ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ - АБИОГЕНЕЗ

Геологическая химия. Минералы и осадочные породы Земли

Введение

В этой главе кратко рассматриваются довольно разнообразные геологические вопросы, имеющие отношение к проблеме происхождения жизни и в то же время не уложившиеся в содержание двух предыдущих глав.

Сначала мы поговорим об оптической активности и о роли кварца, который наряду с глинистыми минералами является важнейшим компонентом осадочных пород. После этого мы рассмотрим разные пути возникновения кремнистых сланцев. Эти породы, состоящие из очень тонкозернистого кремнезема, служат, как было показано в гл. XII, основным хранилищем микроископаемых раннего и среднего докембрия. Поэтому нам важно узнать данные, весьма, впрочем, немногочисленные, касающиеся происхождения кремнистых сланцев. Затем последуют два геохимических раздела, из которых мы узнаем, что известные сейчас данные геохимии сами по себе не позволяют дать однозначный ответ на вопрос, в самом ли деле Земля обладала некогда первичной бескислородной атмосферой.

Потом мы займемся глинистыми минералами. Познакомившись с их строением и химическим разнообразием, мы сможем перейти к современным представлениям об истории состава морской воды. Мы узнаем, что в условиях современной атмосферы состав морской воды должен был бы на протяжении геологической истории сохраняться неизменным. Причина состоит в том, что концентрации основных элементов, Na, Ca, Mg и других, в значительной степени регулируются благодаря глинистым минералам.

Исходя из представления о неизменности состава морской воды, шведский химик проф. Силлен усомнился в одной из основных концепций теории происхождения жизни, назвав ее "мифом о предбиологическом бульоне" (1965 год). По термодинамическим соображениям следует ожидать, что если принимать во внимание только равновесные концентрации, то в океанском "первичном бульоне" содержание свободных радикалов и "органических" молекул должно было оставаться низким, и им можно было бы пренебречь. Видимо, этот вывод остается верным и для океана, контактировавшего с первичной бескислородной атмосферой, хотя равновесные реакции, протекавшие в этом случае, изучены еще слабо. Но ведь сейчас в лагунах и соленых озерах отлагаются соли, хотя концентрация их в морской воде весьма далека от насыщения. В подобных же условиях, вероятно, могли возникать и концентрированные "бульоны", гораздо более подходящие для развития жизни, чем воды открытого океана.

Кроме явления оптической активности (разд. 2 этой главы), мы коснемся и некоторых других аспектов различия между биогенными и абиогенными соединениями. Это различие, столь явное в наши дни, совсем не обязательно существовало в раннюю эпоху геологической истории. Например, сейчас биогенное и абиогенное вещества могут различаться по соотношению в них стабильных изотопов какого-либо элемента. Но это еще не означает, что это справедливо также для органических и "органических" веществ раннего и среднего докембрия.

Другой вопрос, рассматриваемый здесь довольно подробно, - это механизм отложения известняка различными организмами. В современной кислородной атмосфере этот процесс осуществляется главным образом за счет фотосинтезирующих водорослей. Но и сейчас, как любезно сообщил мне проф. К. Ван-Ниль, протекают другие, весьма многочисленные процессы отложения известняка, особенно анаэробными микроорганизмами; поэтому не удивительно, что биогенные известняки встречаются уже в пластах раннего докембрия (гл. XII, разд. 8).

Я хотел бы кое-что сказать о процессе фоссилизации. Микроископаемые докембрия поразительно хорошо сохранили свою морфологию, но не надо забывать, что это всего лишь внешняя форма организма (особенно это относится к ископаемым остаткам, обнаруживаемым в кремнистых сланцах). Исходное вещество клеток не сохранилось, хотя о "биологически сохранном" веществе в последнее время говорилось так много. Обычно в ископаемых остатках ничего не остается и от внутренних структур клеток. Поэтому невозможно отличить прокариотические клетки от эукариотических.

Надо также сказать несколько предостерегающих слов о смысле палеоботанической классификации водорослей. В противоположность классификации высших растений и животных, основанной на филогенетических соображениях, система водорослей, особенно в палеоботанике, это всего лишь так называемая морфологическая группа, отражающая внешнее сходство между разными видами, родами и высшими таксономическими единицами. Для нашей проблемы такая искусственная система не имеет никакой ценности.

Затем мы перейдем к довольно скользкому вопросу о предполагаемой связи между появлением и эволюцией жизни, с одной стороны, и периодами сильных пертурбаций земной коры - с другой. Я не верю, что существует подобная связь между так называемыми "большими вымираниями" и "главными орогенезами", но я знаю, что многие геологи не согласятся со мной. Впрочем, для докембрия этот вопрос имеет чисто академический характер, поскольку для абсолютной датировки докембрия используются в основном породы, сформировавшиеся во время главных горообразований, - у нас просто нет возможности составить подробную временную шкалу для докембрийских пластов всего мира.

В конце главы мы поговорим о том, что факт длительной эволюции жизни в течение примерно 3 млрд. лет свидетельствует о сравнительном постоянстве температуры поверхности Земли на протяжении всего этого времени.