То, что естественным состоянием в природе является хрупкое равновесие, определяемое зависимостью всех растений и животных друг от друга, — это викторианская идея, близкая к нашему современному взгляду на экосистему. Однако в XIX веке ошибались в существенном вопросе: считалось, что природа статична, в то время как на самом деле природа (то есть любая действующая экосистема в любой формулировке) — это динамическое, постоянно изменяющееся целое. Поэтому введение нового элемента (например ледникового периода) не столько «нарушит природное равновесие», сколько станет силой, создающей множество новых экосистем (конечно, наряду с уничтожением бесчисленных старых), и, следовательно, может ускорить эволюционные изменения. Несомненно, можно утверждать, что настоящее природное равновесие зависит от таких периодических малых или больших катастроф. Статичная природа со временем пришла бы в упадок.
Конечно, это вовсе не означает, что колоссальные и неожиданные катастрофы — это благо: широкомасштабная ядерная война, например, разрушит экосистемы настолько, что потребуются миллионы лет на восстановление, если оно вообще будет возможно.
Ископаемые останки
Когда-то давно — и было это всего около 250 лет назад — шли серьезные споры о том, чем же ископаемые останки являются на самом деле. Одни говорили, что это необычные минеральные образования, другие — что это останки подземных существ, третьи — что это останки организмов, которые погибли из-за потопа. Мнения разделились.
В XVIII веке профессор Бартоломью Адам Иоганн Берингер (1667–1740) нашел очевидное доказательство того, что ископаемые останки были посланы на землю Богом. И это были весьма необычные ископаемые: прекрасно сохранившиеся ящерицы, ля-гушки, скорпионы… был даже паук со своей нетронутой паутиной, не говоря уже о камне, на котором было написано слово «Бог» на иврите. Берингер в 1726 году посвятил этому вопросу книгу «Lithographiae Wirceburgensis» (Вюрцбургские надписи на камне). На самом деле найденные им «ископаемые» сделали и закопали двое его коллег, И. Игнац Родерик и Иоганн Георг фон Экхарт (1664–1730), которых раздражали заносчивость и высокомерие Берингера. Услышав, что он хочет опубликовать свою книгу, они подбросили ему ясные подсказки того, что он жертва мошенничества, но тот решил, что осведомители пытаются украсть у него заслуженную славу, и не обратил внимания на эту информацию. Но не нужно так уж бросаться высмеивать Берингера, поскольку в начале XVIII века было вполне разумно верить, что Земля создана лишь несколько тысяч лет назад и что поэтому времени на процесс окаменения хватить не могло. Спустя столетие Филипп Госсе (1810–1888), вполне отдавая себе отчет, утверждал, что Бог послал в землю палеонтологические останки, желая обманом убедить людей, будто жизнь на Земле прошла долгий процесс эволюции. Берингер на самом деле был жертвой не только собственного высокомерия, но и интеллектуальных веяний того времени.
Даже если оставить в стороне Госсе, картину затуманивала еще более жизнестойкая теория самозарождения. Веками люди верили, что живые существа (и даже более того, ископаемые останки, которые находятся посередине между жизненными формами и неживой природой) могли произойти от неживой материи благодаря процессу, который известен как абиогенез. Идея эта была основана на наблюдениях. Например, если оставить корзину зерна на пару недель в амбаре, в нем заведутся мыши — а откуда же еще они могли появиться, как не из зерна, воздуха или их сочетания? Подобным образом, если оставить кусок мяса достаточно надолго, появляются личинки. С некоторой натяжкой можно было утверждать, что новые виды могут появиться из ничего таким же образом. Даже сегодня многие готовы допустить, что малые существа (например личинки) само-зарождаются, хотя идею самозарождения приветствуют гораздо меньше людей (следует надеяться), чем раньше. Когда Аристотель (384–322 гг. до н. э.) составил классификацию животного царства (в том числе по способу размножения), он отнес к абиогенетическим такие организмы, как угри, губки и некоторые рыбы. Фрэнсис Бэкон (1561–1626) вкратце описывал абиогенез чертополоха из земли — что странно, поскольку функция пушинок чертополоха совершенно очевидна. Схожую близорукость проявил и Роберт Гук (1635–1703), который предположил, что грибы и плесень должны иметь абиогенетическое происхождение, поскольку через микроскоп он не увидел в них семян; современные микроскописты жалуются, что эти организмы трудно изучать из-за спор, которые все время мешают!
Франческо Реди (1626–1697) был первым, кто энергично взялся за проблему личинок. Он показал, что они развиваются в гниющем мясе, лишь если с ним контактирует муха: нет мух — нет личинок. Но он по-прежнему считал, что в других случаях скорее всего происходит самозарождение.
