Загадочным кажется нам любое непознанное явление природы. Чем оно сложнее, тем труднее познание. Жизнь же — одна из самых сложных форм существования материи. Именно поэтому для проникновения в тайну жизни и смерти потребовались многие тысячелетия. Раскрыть сущность этих биологических явлений невозможно без знания общих закономерностей возникновения и развития различных форм жизни на Земле. Без этого нельзя понять, почему строение всех частей организма (молекул, клеток, тканей, органов и их систем) так «целесообразно», то есть удивительно хорошо приспособлено к выполняемым ими функциям, а весь организм — к существованию в данных условиях среды. Резкое нарушение условий, необходимых для жизнедеятельности живой системы, ведет к ее гибели, сопровождающейся распадом белков и других химических соединений, к уничтожению организма как целостной системы.
Эти вопросы волновали пытливый ум людей задолго до того, как была познана природа мышления, сознания, «ума», являющихся результатом деятельности головного мозга. Естественно, что недостаточность знания какого-либо предмета или явления порождает неточное, а иногда и неверное представление о них. Давайте же обратим взоры к далекому прошлому нашей планеты.
Некогда, еще до зарождения жизни, Земля была бесплодной и совершенно пустой. Сегодня наш мир полон жизни. Как она возникла? Как в отсутствие жизни формировались органические молекулы на основе углерода? Как появились первые живые существа? Каков процесс эволюции, в результате которого возникли такие высокоразвитые и высокоорганизованные существа, как мы, способные проникать в тайну своего происхождения?
Тысячелетиями господствовала религиозная трактовка жизни как акта божественного творения, а целесообразности всех органов нашего организма — как творческой воли «создателя». Даже наиболее прогрессивные ученые и философы древности, считавшие возникновение жизни на Земле естественным результатом развития материи, не могли объяснить, как происходил этот процесс. Тем не менее современные представления сформировались на основе обобщения естественнонаучных гипотез предшествующих эпох, находивших подтверждение на практике.
Судя по дошедшим до нас письменным источникам, Фалес, представитель древнейшей милетской философской школы, живший в Греции около 600 года до н. э., высказывал мысль о самоформировании живых существ без участия каких-либо сверхъестественных сил. Эту идею поддерживал и Демокрит (ок. 460 — ок. 370 гг. до н. э.). Он считал, что основа жизни — «душа» — лишена бессмертия, так как состоит из мельчайших неделимых частиц (атомов), на которые и распадается после смерти.
Но чаще ученые, говоря о неведомом источнике, двигателе жизни, подразумевали какое-то сверхъестественное, непостижимое начало — «душу», то отождествляя ее с «умом», то противопоставляя ему. Так, согласно учению Платона (428 или 427–348 или 347 гг. до н. э.), «ум» — организующее начало всякого порядка, в том числе и жизни, воплощен в космосе, а именно в правильном и вечном движении неба. Он бестелесен и бессмертен. «Душа» же, будучи бессмертной, а также причастной к истине и вечным идеям, объединяет «ум» с телесным миром. Индивидуальную душу Платон считал частью «мировой души».
Идеи Платона развил его ученик Аристотель (384–322 гг. до н. э.), справедливо отмечавший целесообразность в строении живых органов. Но дальше этого он не пошел, все больше склоняясь к идеализму во взглядах на происхождение жизни. «Перводвигателем» мира он считал некую высшую цель всех развивающихся по собственным законам форм и образований. Аристотель также описал случаи самозарождения жизни в разных гниющих материалах, но полагал, что это является результатом воздействия духовного начала. Его учение господствовало над умами людей почти два тысячелетия и было взято на вооружение раннехристианскими теологами (богословами), на многие века затормозившими развитие естественных наук. Ученых, идеи которых противоречили религиозным догматам о божественном сотворении мира и человека, церковь жестоко преследовала.
Одной из первых жертв религиозного мракобесия стал великий Сократ, которому еще в 399 году до н. э. афинские жрецы вынесли смертный приговор, обвинив этого выдающегося древнегреческого философа в «поклонении новым божествам» и «развращении молодежи».
Начало нашей эры (415 г.) отмечено очередной жертвой фанатиков: зверским убийством монахами первой в мире женщины — ученого, математика, астронома, философа Гипатии (Ипатии из Александрии).
