«ЭВОЛЮЦИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ»,
ОСВЕЩЕННАЯ В ТОМСКЕ

В Томском государственном университете прошел III Международный симпозиум «Эволюция жизни на Земле». Он привлек к себе внимание ученых различных специальностей: геологов, палеонтологов, биологов, философов. Работа симпозиума проходила секционно по интересам научных исследований. Доклады, отражающие общие интересы и направленность проблемы, были вынесены на пленарные заседания.

В. Параев, к.г.-м.н., участник конференции,
В. Молчанов, д.г.-м.н.,
Э. Еганов, д.г.-м.н., сотрудники ОИГГМ СО РАН.

Вопросы о происхождении и эволюции органического мира относятся к фундаментальным основам естествознания. Сегодня стало уже очевидно, что без их постановки в качестве приоритетных научных направлений многие кардинальные проблемы естествознания не получат должного развития.

Томскому государственному университету (ТГУ) удалось поднять эту глобальную проблему «эволюции» на уровень Международных симпозиумов. Большая заслуга в успешном их проведении принадлежит директору Сибирского палеонтологического научного центра профессору ТГУ Вере Михайловне Подобиной, декану геолого-географического факультета ТГУ Геннадию Михайловичу Татьянину, ученому секретарю Татьяне Александровне Липницкой.

В этом году на томском научном форуме весьма представительным (после томичей) был «десант» из Новосибирска, в основном, сотрудники Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН (ОИГГМ СО РАН). Ими на обсуждение было представлено 27 докладов — труд 32 ученых. И это не удивительно. Ведь академик Н. Добрецов — генеральный директор ОИГГМ СО РАН — один из кураторов Комплексной программы президиума Российской АН «Происхождение и эволюция биосферы».

Однако следует заметить, что все приехавшие в Томск докладчики из ОИГГМ СО РАН — сотрудники Института геологии нефти и газа (директор академик А. Конторович). Единственный сотрудник от Института геологии, сделавший доклад, — один из авторов этой статьи (В. Параев).

Коллаж из журнала «Наука из первых рук»

По своей грандиозности и глубине проблема о происхождении и эволюции жизни на Земле на данном уровне знаний относится скорее к мировоззренческим представлениям, к философии, чем к наукам точным. Любые варианты ее решения (независимо от аргументации) будут гипотетичны и не проверяемы. Предпочтение какой-либо из версий — это прерогатива исследователя и читателя в соответствии с их взглядами, убеждениями и… заблуждениями. Чтобы понять, в чем суть самой проблемы «эволюции», сделаем небольшой экскурс в ее историю.

Почти до середины XIX века в естествознании господствовала идея о том, что каждый вид организмов, в сущности, уникален и постоянен. Гибель их (по теории катастроф Ж. Кювье) объяснялась планетарными катаклизмами, когда вместо уничтоженных организмов на Земле со временем возникали новые виды.

Подобных представлений до своего кругосветного путешествия на корабле «Бигл» в 1831 г. придерживался и молодой английский натуралист Ч. Дарвин. Но уже после пяти лет путешествий и наблюдений Дарвин пришел к убеждению, что организмы имели одного предка и со временем, в зависимости от преобразований окружающей среды, постепенно видоизменялись. В 1859 г. он опубликовал свой знаменитый труд «Происхождение видов путем естественного отбора». Эта книга по сути стала основой совершенно нового учения не только в области естествознания, но и во всей научно-философской мысли.

Однако дискуссии о «новой теории» не утихают до сих пор. Спустя почти 150 лет, теория эволюции все еще далека от триумфа. Так, в некоторых штатах США существуют законы, запрещающие преподавание теории эволюции Дарвина без предоставления равных возможностей альтернативным суждениям, в т.ч. и библейским.

Открытие  Г. Менделем закона наследственности и установление в ХХ веке строения молекулы ДНК показали, что на генетический код (определяющий особенности видов) природные условия влиять не могут. Обезьяны, переселенные в северные широты, могут приспособиться там, но они так и останутся обезьянами, а не «переродятся в белых медведей». Так открытия генетики пришли в противоречие с главным тезисом Ч. Дарвина о видоизменениях в зависимости от изменений окружающей среды. И сегодня один из ключевых вопросов естествознания: «что же такое эволюция» так и остается не снятым с повестки дня.

