Михаил Гремяцкий - Как возникла и развилась жизнь на Земле
Что в живом теле есть уголь, точнее говоря — углерод, в этом тоже нетрудно убедиться. Только он там соединен с другими веществами и оттого незаметен. Но на огне эти вещества распадаются, и уголь является в чистом виде. Если мы возьмем траву, ветку дерева, палку или кусок любого животного тела и положим в печь, то вскоре те части его, которые ближе к огню, почернеют и обуглятся. Уголь выступит здесь снова в своем обычном виде. Вещество чистого угля ученые и называют углеродом.
Кроме воды и углерода, в живом теле есть газы. Когда мы дышим, мы втягиваем в себя (в свои легкие) воздух. Для дыхания нужен такой воздух, в котором достаточно кислорода, именно — не меньше пятой части воздуха. Попробуйте посидеть долго в тесном, плотно закрытом помещении, куда не притекает воздух снаружи, и вам скоро дышать станет трудно, а через несколько часов и совсем невозможно; если не открыть двери или окна и не впустить свежего воздуха, человек задохнется. Из воздуха мы и получаем необходимый для жизни газ — кислород.
Проникший к нам в легкие кислород соединяется с углеродом и другими веществами и изменяется. Часть его остается в теле в разных соединениях, а другая часть, ненужная больше, даже вредная, соединенная с углеродом, выходит из нашего тела при выдыхании. Таким образом мы вбираем из воздуха в свой организм чистый кислород, а возвращаем в воздух кислород, соединенный с углеродом, так называемый углекислый газ. Такой обмен газов (дыхание) происходит не только у животных, но и у растений.
Газы, которые имеются в живом теле, находятся там в соединении с другими веществами. Например, азот соединен в нашем теле с углеродом, водой и серой. Когда какое-нибудь недавно бывшее живым тело гниет, то сернистые газы выделяются из него и издают очень неприятный запах. Газ, в состав которого входит сера, всякий человек легко узнает по запаху, если он хоть раз его слышал. Такой запах идет от тухлых яиц.
В составе организма — растительного и животного — находится также и железо в химическом соединений с другими элементами. Растения содержат его больше всего в зеленых частях, а животные — в крови. Из тела человека можно получить всего от 3 до 5 граммов железа.
При некоторых болезнях, когда человек слабеет и его кровь беднеет некоторыми составными частями (эта болезнь называется малокровием), доктора советуют принимать внутрь в виде капель или порошков химические соединения железа.
Есть еще необходимое нам вещество, придающее твердость и крепость нашим костям и зубам, это — известь; если в костях ее мало, они легко ломаются или гнутся (например у детей тогда делаются кривые ноги). Наконец, в состав нашей крови всегда входит соль: это легко заметить, если капельку крови попробовать на вкус.
Все эти вещества бывают в нашем теле, как и во всяком организме, не в чистом виде, но в химических соединениях с другими веществами. В таком виде они употребляются в пищу. Главнейшие из этих соединений бывают трех родов.
Во-первых, так называемые углеводы. Они состоят из углерода и воды. Таковы: сахар, крахмал и др. Что сахар необходим для питания, знает всякий, но может показаться, что крахмала мы не употребляем в пищу. Конечно, в чистом виде он не идет в пищу, но целый ряд продуктов, которые мы едим, содержит в себе много крахмала, например картофель, хлеб, рис, разная крупа, бобы.
Вещества второго рода, находящиеся в теле животных и растений, это — жиры. Они состоят из тех же элементов, что и углеводы, т. е. из углерода и водорода с кислородом, но в жирах эти вещества иначе соединены, чем в углеводах, да и кислорода здесь меньше. Жиры бывают растительные и животные. Так, подсолнечное, льняное и конопляное масло — растительные жиры; сало и коровье масло — животные жиры.
Третий род веществ, образующих тела животных и растений, это — так называемые белки; в растениях их гораздо меньше, чем в животных организмах. Белки — вещества очень сложные. Они составлены не только из разных соединений углерода с водородом и кислородом, но всегда содержат в себе еще азот, серу, а иногда и фосфор и другие элементы. Из разных белков построены мышцы (мясо), мозг, кожа и другие части тела животных; они же входят в состав крови. Их существует много видов. Белок — самая характерная часть живых тел. «Жизнь, — говорит Энгельс, — это форма существования белковых тел, существенным моментом которой является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой и которая прекращается вместе с прекращением этого обмена веществ, ведя за собой разложение белка»[4].