С созданием инквизиции в XIII веке, этого своеобразного католического «гестапо», число жертв церковного произвола значительно возросло. В 1210 году 20 профессоров Парижского университета, обвиненных в связях с дьяволом, с позорным клеймом «еретики!» были сожжены на «священном» огне трибунала католической церкви. История сохранила в памяти многочисленные имена ее жертв: Джордано Бруно, Галилео Галилея, Лючилио Ванини, Томмазо Кампанеллы, Казимира Лыщинского… На костре инквизиции в 1553 году погиб Мигель Сервет, открывший малый круг кровообращения, а через 10 лет по вине церкви погиб другой естествоиспытатель — Андрей Везалий… По примерным подсчетам, в результате деятельности инквизиции погибло 12 миллионов человек. Трудно даже представить себе, на сколько сотен лет назад отбросили прогресс науки и культуры «богоугодные» дела инквизиторов, благословляемых владыками Ватикана. Сколько невинной крови пролилось в застенках «слуг божьих»! Но инквизиции не удалось остановить научную мысль. Каждое поколение рождало новых мыслителей, за свои убеждения они готовы были идти на смерть.
Лишь XV–XVII века стали переломным моментом в развитии общественного сознания народов Европы, получив название «эпоха Возрождения». Однако этот период расцвета искусства и формирования научной мысли был сложен и противоречив. Добытые эмпирическим (опытным) путем истинные знания тесно переплетались с религиозным мистическим их объяснением. Даже такой прогрессивный представитель науки того времени, как Парацельс (1493–1541), заметивший в алхимии новое, экспериментальное на правление медицины и посвятивший свои философские труды изучению жизни и природы, не поднялся в их объяснении выше общепринятого богословского представления. Он справедливо полагал, что человек содержит в себе те же элементы, которые существуют в космосе. Однако, будучи убежден что элементы эти состоят из трех начал: материального, астрального (мистически связанного с небесными светилами) и бога, Парацельс утверждал, что, следовательно, и человек состоит из тела, души и духа. Жизнь человека будто бы руководит неосязаемая душа, так же как внешним миром руководи некая «мировая душа», невидимое сущее.
И все же именно в эпоху Возрождение ученые вновь обратились к стихийно материалистической трактовке идеи самозарождения жизни. Французский натуралист и философ Рене Декарт (1596–1650), все еще считая бога творцом материи, тем не менее допускал возможность самозарождения живых существ, отличающихся от человека отсутствием «духовного начала». И никто и ученых того времени не подвергал сомнении эту идею.
Однако итальянский врач Франческо Реди (1626–1698) экспериментально доказал невозможность самозарождения простейших живых существ — червей — в гниющем мясе, если к нему не дать доступа мухам, откладывающим яйца. Что же это? Тупик в эволюции жизни? Но человеческая мысль пытлива. Развитие оптики дало возможность выявить невидимые глазу микроорганизмы, которые появлялись в загнивающих или бродящих растворах, даже если они предварительно стерилизовались посредством кипячения. Это позволило вновь вернуться к мысли о возможности самозарождения.
Только исследования Луи Пастера (1822–1895) показали, что не брожение или гниение порождают микробы, а сами эти процессы являются результатом деятельности бактерий, попадающих в растворы из воздуха. Из этого современниками ученого был сделан неверный вывод об абсолютной невозможности перехода от неживой (неорганической) природы к живым существам. Поэтому проблема возникновения жизни была объявлена в начале XIX века неразрешимой. Стали высказываться предположения о возникновении жизни на Земле как о редчайшей, неповторимой «счастливой случайности», которая не может быть проверена экспериментальным путем. Выдвигалась и другая гипотеза, согласно которой зародыши жизни будто бы были занесены на поверхность нашей планеты из иных миров, где она существует вечно. Уже в XX веке американские ученые Френсис Крик и Лесли Оргель высказали еще более смелое предположение о том, что Земля и, возможно, другие планеты могли быть «засеяны» намеренно некими разумными существами, обитателями систем, опередивших в своем развитии нашу систему на миллиарды лет. Но до сих пор, несмотря на то что человек глубоко проник в космос, не удалось обнаружить такой вероятный источник.
