ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. Живое и мертвое

Есть ряд указаний на то, что некоторые мельчайшие организмы находятся вне разрешающей способности наших микроскопов и могут быть схвачены только ультрамикроскопом и даже выходят за его пределы.

Мельчайшие размеры, видные в микроскоп, достигают приблизительно lU длины зволны средней части видимого спектра, т. е. 0,25 мкм. Для такого объекта мы можем еще различить структуру *. Но заметить мы можем еще меньший объект размером до 0,05 мкм. Ультрамикроскоп позволяет отмечать существование объектов между 0,25 и до 0,006 мкм, т. е. передвигать еще в 10 раз дальше эту границу.

Уже давно скопились наблюдения, которые позволяют считать, что среди паразитных организмов мы имеем такие, размеры которых лежат за пределами видения микроскопа и, может быть, ультрамикроскопа.

Мысль о существовании таких организмов высказывалась не раз, играла роль в теоретических построениях, например в теориях Негели. Но лишь впервые в 1897—1898 гг. Леффлер и Фрош * поставили вопрос на более точную базу наблюдений. С тех пор скопились многочисленные данные в этом направлении, которые, кажется мне, доказывают существование этих организмов 1Z0*.

Правда, сейчас в научной литературе делаются возражения против этих наблюдений. Но, обращаясь к анализу этих возражений, легко убедиться, что они основаны не на фактах, а на теоретических представлениях о характере жизненных процессов Для всякого, вдумывающегося в ход истории научного развития, ясно, что они являются проявлением обычного исторического процесса — нежелания принять во внимание новые открытия, грозящие разрушением давно сложившихся представлений. Это мы наблюдаем неуклонно при всяком изменении научного мировоззрения *.

Ибо ясно, что многие из довольно обычных представлений должны измениться, замениться новыми, когда сознание существования организмов, близких по размерам к молекулам, станет обычным среди натуралистов *.

Сейчас существование таких ультрамикроскопических организмов, как возбудителей целого ряда болезней — желтой лихорадки, перипневмонии рогатого скота, африканской лошадиной болезни и т. д., может считаться более или менее доказанным.

Перед нами открылся целый новый мир организмов, уходящих за пределы наших ощущений. Что это за организмы? Какой их состав? Их отношение к другим классам организмов?

Мы знаем здесь очень мало, но едва ли можно сомневаться, что изучение именно этой группы тел обещает нам величайшие достижения в понимании жизни. По-видимому, сейчас выясняются два факта: 1) что среди этих организмов найдены только организмы паразитические т. е. живущие за счет живого вещества. Все попытки фон Эсмарха получить сапрофитные организмы этого рода были неудачны *, 2) между размерами бактерий и размерами этих организмов есть большой разрыв, который, вероятно, указывает на непринадлежность этих организмов к бактериям. Бактерии меняются очень сильно в длине, но чрезвычайно мало в ширине, здесь в среднем их размеры колеблются в пределах 1—1,5 мкм. Как отдельные исключительные случаи нам известны бактерии шириной максимум 2,5 мкм и минимум 0,4 мкм. Отсюда ясный скачок к ультра микроскопическим организмам.

На этих основаниях, может быть, правы те исследователи *, которые считают, что ультрамикроскопические организмы представляют не бактерии, а иную группу живой материи, может быть, близкую к животным, а не растительным телам.

99. Несомненно, проникновение в научное мировоззрение убеждения в существовании мельчайших организмов, которые благодаря своим размерам никогда не могут быть видимы, должно чрезвычайно отразиться на множестве наших идей и представлений. Трудно даже сейчас учесть до какой степени оно способно изменить наше научное мышление.

Уже и сейчас начинается проникновение последствия этих представлений в научное мышление и в научную работу. Так, сторонники возможности самопроизвольного зарождения жизни указывают, что жизнь зарождается в таких ничтожных по размерам организмах, что доказательства ее существования в морфологически изучаемых формах очень затруднительны *.

Так как бактерии питаются этими организмами *, мы должны допустить, что в природе происходит «исчезанио» жизни — переход живого вещества в форму, ни в каком видь недоступную зрению.

