в поисках способов добывать энергию для построения своих тканей, для своего роста. И вот среди бесчисленных уродливых мутантов — вдруг один любопытный! В нем оказался новый фермент, вещество зеленого цвета, сейчас его называют хлорофиллом. Он обладает способностью поглощать энергию солнечных лучей, предоставляя организму возможность использовать ее для своих нужд.
Мутант дал потомство. Постепенно появились существа, богатые новым ферментом. Они зеленого цвета. Теперь их уже с полным основанием можно назвать растениями. Они живут пока под водой, но тянутся на мелководье, где солнечные лучи ярче. Здесь бурно размножаются, быстро растут.
Фабрика фотосинтеза заработала. Фотоны солнечного света с утра до вечера вонзаются в зеленые ткани растений, «застревают» там в зернах хлорофилла, а потом отдают свою энергию на создание новых и новых молекул углеводов, на рост тканей растений.
Конечно кроме углерода, водорода и кислорода растению нужны и другие вещества. Но в очень небольших количествах. Растение без труда добывает их в морской воде. Чего только в ней не растворено!
Проходят еще сотни тысяч, миллионы лет. И от мира растений ответвляется мир животных. И те и другие пока живут в воде. Отличаются в основном способом питания. Растения питаются веществами неживой природы, неорганической или минеральной пищей. Образно говоря, водой, воздухом и землей. Перерабатывают все это в себе и превращают в живую растительную ткань, в органическое вещество — углеводы, белки. Животные делать это не умеют. Им нужны готовые углеводы, готовый белок. Они поэтому либо питаются растениями, либо поедают друг друга. В обоих случаях они получают готовые органические вещества и только приспосабливают их к своим нуждам. Так, конечно, проще. Но мир животных из-за этого находится в полной зависимости от растений. Те без животных могли бы жить. А вот животные без растений — никогда. Поедать друг друга — хватит на месяц. А потом что? Хоть часть животных обязательно должна быть растительноядная.
Первые животные устроены довольно просто. Это, например, крохотные кишечнополостные. Напоминают наших современных гидр, что водятся в болотной воде и видны под микроскопом. Похожи на двухслойные мешочки. Здесь налицо разделение труда между клетками. Снаружи — плотная «кожа», состоящая из грубых клеток. Она защищает организм от ударов. Внутри — нежная «кишка», клетки которой умеют только переваривать пищу.
За миллионы лет животные проходят огромный путь эволюции. По дну океанов уже ползают похожие на раков трилобиты, к камням прилепились яркие и хищные актинии, плавают в поисках пищи моллюски.
И вот наступает первое жестокое испытание для земной жизни. Идет так называемый силурийский период истории нашей планеты, начавшийся примерно 430 миллионов лет тому назад.
Земля наша не монолит, не сплошная, твердая глыба. Кора ее как бы слеплена из огромных более плотных кусков. Она «живет». Куски, составляющие ее, непрерывно медленно, на миллиметры в год, движутся. Одни немного опускаются, другие поднимаются, третьи незаметно ползут в сторону.
В местах соприкосновения куски, или платформы, как их называют геологи, мнутся, трескаются. Потому что напирают друг на друга с невероятной силой.
Геологи знают несколько периодов в истории Земли, когда такие движения платформ были особенно интенсивны. Материки в эти времена кое-где медленно вздымались, выпираемые друг другом. В местах особо сильного сдавливания вырастали горы.
В силурийском периоде наступило как раз такое время. Началось горообразование. Вместе с материками поднимаются и прилегающие к ним участки морского дна. Моря здесь мелеют, отступают, постепенно обнажая дно, покрытое водорослями. Растения эти из поколения в поколение оказываются на все более мелком месте.
Проходят еще тысячи лет, и их потомки уже торчат из воды. Ветер треплет их, сушит. И опять идет борьба за существование. Как приспособиться к этим новым, непривычным, суровым условиям? Опять выход в изменчивости, в мутациях. И опять выживают лишь те новые формы, которые оказались наиболее подходящими для новых условий существования. Те, что могут выдержать и ветер, и дневную жару, и ночной холод.
Еще тысячи лет проходят, и потомки этих прибрежных водорослей уже растут на сыром берегу. Лишь их «подошвы» омывает иногда набегающая волна.
Конечно, этим растениям, так резко переменившим место жительства, пришлось основательно перестроиться. Раньше у них почти не было корней. Питательные вещества плавали вокруг них в воде, и они впитывали их вместе с водой просто всем своим телом. Теперь выживали только те, у которых появились мощные длинные корни и они оказались способны тянуть влагу из грунта с большой глубины. В воде растения могли быть мягкими, как мочала. На берегу выживают только те, у которых стебли стали твердыми, как палки.
Зато на суше гораздо легче заниматься фотосинтезом. В воздухе доступнее углекислый газ. И солнце ярче светит.