Именно в XX веке ученые доказали, что жизнь на Земле — это закономерное явление, одна из многочисленных ветвей эволюции материи. Особенность этой ветви состоит в том, что в основе ее лежало прогрессивное развитие все усложнявшихся углеродистых соединений и формировавшихся из них многомолекулярных органических систем.
Экспериментальные и теоретические работы, посвященные проблемам жизни, подтверждают определение Ф. Энгельсом жизни как «формы существования белковых тел». Возникнув в условиях, отличающихся от земных, и на другой основе, жизнь могла бы иметь иные формы существования, сохранив главные черты: способность к обмену веществ, обеспечивающему самовоспроизведение живых систем, а также способность к воспроизведению себя в потомстве.
В любом случае жизнь возможна лишь при определенных для данной живой системы химических и физических условиях, поэтому для живых систем характерен высокий уровень структурной и функциональной упорядоченности в пространстве и во времени, то есть «целесообразность».
В разработку проблемы происхождения жизни на Земле большой вклад внес Александр Иванович Опарин, который в двадцатые годы XX столетия предложил стройную теорию предбиологической (химической) эволюции неорганического синтеза углеродистых соединений, приведшей к зарождению жизни на безжизненной молодой планете — Земле. Согласно ей, на заре образования Земли отсутствие свободного кислорода в атмосфере способствовало не только беспрепятственному и обильному потоку ультрафиолетовых лучей, поставлявших энергию, необходимую для синтеза многих органических соединений из воды, двуокиси углерода и аммиака, содержавшихся в первобытном океане. Первобытный океан, подогреваемый изнутри интенсивной вулканической деятельностью горячей еще планеты, а снаружи — электрическими разрядами в атмосфере, солнечными лучами и другими видами энергии, превращался в горячий «первичный бульон», где под воздействием естественных источников энергии синтезировались все более сложные органические соединения, существование которых возможно лишь в бескислородной среде. Если бы в атмосфере присутствовал кислород, то под его воздействием эти вещества окислились бы и разрушились.
Первые живые организмы на Земле, приобретшие способность к самовоспроизводству, поглощали вещества из окружающего «бульона», собирали их в блоки и размножались. Они имели микроскопические размеры, несколько напоминая вирусы, бактерии и грибы. Расщепляя вещества «первичного бульона» с помощью ферментации — процесса, которым до сих пор пользуются бактерии и грибы, они получали энергию для существования. Поскольку первые организмы питались веществами, среди которых возникли, они, в конце концов, исчерпали бы «первичный бульон», тем самым уничтожив условия для своего выживания. Начался новый этап эволюции жизни — биологический.
Более 3 миллиардов лет назад появились новые формы жизни, содержавшие вещество хлорофилл, благодаря которому они получили способность преобразовывать солнечную энергию для расщепления молекул воды, следствием чего стало построение молекул глюкозы. Двуокись же углерода (углекислый газ) в изобилии выделялась при ферментации более ранними формами жизни. Перестав зависеть от готовых молекул «первичного бульона», эти новые формы стали бурно развиваться и в ходе эволюции дали начало многообразнейшему миру растений. Свободный кислород — побочный продукт жизнедеятельности первых растений, обитавших в воде, на протяжении миллиарда лет насыщал воду и поднимался в атмосферу. Поскольку к тому времени океаны были заполнены простейшими зелеными растениями и кислород стал важным компонентом земной атмосферы, необратимо изменился ее первозданный, богатый водородом состав, окончательно уничтожив возможность зарождения жизни благодаря химическим процессам. Кислород, будучи смертельным для многих древних ферментирующих организмов, накапливался в атмосфере и через 1 миллиард лет создал условия для зарождения новой, более могучей формы жизни — живых существ. Появились микроорганизмы, которые для поддержания своей жизни стали соединять кислород с органическими веществами других и подобных им организмов или растений. Эти простейшие животные были отдаленными предками человека, постепенно усложнялись, превращаясь в более высокоорганизованные существа.
