Астробиология

ВЕЗДЕСУЩАЯ ЖИЗНЬ (Пояснительный текст к «Таблице жизни»

Бесконечно разнообразны жизненные формы, неисчерпаема их приспособляемость к условиям внешней среды.

Академик В. И. Вернадский в книге «Биосфера» впервые поставил вопрос о границах биосферы — об области существования жизни. Где же проходят эти границы?

При определении границ жизни надо различать две формы жизни — активную, когда живые организмы находятся в состоянии энергичного обмена веществ с окружающей средой, могут размножаться, и пассивную, когда живые организмы находятся в состоянии скрытой жизни — в виде семян, спор, в состоянии анабиоза. Безусловно, зона пассивной жизни значительно шире зоны активной жизни.

Человек в лабораторных условиях может создавать искусственно отрицательные температуры почти до абсолютного нуля -273°. В температуре жидкого гелия -271°,88 могут выживать споры бактерий. При температуре в -240° удавалось выдерживать в подсушенном состоянии круглых червей — нематод и близких к ним тихоходок. При этом они не теряли способности оживать после перенесения их в тепло и смачивания.

В последнее время в биологии получены новые данные о состоянии, в котором может находиться живое вещество при низких отрицательных температурах. Уже давно было известно, что при замерзании живая клетка гибнет от образования кристаллов льда, разрушающих клеточную структуру. Следовательно, чем меньше в клетке воды, тем больше должна быть ее стойкость к отрицательным температурам. Подсушивание организмов перед погружением в морозную атмосферу способствует их большей морозоустойчивости. Еще более действенно быстрое погружение в морозную среду. Мелкие организмы и отдельные клетки при этом не образуют кристаллов льда, а переходят в особое стеклообразное состояние.

Однако при отрицательных температурах зона активной жизни для животных с переменной температурой и растений очень невелика. Для морской фауны и флоры она лежит между нулем и -1°,8, для наземной примерно такая же.

Максимальной температурой, при которой еще возможна активная полноценная жизнь, надо считать температуру горячих источников — гейзеров (+92°). В них обнаружены бактерии и водоросли. Эти наблюдения чрезвычайно интересны потому, что температурный предел жизни для огромного большинства животных и растений ограничивается моментом свертывания (коагуляции) белка. Для яичного белка эта граница лежит около +75°. Бактерии и водоросли из горячих источников, видимо, обладают особым жаростойким белком, создавшимся в процессе эволюционного приспособления их к жизни в столь исключительных температурных условиях.

Весьма возможно, что могут существовать организмы, способные выдерживать еще более высокие темпкратуры, так как критическая температура находится в прямой зависимости от давления. Это надо помнить, рассматривая вопрос о возможности жизни на Венере.

Рассмотрим теперь фактор давления. Глубоководные драги экспедиции Института океанологии Академии наук СССР подняли многочисленных животных со дна глубочайших впадин мирового океана — с глубины свыше 8 000 метров, где они жили под давлением в 800 атмосфер. (При погружении в воду на каждые 10 метров давление увеличивается на одну атмосферу.) В нефтеносных скважинах советские микробиологи обнаружили живых бактерий на глубине в 1 000 метров. По мнению академика В. И. Вернадского, живые организмы могут встречаться под землей на глубине в 4 000 метров.

В лабораторных условиях удалось создать давления, намного превышающие все известные нам в земных условиях.

Оказалось, что дрожжевые грибки могут выдерживать давление в 8000 атмосфер. Оно примерно в десять раз больше, чем на самых больших глубинах океана.

Разреженную атмосферу различные организмы выдерживают по-разному. Шар-зонд принес споры бактерий и плесневых грибков с высоты 33 000 метров — из пронизываемых мощным космическим излучением заоблачных областей атмосферы. В горах на высоте в 6 200 метров наблюдали рост цветковых растений. Тли были найдены в воздухе на высоте в 8 200 метров, а в экспериментальных условиях мухи оказались способными к размножению при давлении в 25 миллиметров ртутного столба. Из теплокровных животных птицы, повидимому, лучше, чем млекопитающие, переносят разреженную атмосферу. Если человек на высоте в 7 000 метров и при давлении примерно в 225 миллиметров ртутного столба теряет сознание, то крупные горные птицы — кондоры — парят около высочайших вершин (Эверест в Гималаях, высотой в 8 882 метра).

Здесь дается условная таблица существования жизни в зависимости от параметров внешней среды — температуры и давления.

Несмотря на то, что таблица не отражает всех характеристик среды, в частности ее химического состава, она все же отчетливо показывает почти безграничную приспособляемость самых различных живых организмов к внешним условиям. Почти от абсолютного нуля, от -273°, и до +170°Ц простирается область существования жизни! Почти весь диапазон давлений — от 0 до 8000 атмосфер — может быть населен живыми организмами!

В таких границах, обозначенных на таблице пунктирной линией, живут споры бактерий. Они могут существовать на всех планетах, за исключением Плутона, Меркурия, Луны и астероидов.

Приспособляемость червей уже несколько меньше. Круглые черви выдерживают температуру от -240° до +120° и давление от 0,5 до 800 атмосфер.

Споровые растения (границы: температуры от -190° до +93°, давления от 0,5 до 550 атмосфер) могут существовать в условиях Юпитера и Сатурна.

Семена высших растений сохраняют свою жизнедеятельность при температуре от -190° до +120° и давлении от 0,55 до 550 атмосфер.

Насекомые переносят температуру от -80° до +50° и давление от 0,1 до 520 атмосфер. Они могут существовать в марсианских условиях.

Наземные растения переносят температуру от -65° до +80°, давление от 0,4 до 1 атмосферы.

Границы существования млекопитающих простираются от температуры в -65° до +50°. Давление, которое они выдерживают, колеблется от 0,5 до 3 атмосфер.

Цветные прямоугольники, около которых нарисованы планеты, показывают температурные и атмосферные условия на планетах.

Для планет-гигантов данные о температурах взяты по радиометрическим измерениям, для Плутона — по расчетам. Данные об атмосферном давлении этих планет получены из допущения, что эти атмосферы подобны земной и плотность их зависит только от силы тяжести на поверхности планет.

Из сопоставления видно, что температуры и атмосферные давления хотя бы для двух планет — Венеры и Марса — широко захватывают область существования жизни, а для большинства остальных планет не выходят за границы этой области. Во всяком случае, возможность существования на Венере и Марсе даже известных нам, приспособившихся к земным условиям, простейших организмов отрицать нельзя.

С биологической точки зрения не лишена основания гипотеза о возможности существования на планетах-гигантах организмов с большей приспособленностью к низким температурным условиям, чем те, которые имеются на Земле.

Вместе с тем таблица выявила огромные пробелы наших знаний в этой области. Почти не выяснено влияние высокого давления на живые организмы разных классов. Совершенно не изучено комплексное влияние на них различных температур и давлений. Именно этим, а не невозможностью существования там живых существ объясняется наличие «незаселенных» областей в отдалении от осей координат таблицы.

Доктор биологических наук, профессор В. Алпатов