Фотосинтез играет очень важную роль в развитии жизни на Земле. При перестройке молекул воды и углекислого газа в молекулы углеводов остаются «лишние» атомы кислорода, не нужные растению. Оно их выдыхает обратно в атмосферу. Поэтому, благодаря фотосинтезу, в атмосфере все это время накапливался кислород. Образовался и постепенно все больше уплотняется высоко над облаками слой озона. А он задерживает смертельно опасные для всего живого ультрафиолетовые лучи солнца. Растения идут из воды на сушу, как бы непрерывно укрепляя над своей головой озоновый щит. И по мере его укрепления, все более широким фронтом осваивают сушу.
Пока это споровые растения. Они похожи на теперешние папоротники, хвощи, мхи. Только гораздо крупнее их.
В воде тем временем идет эволюция животных; некоторые из них — те, что походили на раков и ползали по дну, — стали ползать по сырой прибрежной полосе, где «не так страшно»: все время окатывают волны прибоя и полно знакомых растений.
Потом эти ползающие существа все дальше уходят от воды, привыкают жить на воздухе. И наконец, если можно так выразиться, «обсохнув окончательно», становятся ползающими насекомыми.
Но они слишком мелки, чтобы положить начало настоящему освоению новых территорий, породить крупных наземных животных. На эту роль природа давно вырастила других претендентов. В морях и континентальных пресноводных водоемах появились позвоночные, среди которых к этому времени уже были рыбы.
Их эволюция — долгая история. Но так или иначе, в пресноводных водоемах среди рыб появились кистеперые, имеющие две особенности.
Первое — эти рыбы долго жили в закрытых водоемах, где вода нередко бывала загрязненная и бедная кислородом. Рыбам приходилось часто высовываться из воды, чтобы глотнуть чистого воздуха. У них поэтому кроме обычных для всех рыб жабер постепенно развились небольшие легкие. Они стали способны некоторое время находиться вне родной стихии.
Второе — кистеперые рыбы часто попадали на мелководье, где иной раз удобнее не плыть, а ползти по дну. А для того чтобы подышать свежим воздухом, в этих условиях удобнее высунуть голову из воды, приподнявшись на плавниках, упираясь ими в дно. Мягкие плавники не годились ни для ползания, ни для упора. Поэтому у кистеперых рыб выработались плавники «опорного типа». Внутри у них есть несколько косточек, сочленения которых образуют нечто вроде суставов. Плавники в этом месте сгибаются. Рыба может на них опереться и даже приподняться как бы «на локтях». Подобно тому как приподнимаются на своих ластах сегодняшние тюлени, передвигаясь по берегу. До поры до времени и легкие для дыхания на воздухе и опорные плавники давали рыбам дополнительные удобства, но решающего значения для выживания не имели. Но вот наступает момент, когда благодаря этим свойствам кистеперые рыбы не только спаслись от гибели, но и сыграли исключительную роль в истории жизни на нашей планете.
Отдельные водоемы постепенно высыхают. Жить в них становится уже невыносимо. Некоторым рыбам удается прорваться в реки и уйти в море. Другие гибнут. А кистеперые имеют возможность искать спасение на суше. Они начинают все чаще вылезать на берег — подышать. Потом находят там и пищу. Пробуют все дальше уходить от воды, все дольше находиться на воздухе. У них увеличиваются легкие, крепнут опорные плавники. Враждебная рыбе суша становится местом, где она проводит половину времени.
Кистеперые рыбы, вышедшие на сушу, дают начало первым земноводным. От тех потом отходят в стороны две линии: пресмыкающихся, давших ветвь летающих ящеров, породивших птиц, и звероподобных, из которых вышли млекопитающие, уже окончательно, навсегда завоевавшие сушу.
Но идет время — и они взаимодействуют между собой. В результате что-то гибнет, что-то остается. Долговечнее то, что прочнее, что лучше противостоит разрушающим влияниям внешней среды.
Идет время. Оно — безжалостный, но справедливый судья всему на свете. Недаром мы, прежде чем оценить что-либо новое, говорим иногда: «Время покажет». Народная мудрость в этой фразе выражает, в сущности, как бы всеобщий закон существования, который определяет судьбы любого творения природы или человека, пути любой эволюции, независимо от того, относятся ли они к миру живого или неживого, естественного или искусственного.
Представьте себе невероятное — нас с вами перенесли в далекое прошлое, предъявили тогдашние формы жизни во всем их многообразии и предложили рассортировать по степени жизнеспособности, что выбросить, что оставить. Наше сознательное, обдуманное решение точно совпало бы с тем, что в действительности «решила» дикая природа. Только мы, обладая способностью мысленно предвидеть ход событий, сделали бы вывод сразу как прогноз: это выживет, это погибнет. А природа через миллион лет — как итог: это выжило, это погибло. Эволюция по нашим рекомендациям шла бы, конечно, быстрее стихийной. Но в конце концов, пришла бы к тем же формам, что окружают нас сегодня в природе — формам, идеально приспособленным к существующим на Земле условиям, воплощающим в себе удивительное совершенство, целесообразность.
Для их «разумности» не требовался разум. Требовалось время.
Но мы опять ушли в сторону. Возвращаемся «в русло».
Кистеперые рыбы вышли на берег, дали начало земноводным, от которых пошли пресмыкающиеся и звероподобные.
Время идет. Поднятие материков сменилось опусканием. Моря стали затоплять берега. В огромных низинах, среди разрушающихся гор образуются обширные сырые болотистые участки.
