Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
необходимо решить вопрос о том, из каких простых газов состояла
первобытная атмосфера Земли и каковы были здесь источники свободной
энергии. Далее мы обсудим другие, не менее важные факторы, такие, как
объем, температура и среднее значение pH первобытных океанов. Для того
чтобы заложить некоторые основы, необходимые для понимания современных
концепций о характере примитивной атмосферы, мы
ВОССОЗДАНИЕ УСЛОВИИ, СУЩЕСТВОВАВШИХ IIA ДРЕВНЕЙ ЗЕМЛЕ Ю5
вновь используем интуитивный подход и начнем на сей раз с рассмотрения
современной атмосферы; это поможет нам постепенно подойти к возможным
решениям поставленной задачи.
2. СОВРЕМЕННАЯ АТМОСФЕРА
Решая вопрос о том, какие газы необходимо ввести в реакционный сосуд,
предназначенный для модельных экспериментов, мы могли бы просто
предположить, что примитивная атмосфера мало чем отличалась по своему
составу от современной (табл. 4). Из такого предположения следует, что
возникновение жизни на первобытной Земле не сопровождалось сколько-нибудь
значительными изменениями в составе примитивной атмосферы, т. е.
атмосферные газы в прошлом (как и в настоящем) не принимали участия в
химической активности биосферы. Однако общеизвестно, что многие газы
современной атмосферы па самом деле находятся в динамическом
взаимодействии с биосферой. Наиболее ярким примером этого служит
молекулярный кислород, играющий ре-, шающую роль в жизнедеятельности как
растений, так и животных. Зеленые растения в процессе фотосинтеза
высвобождают кислород из воды. Кислород абсолютно необходим для дыхания
растений и животных. Среднее время, проводимое молекулами кислорода в
атмосфере, составляет приблизительно 2000 лет [4].
Таблица 4
Состав современной атмосферы Земли [1]
Газ Относительный объем, %
N•2 4 78,09
о2 20,95
Аг 0,93
со2 0,03
Ne 0,002
Не, СН4, Кг, NoO, Н,, 03, Хе <0,001
Некоторые почвенные бактерии и сине-зеленые водоросли способны усваивать
также атмосферный азот [51. Двуокись углерода, хотя она и содержится в
современной атмосфере в небольших количествах, принимает участие в
большом числе фундаментальных биологических процессов. Например, зеленые
растения превращают ее в углеводы через цикл Кальвина [6]. Двуокись
углерода высвобождается в животных тканях в результате дыха-
106
ГЛАВА III
ния. Она же и усваивается в животных тканях посредством некоторых реакций
карбоксилирования [7]. Наличие такой сложной взаимосвязи между процессами
жизнедеятельности и атмосферными газами заставляет предполагать, что в то
время, когда биосфера еще не существовала на Земле, состав атмосферы был
иным [8].
Имеются и другие факты, также свидетельствующие о том, что атмосфера в
добиологический период значительно отличалась от современной. Дело в том,
что в настоящее время большая часть углерода земной коры находится либо в
составе биосферы, либо в массивных карбонатных осадочных породах [9],
причем весьма значительная доля углерода в этих породах имеет, вероятно,
биогенное происхождение [91. На атмосферный углерод, в основном в виде
С02, приходится совсем незначительная доля общего углерода. Это наводит
на мысль (по ни в коем случае не может считаться доказательством), что
примитивная атмосфера Земли была значительно богаче углеродом, чем в
настоящее время. Конечно, органический углерод вовсе не обязательно
должен был весь находиться когда-то в атмосфере. Весьма вероятно, что
значительное его количество постепенно поступало из недр Земли на
протяжении геологического времени. Далее мы приведем факты,
подтверждающие это предположение.
Рассмотрим теперь возможные источники свободной энергии. Если принять,
что состав первобытной атмосферы был близок современному, то мы опять-
таки, уже в третий раз, сталкиваемся с ощутимыми трудностями. Современная
атмосфера постоянно (по крайней мере на протяжении дневных часов)
подвергается непрерывному воздействию электромагнитного излучения Солнца.
Приводит ли поглощение энергии этого излучения к химическим реакциям
между простыми атмосферными газами? Как гласит так называемый первый
закон фотохимии, электромагнитное излучение может способствовать
протеканию химических реакций только в том случае, если оно поглощается
реагирующими молекулами [10]. Для того чтобы ответить на поставленный
вопрос, нам необходимо знать следующее:
1) распределение интенсивности в спектре солнечного излучения, падающего
на границу атмосферы Земли в настоящее время;
2) распределение интенсивности в спектре солнечного излучения,
достигающего поверхности Земли;
3) спектры поглощения газов, входящих в состав атмосферы.
Прежде чем обсуждать данные об интенсивности излучения,
полученные с помощью спектрографов, поднимаемых на борту ракет,
рассмотрим кратко строение земной атмосферы. Для этого воспользуемся
упрощенной схемой, представленной на фиг. 23.-На высотах до 15 км состав
атмосферы вследствие свободного перемешивания газов конвекционными
потоками остается постоянным [1].