В качестве альтернативы мы предложили свое видение данной проблемы. В заявленном сообщении (авторы В. Молчанов, В. Параев, Э. Еганов) рассматривались «Критические рубежи эволюции биосферы с позиций геохимии водорода». Но благодаря тому, что Оргкомитет вынес наш доклад на пленарное заседание, появилась возможность представить проблему несколько шире, чем она была обозначена в тезисах. Доклад был назван: «Эволюция биосферы как земное отражение принципа галацентризма». Его содержание и предлагается читателю.

Проблемы такого масштаба, как «эволюция», выходят за рамки компетенции какой-либо одной конкретной науки. Они представляют собой уже некий общий междисциплинарный интерес. Потому в качестве основополагающих и отправных положений мы выбрали принципы и элементы исторической геологии в совокупности с данными астрофизики о ближнем космосе и нашей Галактике.

В своих представлениях об органическом мире и его эволюции мы опираемся только на единственно известную науке модель — форму земного варианта жизни. Потому вопросы происхождения и эволюции биосферы рассматриваем, во-первых, как уникальное (земное!) явление. Во-вторых, эти вопросы мы рассматриваем в тесной взаимосвязи с проблемой становления самой планеты и только в совокупности с развитием всего земного вещества. С научно-философских позиций земное вещество подразделяется на живое и косное. Хотя по физико-химическим параметрам живые существа и косные объекты принципиально ничем не отличаются. Те и другие состоят из атомов и молекул и ничего другого в себе не содержат. В рамках таких данных эволюция представляется в виде направленного развития материальных систем как преобразование земного вещества во времени (из прошлого в будущее).

Мы исходим из того, что само земное вещество могло возникнуть только из элементов окружающего мира, поэтому все глобальные геологические преобразования — это звенья единого механизма. В таком случае, эволюцию нельзя рассматривать в отрыве от проблем вещественно-энергетического обеспечения глобальных геологических процессов. Они же, в свою очередь, не могут быть решены без учета внутренних и внешних источников энергии, а также роли космических факторов в этих процессах.

Приоритет в вопросах эволюции живого вещества отдан водороду по трем главным причинам. Во-первых, водород — самый распространенный элемент Вселенной. На его долю приходится до 76 % от массы всего космического вещества. Во-вторых, водород по своим энергетическим свойствам резко выделяется среди других элементов: в производстве и переносе энергии ему нет равных. Наконец, водород (наряду с кислородом, углеродом, азотом) — важнейший элемент живой природы.

Ближайшая к нам звезда Солнце — центральное тело планетной системы — на две трети также состоит из водорода. В истории Земли Солнце играет ключевую роль. Оно служит главным источником энергии всех процессов, протекающих на Земле. Вся биосфера и сама жизнь на планете всецело существуют только за счет солнечной энергии!

Солнце, будучи главным источником энергии для Земли, выполняет еще одну не менее важную функцию — защитную. Во-первых, оно своей гравитацией удерживает Землю подле себя, не давая ей улететь в бездну мирового пространства, где господствуют абсолютный холод, набор разнообразных смертоносных излучений, потоки частиц огромных энергий и пр.

Во-вторых, различного типа физические поля, создаваемые Солнцем, подобно многослойным защитным оболочкам, как в коконе, оберегают планету от пагубного воздействия внешнего космоса. При этом Солнце в полете вокруг ядра Галактики принимает на себя первый удар во взаимодействии со всеми галактическими неоднородностями. Оно исполняет роль буфера и амортизатора, ослабляя последствия губительного воздействия от таких встреч.

В методической основе нашей концепции (о происхождении и эволюции биосферы) лежат представления о взаимозависимом формировании всех геосфер. Т.е. жизнь на Земле не только использовала для своего существования атмосферу, гидросферу и литосферу (в качестве субстрата и среды обитания), но во многом сама стала определять ход их эволюции.

К проблеме дискретности и периодичности в эволюции земного вещества (в т.ч. живого) мы подошли с позиций выделения глобальных циклов по единому (сквозному во времени) геологическому признаку. Таким признаком стало содержание органического углерода в осадочных комплексах фанерозоя. По его содержанию и реакции фотосинтеза был рассчитан баланс генерации биогенного кислорода для конкретных стратиграфических подразделений.

Эти расчеты (в совокупности с широко известными данными по расчленению геологической истории на эры, по фазам тектогенеза, по эпохам различного типа осадконакопления, скоплений полезных ископаемых, по изменениям климата) выявили глобальные геологические циклы (ГГЦ), растянувшиеся до 170 млн лет. Графически они представляют собой кривую, подобную синусоиде, состоящую из чередований периодов (в 50-70 млн лет) роста и затухания интенсивности фотосинтеза. Эти периоды, условно названные «зимними» и «летними» сезонами ГГЦ, между собой разделены интервалами (в 10-20 млн лет) переходного характера «весны» и «осени».