В них разрастаются густые леса. Наступает так называемый каменноугольный период, время самой буйной растительности.
Потом начинается новое поднятие материков. Климат становится суше и прохладнее. Болота начинают высыхать, леса — редеть, вырождаться. Сухие скалы и зыбучие пески появляются на местах прежних густых зарослей. Наступает пермский период.
Появляется новый тип растений. Прежние, споровые, могли успешно размножаться только на очень влажной, болотистой почве. На сухой — этот способ не годится. Новые растения размножаются уже семенами. Правда, семена еще не защищены, не имеют при себе достаточного запаса влаги и питания. Это голосемянные растения, типа теперешних хвойных. Но все-таки они уже в состоянии переносить засушливый климат пермского периода и хорошо растут на сравнительно сухом грунте.
Наступает мезозойская эра — эра ящеров. Это потомки тех первых пресмыкающихся.
Мезозойская эра длится больше ста миллионов лет. Постепенно ящеры разделяются на множество отдельных линий. Каждая сильна чем-то своим. Некоторые ящеры вернулись в воду и стали ихтиозаврами, или рыбоящерами. Другие, более худощавые и тонконогие, научились быстро бегать и далеко прыгать. Со временем из них получились летающие ящеры, а потом и настоящие птицы.
А вот среди потомков звероподобных появляются, казалось бы, совсем безнадежные уродцы — маленькие, невзрачные, которым как будто бы нечего и пытаться соперничать с гигантскими динозаврами ни по силе, ни по быстроте бега. От страха они целыми днями отсиживаются где-нибудь под камнями и только ночью, когда их грозные соперники цепенеют от холода, решаются вылезти, поискать себе что-нибудь поесть.
Борьба за существование, в частности, способствует увеличению разнообразия форм в животном мире. Иногда куда выгоднее не вступать в бой с врагом, а просто уйти в другую «экологическую нишу», переменить образ жизни так, чтобы, даже оставаясь на том же участке земли, никогда и ни в чем не соприкасаться с врагом. Перестать соперничать с ним. Не иметь с ним ничего общего. Ни общей пищи, ни общего места для ночлега, никаких мест встреч. Противопоставить сопернику не силу, а какое-то совершенно особое качество которое дает новые возможности к существованию.
Маленьким слабым потомкам звероподобных живется трудно. Они вынуждены не только охотиться по ночам, но и расселяться в места с более холодным климатом, с более резкими сменами дневных и ночных температур, но зато более свободных. В процессе долгого приспособления к новым суровым условиям у них постепенно вырабатывается теплокровность, способность поддерживать постоянную температуру тела. А это оказывается приобретением огромной важности.
Дело в том, что в организме животного протекает много разных химических реакций, скорость которых должна быть строго согласована. При изменении температуры тела скорость реакций меняется, но по-разному. Наступает рассогласование, и нормальная работа организма нарушается. При постоянной же температуре тела становится возможной его круглосуточная, круглогодичная, всепогодная четкая, слаженная работа. Становится возможным увеличить количество реакций, усложнить их, а значит, сделать организм сильнее, работоспособнее, выносливее. Одним словом, теплокровность сразу открыла почти безграничные возможности развития, совершенствования животного. И это быстро выводит потомков звероподобных из касты «заморышей» на широкую дорогу прогресса. Еще оставаясь яйцекладущими, они становятся млекопитающими, потом живородящими, увеличиваются в размерах, покрываются шерстью. Одним словом, дают начало новой ветви животных, куда более совершенных, чем их бывшие соперники. И даже теперь, еще уступая многим ящерам по размеру и физической силе, эти новые существа, теплокровные, живородящие млекопитающие уже становятся претендентами на завоевание мира. А ящеры тем временем в течение нескольких десятков миллионов лет постепенно вымирают, оставив нам лишь жалких своих потомков, вроде теперешних рептилий — ящериц, черепах, крокодилов.
Кончается мезозойская эра. Снова начинают расти горные хребты. Появляются многие горы из тех, что сейчас изображены на наших географических картах. Очертания морей приобретают более привычную нам форму. Климат становится суше. Наступает кайнозойская эра, первая ее часть — третичный период. До наших дней осталось всего 60 миллионов лет.
В недрах хвойных лесов появляются новые растения, более совершенные, чем голосемянные. Это цветковые или покрытосемянные. Семена их спрятаны внутри плодов. Иначе говоря, снабжены большим запасом питания. Его хватает на то время, пока семечко прорастет и дотянется ростком до солнечного света, а корешком — до влаги и сможет зажить самостоятельно. Появляются наши современные травы, кустарники, лиственные деревья.
Млекопитающие становятся хозяевами гор и равнин, лесов и степей. Благодаря обилию растительной пищи и отсутствию грозных соперников они все больше увеличиваются в размерах, крепнут, расселяются по всему земному шару, делятся на огромное количество видов. Некоторые уходят в море, где когда-то жили их далекие предки — рыбы, становятся китами, ластоногими. На суше появляются грызуны, насекомоядные, копытные, хищники, хоботные, приматы...