По остаткам, залегающим в разных слоях земли, можно определить период, когда примерно жило растение или животное, как долго существовал тот или иной вид, и даже предположить, когда и почему он вымер, судя по флоре (растительному миру) и фауне (животному миру) того периода, позволяющим определить особенности климата. Но в изучении истории жизни на Земле до сих пор существуют и нерешенные вопросы. Так, известный американский палеонтолог Джордж Гейлорд Симпсон считает, что «самое загадочное событие в истории жизни на Земле — это переход от мезозоя, Века рептилий, к Веку млекопитающих». Рептилии (пресмыкающиеся) появились около 300 миллионов лет назад и вскоре представляли чрезвычайное многообразие форм, среди которых были крупные и мелкие, хищники и растительноядные. Они распространились повсеместно: на суше, в воде и воздухе. Началась мезозойская эра, закончившаяся 155 миллионов лет назад. Это период процветания динозавров (дейнос — ужасный, заурос ящерица). Сейчас ученые на основании ископаемых остатков динозавров насчитывают около 250 видов, имевших различные формы и размеры. Одни были не больше курицы, другие, вытянув шею, могли бы достать до крыши четырехэтажного дома. Просуществовав 135–150 миллионов лет, эта процветающая форма жизни вдруг исчезла по непонятным причинам, о которых ученые до сих пор строят самые различные догадки. Но это лишь наиболее яркий пример изменения форм жизни в ходе времени. На каждый существующий ныне вид приходится множество вымерших.
По мере накопления сведений об исчезнувших видах животных уже никого не могла удовлетворить богословская трактовка многообразия и приспособленности (целесообразности) живых существ типа: «Так создал бог в первую неделю существования Вселенной!» Ничего не объясняло и телеологическое толкование строения живых существ как стремление всего живого к совершенству, восходящее еще к Аристотелю, который считал, что строение живых организмов обусловлено целесообразностью происходящих в них изменений. Схоласт Фома Аквинский в XIII веке, поясняя учение Аристотеля, утверждал, что все вещи в природе стремятся к конечной цели — богу.
Наиболее полно телеологические взгляды, согласно которым все в природе совершается для некой конечной цели, были сформулированы французским натуралистом и философом Жаном Батистом Ламарком. Он впервые попытался изложить стройную теорию эволюции жизни на Земле в своей книге «Философия зоологии» (1809). На основании палеонтологических данных он обратил внимание на процесс изменения во времени от мельчайших организмов до сложнейших растений и животных. По его теории, каждая группа организмов представляет независимую линию развития, возникшую в результате самозарождения и последующего постоянного стремления к самосовершенствованию. Однако, выявив изменчивость организмов во времени, он считал, что видов остается столько, сколько создал их бог. Отсюда обращение Ламарка к «верховному творцу» как источнику «первого толчка», пустившего в ход «мировую машину». Ламарк не смог проникнуть в сущность эволюционного процесса, понять его механизм.
Лишь через 50 лет после выхода в свет книги Ламарка, 24 ноября 1859 года, появилась работа Чарлза Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь». Она произвела на современников впечатление разорвавшейся бомбы. Ученый, сформулировав теорию эволюции живой природы, дал материалистическое истолкование органической целесообразности, доказал, что основным движущим началом эволюции является естественный отбор. Велика, но не безгранична сила наследственности, воспроизводящей формы предков из поколения в поколение. Из многообразных форм организмов условия внешней среды производят жесточайшую выбраковку в потомстве. Выживают наиболее приспособленные, целесообразные. Организмы с «нецелесообразным» для данных условий строением погибают в борьбе за существование — уничтожаются естественным отбором.
Дарвиновское эволюционное учение получило развитие благодаря дальнейшим научным открытиям. Уточнению многих его положений способствовали достижения генетики — науки о закономерностях наследования. Она дает представление о том, как изменяются формы жизни и образуются виды, то есть о механизме действия отбора в популяциях (совокупность особей данного вида) и его формообразующей роли в образовании видов.
К середине XX века число описанных учеными видов и подвидов животных, растений и микроорганизмов превысило 2 миллиона. В сжатом виде эволюция жизни на Земле может быть представлена в таблице с соответствующей геологической периодизацией.