Уильям Гарвей (1578–1657), открывший кровообращение, был одним из первых противников абиогенеза и настаивал на том, что все живые существа родились из яиц; появление микроскопа доказало, что он был во многих случаях прав. Но микроскоп возродил эту же теорию в новом виде. Антони ван Левенгук (1632–1723) в 1674 году впервые обнаружил то, что назвал «микроскопическими животными», — простейших. Это были крошечные организмы, которые, казалось, самозарождались.
Ясно было, что эксперименты Реди нужно было повторить. И результат, казалось, подтверждал абиогенез. Джон Нидхем (1713–1781) в своей книге «Ап Account of Some New Microscopical Discoveries» (О некоторых открытиях в области микроскопии) (1745) написал, что в бульоне в запечатанных колбах, которые длительное время нагревались (что предположительно должно было убить все имеющееся там живое), «зародились» организмы. Вместе с графом де Бюффоном он предложил идею «живых атомов». Живые существа состоят из смеси живых атомов и неживой материи; когда существо умирает, живые атомы возвращаются в окружающую среду, чтобы стать частью других существ. Но итальянский биолог Ладзаро Спалланцани (1729–1799) был с ними совершенно не согласен. Он повторил эксперименты Нидхема, но нагревал бульон сильнее и дольше и запечатывал колбы тщательнее. Он выяснил, что в бульоне микроорганизмы не зародились. Его противники утверждали, что нагрев бульон, он нагрел и воздух над ним, таким образом нарушив непонятный «жизненный принцип», содержащийся в нем, и потому его результаты недействительны. В каком-то смысле это было правдой, но, конечно, в XVIII веке никто не знал о микроорганизмах, живущих в воздухе. Вопрос остался открытым до XIX века.
Ископаемые останки в XIX веке завладели умами людей.
В своем споре со Спалланцани Нидхем прибегнул к популярному научному методу, который мог исправить ситуацию: он сжульничал в ходе экспериментов. Нидхем просто пропускал мимо ушей любое предположение, что, возможно, недостаточно сильно нагревает контейнеры. Есть подозрение, что он повторил эксперимент с запечатанными колбами, но утаил результаты: естественным ответом на обвинение в том, что он неправильно провел эксперимент, было бы повторить его и доказать, что эксперимент был проведен правильно. Спалланцани, конечно, именно это и сделал после того, как Нидхем и Бюффон заявили, что он нарушил «жизненный принцип», слишком долго продержав бульон на огне: он оспорил их предположение, проведя ту же серию экспериментов, которые должен был бы провести Нидхем (а может, и провел), и выяснив, что некоторым микроорганизмам удалось выжить после короткого кипячения, а некоторым — без кислорода: это были выдающиеся открытия, которым в течение нескольких десятилетий не уделялось должного внимания.
Луи Пастер (1822–1895) при изучении ферментации в 1860-х годах заметил, что она нарушалась либо из-за отсутствия необходимых микроорганизмов, либо из-за условий, в которых они не могли нормально размножаться. Откуда же появлялись эти микроорганизмы? Они или существовали повсюду в атмосфере, или самозарождались, и он решил выяснить это. (Уже в 1762 году венский врач Маркус Пленчиц предположил, что воздух кишит невидимыми микроскопическими организмами, которые вызывают болезни. Увы, это громкое заявление сопровождалось предположением, что они порождают также комаров, жуков и пиявок.) Прежде всего Пастер доказал, что в изучаемых пробах воздуха зарождались миллиарды микроорганизмов. Затем он поместил стерилизованные пробы в контейнеры, куда воздух поступать мог, но лишь по длинной узкой трубке, согнутой в виде буквы U. Любые микроорганизмы из воздуха должны были собираться на дне U-образной трубки. В итоге никакого гниения не произошло.
Завершающий удар нанес в 1880 году ирландский физик Джон Тиндаль (1820–1893), объяснивший, почему небо голубое: он изобрел аппарат, который позволял определить, чист воздух или нет. Как и следовало ожидать, он обнаружил, что в чистом воздухе органика не гниет.
Самым загадочным в ископаемых останках было, очевидно, то, что они выглядели как органические останки, но крепостью напоминали камень. Аристотель был одним из первых, кто объяснил это явление: он приписал подземным ветрам сейсмическую активность и, следуя этой логике, предположил, что металлические залежи Земли образованы влажными подземными ветрами, а неметаллические минералы и ископаемые останки — сухими. Чтобы объяснить органическое происхождение ископаемых останков, ему пришлось ввести понятие «формообразующей силы» (vis plastica), действующей внутри Земли и подражающей деятельности природы на поверхности.