Это исчезание жизни может иногда принимать очень своеобразные формы. Точный, превосходный наблюдатель, голландский ученый Бейерикк (1851—1931), изучая мозаичную болезнь табака, думал, что он открыл жидкую среду, содержащую незримые организмы, способные размножаться; облекая мысль в формы старинных представлений, открыл contagium vivum fluidum, способный размножаться62. И действительно, эти незримые организмы, близкие по размерам к молекулам, в жидкой среде должны представлять своеобразные явления. Жидкости, их содержащие, должны иметь, с одной стороны, характер разведенных растворов, или псевдорастворов, и распределение в них организмов должно подчиняться, например, законам диффузии. С другой стороны, с точки зрения элементарного химического состава мы, несомненно, встречаемся в этом случае с очень своеобразной средой, в которой эти элементы будут сосредоточены в определенных точках — центрах — жидкой среды. Если состав их (вирусов.— Ред.) отвечает обычной живой материи, количество этих элементов, сосредоточенных в этих точках, должно быть очень велико. Вместе с тем такая жидкость должна и с энергетической точки зрения представлять особенности, для раствора необычные. Отдаленную их аналогию будет представлять ионизированная жидкость.

100. Среди всех этих следствий одно, кажется мне, заслуживает особого внимания, так как оно касается в научной форме труднейших вопросов, стоящих на границе науки и философии *, и вместе с тем ставит определенные задачи научному исследованию.

Я говорю о тех следствиях, которые вытекают из того факта, что размеры этих организмов приближаются к размерам молекул или даже атомов.

Впервые в начале второй половины XIX в. научная мысль подошла к решению вопроса о размере молекул. В 1865 г. Лош- мидт попытался дать отвечающее диаметру молекулы число; другими путями в 1868—1870 гг. та же задача была выражена в числах Стонеем и Томсоном. Эти работы положили основание нашим современным представлениям и мало изменились в течение последующих блестящих десятилетий роста наших представлений о материи *. Мы должны теперь только считаться с тем, что молекулы и даясе атомы являются огромными телами по сравнению с новыми объектами научных исканий — электронами, корпускулами, зарядами и т. п. Мы здесь остановимся только на молекулах.

Несомненно, что порядок величины молекул, как он определяется физиками, идентичен или близок с порядком, определяющим величину мельчайших организмов,

Диаметр мельчайших организмов меньше 0,006 мкм (предел видимости в ультрамикроскопе). Размеры молекул по наиболее правдоподобным исчислениям колеблются в пределах от 0,0005 до 0,002 мкм. Из этого сопоставления ясно, что мельчайшие организмы должны совпадать по величине с молекулами.

Отсюда вытекает ряд следствий величайшей важности. Уже Максвелл *, ничего не знавший о жизни, недоступной зрению, поставил вопрос о том, сколько «органических» молекул может находиться в мельчайшем организме, объем которого он определял в 0,25 мкм, принимая во внимание, что половина этого организма состоит из воды, которая, по его мнению, очевидно, должна быть отделена от органических молекул. По его исчислениям в таком объеме должно находиться 60—100 млн. атомов кислорода или азота, а так как в каждой органической молекуле содержится не менее 50 атомов, в таком организме не может быть много больше 1 млн. органических молекул. Очевидно, при таком небольшом числе молекул такой простой организм ни в коем случае не может быть снабжен какими-нибудь органами.

Этот последний вывод Максвелла в настоящее время после открытия недоступных зрению организмов или даже бактерий, диаметр которых значительно меньше 0,25—0,1 мкм, требует такой поправки, которая делает его еще более значительным.

Но в вывод Максвелла необходимо внести и другие две поправки: 1) количество воды в оргапизмах никогда не бывает ниже 60%, а обычно выше 75% и доходит до 99,7%. Следовательно, предполагаемое Максвеллом количество ее, равное 50%, очевидно, должно быть значительно увеличено; 2) помимо воды, большая часть организма всегда состоит из столь же безжизненных частей, как и вода, хотя бы они состояли и из органических соединений.