Выделенная цикличность долговременного масштаба в десятки млн. лет, регламентирующая все глобальные процессы, указывает: во-первых, на общность их причины; во-вторых, на ее внешнюю (по отношению к Земле) природу.

И здесь что любопытно? Оказалось, что определяющие вехи и критические события в эволюции биосферы отражают два знаменательных момента. Эти события ознаменовались новыми формами видообразования. Отметим при этом доклад «Трансформация вида и видообразование — две формы эволюционного преобразования живого», сделанный в Томске Б. Чадовым, сотрудником Института цитологии и генетики СО РАН. Интересно, что критические события в необратимости развития биосферы имеют точно такую же периодичность в 50-70 млн лет и подчинены глобальным циклам растянутым до 170 млн лет.

Проблема природы глобальных геологических циклов, продолжительностью до 170 млн лет и их повторяемость, прослеженная в фанерозое почти за 600 млн лет, не решается чисто геологическими методами. Глобальные геологические циклы такого масштаба — это всего лишь земное проявление (какой-то) астрофизической цикличности. Предполагается, что астрофизическая причинность — есть галактический год. Но тогда возникает вопрос о причинах периодических похолоданий-потеплений (и других критических событий, в т. ч. в биосфере).

Сопоставление резко различающихся характеристик «зимнего» и «летнего сезонов» глобального цикла заставляет предполагать, что путь Солнца вокруг ядра Галактики протекает через области пространства с «различным качеством космической среды». Неоднородность распределения космических объектов и анизотропность полного количества энергии в Галактике не могли не повлиять на характер движения Солнца по галактической орбите. К тому же Солнце в структуре Млечного Пути располагается на периферии и в стороне от экваториальной плоскости на расстоянии в 30 световых лет. Все это вместе взятое заставляет Солнце двигаться по весьма сложной орбите (предположительно, синусоидальной по отношению к экваториальной плоскости Галактики).

При прохождении Солнечной системы по галактической орбите в одном ее сегменте на Землю будет суммарно оказываться максимальное воздействие одновременно и самого Солнца и энергетического излучения ядра Галактики, что соответствует точке кульминации галактического лета. В диаметрально противоположной области (т.е. через 70-90 млн лет) получение энергии от ядра должно быть ослаблено по принципу распределения потока солнечной энергии при сезонной смене погоды на Земле в зависимости от направления наклона оси ее вращения относительно Солнца.

Помимо анизотропности межзвездных областей на свойства «галактической сезонности» будет, вероятно, влиять и синусоидальность движения Солнца. Для той части Галактики, в которой Солнце находится между экваториальной плоскостью и ее чечевицеобразным сводом, вершина синусоиды будет проходить в непосредственной близости с межгалактическим пространством, где воздействия каких-либо галактических объектов минимальны. А на Солнечную систему, находящуюся в противоположной вершине синусоиды, которая пересекает экваториальную область Млечного Пути, будут оказывать максимальное влияние все сконцентрированные там галактические неоднородности.

Таким образом, глобальная цикличность в 170 млн лет может выступать самостоятельной геологической метрикой, имеющей галактическую природу. Во-первых, глобальные циклы по всем параметрам достаточно уверенно согласуются с геологическими эрами. Во-вторых, периодичность климатических изменений, этапы и эпохи тектонической активности земной коры, различного типа осадконакопления и закономерности осадочного рудообразования носят синусоидальный характер и прослеживаются как отражения галактической сезонности. В-третьих, специфика критических событий необратимого развития биосферы и новые формы видообразования с периодичностью в десятки млн. лет также носит квазисинусоидальный характер и коррелируется с гармоникой движения Солнца по эпициклу и его ритмом пересечений плоскости Галактики.

Анализ проблемы эволюции биосферы по мере накопления фактов и в соответствии с законом Менделя показывает, что трансформация вида в ходе естественного отбора или селекции может приводить к выведению новых сортов или пород, но изменить вид не может. Видообразование в истории биосферы отражается скачком как следствие глобальных катаклизмов, обусловленных внеземным воздействием при движении Солнца вокруг ядра Галактики.

Эволюционная направленность выражается почти катастрофическим исчезновением многих таксонов и нарождением других биоценозов в обновленном видовом составе. В этом и заключалась правда Ж. Кювье.

стр. 5