Человек занимает высшую ступень в эволюции животного мира. Способность мыслить, отличающая его от животных, приписывалась религией божественному промыслу, наделившему человека неким сверхъестественным началом — бессмертной душой. Научные же факты свидетельствуют о том, что сознание человека — результат деятельности его мозга. Способность к сознательной деятельности развилась у человека в процессе биологической, а затем и социальной эволюции, связанной с постепенным усложнением и развитием мозга как по размерам, так и по неврологической и функциональной сложности.
Этот процесс, по мнению Ш. Уошберна, длился примерно 10 миллионов лет. Более 4,5 миллиона лет назад от линии человекообразных предков отделилась ветвь, в результате развития которой сформировался человек современного вида.
На первых этапах масса его мозга нарастала очень незначительно, но еще медленнее изменялось сознание первых людей. Это находило отражение в поразительно малом усовершенствовании техники изготовления примитивнейших каменных орудий труда. Найденные в Африке остатки австралопитека (южная обезьяна) свидетельствуют о том, что примерно 4 миллиона лет назад этот представитель гоминид, судя по строению таза, имел вертикальное положение тела и передвигался на двух конечностях. Объем его мозга составлял в среднем 450 кубических сантиметров.
В 1891 году голландский врач Е. Дюбуа при раскопках очень древних геологических отложений (800 тысяч — 1 миллион лет) на острове Ява обнаружил костные останки существа, которое по ряду особенностей строения черепа напоминало обезьяну, но по некоторым, в частности, по объему мозга (около 900 кубических сантиметров) обнаруживало отдаленное сходство с человеком. Из-за этих особенностей существо назвали «обезьяночеловеком» — питекантропом и вплоть до недавнего времени считали древнейшим предком человека — связующим звеном между обезьяной и человеком в его эволюции.
Сенсационное открытие супругов Луиса и Мэри Лики в 1960 году значительно удревнило родословную человека благодаря тому, что после почти тридцатилетних раскопок в Олдувайском ущелье в Танзании ими были обнаружены кости еще более примитивного существа в геологических отложениях, датируемых в 2,6 миллиона лет. Но это маленькое (рост 122–140 см) существо могло изготовлять простейшие орудия из гальки, что отличало его от обезьян, не способных к целенаправленному систематическому изготовлению орудий. Поэтому оно получило название Homo habilis («человек умелый»). Объем его мозга едва превышал 600 кубических сантиметров. Позднее кости подобных существ были найдены в Кении и Эфиопии. Они имели еще более древний возраст.
Давайте попытаемся представить себе, как медленно шла эволюция древнейших людей. Для этого обратим внимание на то, что для увеличения мозга от 600 до 900 кубических сантиметров потребовалось около 2 миллионов лет. Это значит, что если временной интервал между поколениями составляет 25 лет, то сменилось 80 тысяч поколений. Питекантропы, синантропы были прямоходящими, по форме таза и походке похожие на современного человека. Хотя они и сохраняли примитивные черты в строении лицевого и мозгового отделов черепа, мозг их значительно усовершенствовался. Объем черепной коробки у некоторых из них уже приближался к значениям, средним для современного человека. Однако техника изготовления орудий, называемая (по месту первой находки) ашельской культурой, прогрессировала незначительно.
Около 80–50 тысяч лет назад появляются древние люди — неандертальцы. Череп их все еще сохраняет массивность и некоторые обезьяньи черты в строении. Но размеры мозга такие же, как у современного человека. Более совершенна и техника изготовления каменных орудий уже из кремневых отщепов (мустьерская культура).
Примерно 25–40 тысяч лет назад появляется человек современного вида — Homo sapiens («человек разумный»). Техника изготовления орудий труда и различных предметов говорит не только об особенностях структуры и функций мозга, позволявших ему достичь высокой точности в координации движений, но и о способности к абстрактному мышлению, выразившейся в задумывании, представлении в уме и изготовлении изящных статуэток, тонких игл, наконечников для гарпунов и других изделий.
Сравнение строения черепа у представителей разных этапов эволюции человека позволило установить, что объем мозга увеличивался прежде всего за счет тех его отделов, которые обеспечивают сознательное и целенаправленное регулирование движений, оценку результатов действий и развитие речи. Совершенствование организма помогло усвоить навыки, необходимые для ручного труда, а также сформировать речь и мышление — чисто человеческие свойства психики.