Оставив пока в стороне эту вторую поправку, примем величину незримого организма в 0,005 мкм (не видную в ультрамикроскоп) и количество воды в 75%. В таком случае числа Максвелла для такого организма, несомненно, очень далекого от предела жизни, будут: если мы подсчитаем количество атомов диаметром 0,0005 мкм, которые могут заключаться в кубе (0,005 мкм3) объема, мы получим всего 1000 атомов кислорода или азота. Если же мы примем во внимание, что, как допускал и Максвелл, в каждой молекуле заключается не меньше 50 атомов, то, очевидно, такой организм, еще не самый простейший, может заключать всего около 200 молекул. Из этих 20 молекул только часть может в нем существовать, так как 3Д по весу его состоят из воды, следовательно, останется едва 5 молекул органических соединений. Из эти* 5 молекул огромное большинство, как уже мы видели раньше, никоим образом не могут быть признаны одаренными жизнью. Мы подходим таким образом к тому, что вопрос может идти лишь об одной или немногих молекулах, одаренных жизнью в организме. Это тем более возможно, что в этих исчислениях я принял меньший, а не больший| предел для величины атома — 0,0005 мкм, а не 0,0025 мкм. Если же взять 0,0025 мкм, то вывод получится гораздо более резкий.

101. Как объяснить получаемый вывод и на что он указывает? Несомненно, логический анализ легко укажет несколько слабых мест такого исчисления. Прежде всего, возможно, что величины атомов несовместимы с величинами молекул. То, что получается в физике, есть величина молекулы, а не атома. Но для такой цели это не имеет значения, ибо ясно, что в очень многих случаях атомы и молекулы совпадают, и во всяком случае молекула состоит из ограниченного числа атомов. Ничего нового не внесет таким образом поправка в основной результат незначительного количества молекул, составляющих простейший организм.

Возможно было бы и другое предположение, что те числа, какие даются для величины молекул или атомов, преувеличены. Однако мы не можем найти в этих опытах таких указаний, которые позволяли бы думать, что вносимая поправка изменит в заметной степени порядок этих чисел.

Так или иначе мы вынуждены принять положение, что величина мельчайшего организма, существование которого нам приходится допустить из наблюдений природных явлений, соизмерима с величиной молекул: по порядку числа с их величиной тождественна или близка.

Отсюда, мне кажется, следует с еще большей степенью достоверности и яркости тот вывод, который сделал 40 лет назад К. Максвелл: жизнь не может быть всецело связана с материальным субстратом и если есть оживленный материальный субстрат, отличный от обычной материи, он по весу составляет ничтожную часть организма.

Но при таком сопоставлении молекул и мельчайших организмов перед нами выступает другой вопрос, на значение которого я указывал раньше. Наше знание о материи всецело основано на изучении сходств совокупности молекул. Переносить полученные этим путем свойства на свойства одной молекулы (или атома) мы не имеем научных оснований.

Одна молекула или атом или небольшое их количество не только могут, но и должны обладать такими свойствами, которых мы не наблюдаем в изучаемой нами материальной среде, составленной из большого их количества.

Этот же вывод мы можем всецело приложить и к оживленной материальной среде организма, раз только она составлена из небольшого количества атомов или молекул.

102. Этот вывод сохраняется во всей своей полноте и в том случае, если мы ограничимся в своих суждениях только видимыми в микроскоп или ультрамикроскоп организмами, в существовании которых никто не сомневается, например организмами, диаметр которых приближается к 0,006—0,01 мкм.

| Наименьшими видимыми вполне развитыми организмами являются бактерии. Наименьшими из них, точно изученными являются бациллы лифмоснезы длиной около 0,5 мкм и шириной 0,2 мкм и один из микрококков, описанный Кохом (0,15 мкм диаметром) *. По-видимому, еще меньше величина спирилл, которые при тысячном увеличении оказываются толщиной в волос * и видны только благодаря своей длине и характерной винтообразной форме. По Шаудину Spirochaeta pallida имеет ширину, неизмеримо тонкую, и в самых толстых экземплярах она не доходит до 0,25 мкм. Есть измерения фон Эсмарха в 0,1 мкм для одной из спирохет.

К величине бактерий подходит величина некоторых животных организмов из Protozoa, по крайней мере в величине своих спор.

