Происхождение жизни - Поннамперума С.
Скачать (прямая ссылка):
С течением времени, когда появились наземные растения, они стали развиваться и распространяться по не-
48
На этой фотографии, сделанной с орбитальной космической станции, виден тонкий слой атмосферы, благодаря которому сохраняется
оюизнь на Земле.
когда безжизненной Земле, а фотосинтез оказался единственным способом, благодаря которому с помощью световой энергии Солнца повсеместно образовывался свободный кислород.
Последовательность событий, происходивших до и после переходного периода, можно представить в виде неких «песочных часов». Нижняя часть их соответствует периоду, когда в атмосфере не было кислорода, ультрафиолетовое излучение достигало поверхности океанов и органические вещества синтезировались в большом количестве. Возникновение озонового слоя и последовавшее затем исчезновение большого количества первичных организмов представлено на рисунке областью «горлышка»; однако некоторые организмы оказались способными проскочить через него. Расцвет биосферы, сопровождающийся появлением свободного кислорода, соответствует верхней расширяющейся части «песочных часов».
Иногда ошибочно полагают, что жизнь без кислорода невозможна. Это не так, поскольку нам известно множество организмов, которые прекрасно существуют и без кислорода. Эти анаэробные организмы можно рассматривать как ископаемые, последние следы тех видов жизни, которые существовали до того, как свободный кислород стал определяющим фактором развития нашего мира.
Геохимики, изучающие земную кору, всегда интере-
49
совались вопросом, как долго продолжался переходный период. Не без оснований они предполагают, что в этот ранний период истории Земли в ее атмосфере, по-видимому, не было кислорода. Некоторые из примитивнейших ископаемых микроорганизмов, которые существовали три
Эти «песочные часы» символизируют длительный и медленный процесс превращения первичной бескислородной атмосферы в современную, богатую кислородом. Тонкое «горлышко» соответствует периоду образования защитного озонового слоя.
с половиной миллиарда лет назад, уже имели в своем строении черты, свидетельствующие о наличии у них некоего зачаточного аппарата для фотосинтеза. Некоторые микропалеонтологи описали их как водорослеподобные. Таким образом, фотосинтез в рудиментарной форме, вероятно, существовал уже на ранних стадиях развития Земли, а затем «по необходимости» постепенно становился все более эффективным.
Последние наблюдения радиоастрономами межзве-
60
здного пространства имеют определенное отношение к нашей гипотезе химической эволюции. Эти наблюдения доказали, что те самые молекулы, которые возникают одновременно с рождением звезд, присутствуют в первичной атмосфере любой планеты. Многим радиоастрономам удалось идентифицировать в межзвездном пространстве
До сих пор сохранились живые организмы, которые могут существовать без кислорода. Таковы эти бактерии, увеличенные под микроскопом в 1150 раз.
аммиак и водяной пар. А как мы увидим дальше, при наличии метана, воды и аммиака вполне могут образоваться такие соединения, как фомальдегид (НСНО) и цианистый водород (НСЫ). Их молекулы были недавно обнаружены в космическом пространстве. Несколько позже был зарегистрирован также цианацетилен, в который входят углерод, азот и водород; это самая большая молекула из всех, когда-либо наблюдавшихся в межзвездном пространстве. По-видимому, там же в малых количествах присутствуют окись углерода, цианоген, фор-мамид и ацетонитрил. Сам факт существования таких соединений свидетельствует о том, что они могли возникнуть из первичных газовых смесей в результате реакций, сопровождавших образование новых звезд. Таким образом, радиоастрономия дополняет новыми данными наши представления о природе первичной атмосферы планет на ранней стадии их эволюции.
Источники энергии 4
Солнце было самым мощным источником энергии, который оказывал огромное воздействие на первичную Землю с ее атмосферой, состоявшей из метана, аммиака и паров воды. Спектр солнечного излучения захватывает широкий диапазон длин волн от очень коротких и до весьма длинных, причем, чем короче длина волны, тем больше она несет энергии. По всей вероятности, 4,5 млрд. лет назад поток солнечного излучения, падающего на Землю, был примерно тот же, что и сейчас. Звезды, подобные нашему Солнцу, согласно звездной классификации, принадлежат к основной последовательности. Как только в ходе своей эволюции звезды достигают ее, они переходят в стабильное состояние, в котором пребывают в течение нескольких миллиардов лет. Поэтому поток солнечной энергии за последние пять миллиардов лет вряд ли изменился.
Значительная часть богатого энергией ультрафиолетового излучения использовалась при абиогенных синтезах. Под действием ультрафиолетового излучения молекулы газов, входивших в состав первичной атмосферы, диссоциировали, то есть распадались на радикалы, ионы и возбужденные атомы, которые рекомбинировали, образуя новые небольшие молекулы. Последние в свою очередь служили материалом для создания более крупных частиц. Свет с большой длиной волны не обладал достаточной энергией для разрыва внутримолекулярных связей у газов, подобных метану, аммиаку и парам воды, однако он, по-видимому, участвовал в синтезе больших молекул. Такие органические вещества, как аминокислоты или азотистые основания нуклеиновых кислот, образованные под воздействием ультрафиолетового излучения, поглощали