Теперь мы можем точнее сказать, что для питания животных, для построения их тела им необходимо получать в пище белки, жиры и углеводы. Они могут их получать, съедая других животных или питаясь растениями. Но откуда берутся эти вещества у растений?
Растения сами создают в своем теле и белки, и жиры, и углеводы. Материал для этого они берут из неживой природы. Так, для создания углеводов нужны вода и углерод. Воду растение всасывает корнем, а углерод получает из воздуха. Откуда же в воздухе углерод? Оказывается, он содержится в углекислом газе (химическое соединение углерода с кислородом), который в небольшом количестве всегда есть в воздухе. Углекислый газ выделяется при вулканических извержениях, а в некоторых местах просто выходит из земли. Кроме того, животные при дыхании, как мы уже знаем, выделяют углекислый газ легкими.
Вот из этого-то углекислого газа растение силой солнечных лучей добывает нужный ему углерод и накопляет его в себе очень много. Все, что нужно растению для создания белков, оно опять-таки берет из воздуха (углерод) и из земли (воду, азот и серу). Значит, растение создает свое тело из веществ неживой природы; другими словами, в растениях постоянно происходит превращение неорганических веществ в органические.
Но не только растение может из веществ земли, воздуха и воды построить белки, жиры и углеводы. Раньше думали, что эти вещества создаются только в живых телах, в организмах. Но это неверно. Сто с небольшим лет назад одному химику (Вёлеру) удалось в первый раз изготовить искусственно мочевину[5] из воды и газов. Это было только начало. Потом стали получать искусственно (путем синтеза) разные другие органические вещества, которые раньше добывали только из растений и животных: например различные органические краски, жиры и некоторые углеводы, а теперь химия работает уже над получением и белков.
Значит, действительно все материалы, из которых построено живое тело, уже имеются в неживой природе. Непроходимой пропасти между химическим составом живых организмов и неживой природы не существует.
Когда умирают растения и животные, их остатки сгнивают, разлагаются и возвращают земле все то, что от нее получили. Перегнившие остатки живых существ удобряют землю, и на ней, получившей новое питание, пышно зеленеет густая, сочная трава, колосятся зерновые растения, созревают плоды и овощи.
Так земля вновь возвращает человеку и животным то, что раньше было взято у нее же.
* * *
Окружающие нас предметы обычно бывают в трех состояниях: одни — твердые, другие — жидкие, как вода, третьи — газообразные, как воздух. В каком же состоянии находятся вещества в живых телах? Каждому видно, что их состояние — особое, не совсем твердое, но и не жидкое и не газообразное. В нашем теле твердыми можно считать только кости, а остальные части его — мягкие. Такими же нежными и мягкими оказываются молодые растущие части растений. Это состояние иногда называют «полужидким». В подобном состоянии находятся, например, студень, густо сваренный кисель, размоченный столярный клей, сваренный яичный белок и др. Состояние это получило название коллоидного, т. е. клееподобного (от греческого слова «колла», что значит «клей»). В коллоидном виде и существуют живые тела или, по крайней мере, их главные составные части. Благодаря такому состоянию в живом теле могут происходить разнообразные химические изменения, причем оно не теряет своей формы. Коллоидное тело может сохранять в воде свой вид, не растворяясь в ней (как растворяется в ней, например, соль), но в то же время впитывая ее внутрь себя в известном количестве.
Самые простые живые существа, обитающие в воде (морской и пресной), представляют собой комочки коллоидных тел, имеющие определенную форму и состоящие главным образом из белков. В таких простейших организмах различают основное коллоидное вещество, называемое протоплазмой, и включенное в протоплазму тоже коллоидное тельце — ядро. Одно из наиболее простых животных — так называемая амёба, (рис. 4). Она представляет собой микроскопически маленький коллоидный комочек, состоящий из протоплазмы и более плотного ядра. Протоплазма способна вытягиваться в отростки, которые через некоторое время могут опять втягиваться назад, сливаясь с остальной протоплазмой. С помощью этих отростков амёба может передвигаться с места на место, ими же она захватывает пищу в виде разных органических частичек, бактерий и т. п. Такие же просто устроенные организмы имеются и среди растений.