Если мы линейные размеры этих организмов переведем в объемы, то получим ничтожные размеры тел. Средний объем клеток человеческого тела исчисляется в 0,000008 (т. е. 8 • 10~6) куб. мм. Объем бактерий будет еще меньше. Для микрококка, описанного Кохом, этот объем будет равен 8 -10"19 куб. мм! И в этом ничтожном кусочке вещества, несомненно, только небольшая его часть может считаться состоящей из материи с особыми свойствами, если мы захотим признать существование особой жизненной материи. Очевидно, эти количества материи будут ничтожными, тогда как главная составная часть вещества организмов не обладает никакими особенными жизненными свойствами. Несомненно, не менее 75—85% по весу их состоит из воды, из остальных же 25—15% тоже большая часть будет приходиться, как мы видим, на газы, жидкости, оболочки, запасные вещества и т. д., едва ли много процентов (1—2), может быть и того меньше, по весу бактерии мояшо отнести к этой предполагаемой оживленной материи. Мы, очевидно, подходим этим путем к размерам молекул твердых тел, особенно к большим молекулам сложных органических соединений. К тому же эти живые молекулы должны были бы одновременно отличаться от обычных молекул тем, что они являются не только индивидами вещества, но и своеобразными центрами энергии, и в то же время по химическому и физическому составу быть гораздо более сложными. Оставляя пока эту сторону вопроса, необходимо отметить, что допущение в бактериях особых материальных частей, отличных по свойствам от остальной материи, входящей в их состав, неизбежно приводит к заключению, что эти части выходят за пределы возможностей микроскопа, т. е. приближаются к ультрамикроскопическим организмам.

103. Еще резче, может быть, приходится прийти к этому же заключению, если обратиться к той стадии самостоятельного существования организма, какую представляют семена, споры, яйца и живчики организмов. Их размеры и вес так малы* что они выходят за пределы зрения, хотя есть все основания допускать наличие в них особых по свойствам веществ.

Правда, в спорах и семенах значительно меньше воды, чем в обычной клетке, но зато они — а равно яйца и живчики — переполнены запасными веществами, составляющими иногда более 90% их по весу.

Семена, яйца, живчики и споры больше бактерий. Однако среди них есть такие тела, которые приближаются к ним по размерам.

Среди спор растений наименьшими являются, каягется, споры пикнидий некоторых грибов. Из них, кажется, наименьшими являются споры Phyllosticta. Для Phyllosticta fourrodes Sacc. мы имеем длину 1—1,5 мкм, ширину 0,5—1 мкм, для Phyllosticta libertiana Sacc. длина 1—1,6 мкм, ширина 0,7—1 мкм, для Oospo- га perpnsilla Sacc. споры диаметром 0,7—1,5 мкм.

Среди животных организмов очень малы споры некоторых Microsporidia из Protosoa; так, ширина споры Nosema bombicis 1,5—2 мкм при длине 3 мкм, Nosema lophins тоже имеет ширину 1,5 мкм (3,5 мкм длины). Очень вероятно, что здесь не достигнут еще предел, а есть споры еще меньшие,

Очевидно, и здесь, если существует особая оживленная материя, она будет выходить за пределы наших микроскопов. Ибо в спорах заключается огромное количество запасных — явно неоживленных — веществ, и зародыш составляет ничтожную часть их веса.

Для семян есть попытки исчисления их веса. Мы получаем этим путем ничтожные массы вещества. Так, для рододендронов — Rhododendron 0,0056 мкг, для семян одной из орхидей 0,002 мкг, для грушанки одноцветной 0,004 мкг. Едва ли это минимальные числа, а между тем в этом веществе, может быть, какая-нибудь сотая часть вещества по весу может возбуждать сомнение с точки зрения ее принадлежности к обычной материи. Мы подходим здесь к весу наиболее тяжелых больших молекул, к миллионным долям миллиграмма: для орхидей 2-10~5 мг.

К тем же пределам мы подойдем и в животных организмах. Вес яйцеклетки человека исчисляется в 0,0042 мкг. Мы знаем, что и в ней большая часть ее вещества состоит из запасных веществ. Какая часть принадлежит к той биоплазме, по отношению к которой может быть вопрос о ее оживленности? А яйцеклетка человека далеко не наименьшая из яйцеклеток животных! (Ф. 518, оп. 1, д. 49, лл. 72-106.)

К содержанию книги: Владимир Иванович Вернадский: Живое вещество

Последние добавления:

Вернадский - химическое строение биосферы

Тайны ледниковых эпох

ЭВОЛЮЦИЯ ПОЧВ В ГОЛОЦЕНЕ

Тимофеев-Ресовский. ТЕОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ

Ковда. Биогеохимия почвенного покрова

Глазовская. Почвоведение и география почв

Сукачёв: Фитоценология - геоботаника

Академик Вернадский - ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. Живое и мертвое

Минимальный размер организмов