ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ - АБИОГЕНЕЗ

Состав древней бескислородной атмосферы

Современная кислородная атмосфера

Итак, дело не в том, что природные органические соединения вообще не могут возникать без участия живых существ, а в том, что это невозможно в современных условиях. В связи с этим особенно важен тот факт, что наша современная атмосфера содержит значительное количество свободного кислорода, т. е. ее можно назвать кислородной.

Атмосферный кислород, а также свободный кислород, растворенный в гидросфере, вызывают уже упомянутые окислительные процессы, и любое органическое вещество, не защищенное, например, мембранами живых клеток, сразу же разрушается окислением. Кроме того, присутствие свободного кислорода в атмосфере делает возможным дыхание, один из важнейших жизненных процессов, свойственный животным и большинству растений. Вот почему кислород поэтически называют элементом, дающим жизнь. Наконец, кислород атмосферы защищает нас от ультрафиолетового солнечного излучения, умеряя его разрушительную силу. В гл. XV будет подробно рассказано о том, что свободный кислород образует в верхних слоях атмосферы тонкий озоновый слой и кислород вместе с озоном задерживают вредоносную часть ультрафиолетовой области спектра. Это очень важно, так как, хотя в умеренных дозах ультрафиолетовые лучи полезны, их полный спектр, не ослабленный озоновым экраном, как правило, более опасен для современной жизни, чем излучение, возникающее при естественном радиоактивном распаде.

В конечном счете из трех эффектов, вызываемых свободным кислородом (окисление и гниение, дыхание, экранирование от ультрафиолета), самым важным для земных организмов надо считать последний. Мы уже видели, что живые существа способны управлять потоками энергии, эффективно защищая свое органическое вещество от окисления и гниения, побеждающих лишь после смерти организма. Мы знаем также, что дыхание свойственно не всем организмам. Известны многообразные виды микробов с такими типами метаболизма, в которых свободный кислород не играет никакой роли. Для большинства из них он даже ядовит, а поскольку в атмосфере много свободного кислорода, такие микробы могут существовать лишь в изолированных от атмосферы биотопах, где они могут восстанавливать небольшие количества проникающего туда кислорода.

Таким образом, сейчас на Земле есть существа, живущие и размножающиеся в отсутствие свободного кислорода. Практически это означает - в отсутствие воздуха, поэтому такие организмы называют анаэробными в противоположность аэробным, живущим в контакте с кислородом атмосферы и гидросферы.

Но для всех организмов смертельно опасно коротковолновое ультрафиолетовое излучение Солнца, от которого они защищены сейчас озоном и кислородом. Значит, даже известные нам анаэробные организмы не могли бы выжить без присутствия свободного кислорода в атмосфере. В бескислородной атмосфере их метаболизм не был бы нарушен но они не вынесли бы воздействия ультрафиолетового солнечного излучения. На заре развития жизни примитивные организмы, сходные с теперешними анаэробами, могли существовать только под защитой слоя воды или горных пород, т. е. в озерах, океанах или между частицами почвы.

Невозможности спонтанного синтеза органических соединений в неорганических процессах в наши дни посвящены многие страницы книги французского биолога и философа Леконта дю Нюи [12]. Но автор повторяет ошибку многих философов, занимавшихся вопросами естествознания: доказывая один тезис, они думают, что опровергают этим другой. Доказав, что самозарождение жизни в современных условиях невозможно, Леконт дю Нюи считает, что опроверг тезис о естественном возникновении жизни и доказал ее божественное происхождение.

Благосклонность, с которой была встречена эта книга, во многом объясняется недоверием верующих к ученым, пытающимся опровергнуть учение о творце, о чем мы уже говорили в гл. I. И вот почтенный ученый, биолог, член французской Академии наук, доказывает с помощью данных науки, что жизнь могла возникнуть только в результате акта творения. На самом деле Леконт дю Нюи доказал всего лишь, что в условиях современной атмосферы живое не может развиться из неживого. Но ведь это не аргумент в пользу акта творения. Видимо, автор не имел понятия о том, что могло происходить в условиях бескислородной первичной атмосферы.

Бескислородная первичная атмосфера

Все современные теории происхождения жизни, теории, восходящие к идеям Опарина, постулируют существование ранней, или примитивной, атмосферы восстановительного характера, в которой не было или почти не было кислорода.

Видимо, на Земле в то время кислород присутствовал только в составе химических соединений, из которых самым важным, как полагают, была вода. Кроме воды, эта примитивная атмосфера (и связанная с ней гидросфера, т. е. океаны, озера и реки той эпохи) содержала углерод, азот, а также множество других элементов. Среди последних сера и фосфор могли служить катализаторами примитивных энергетических процессов. Основное и единственно важное отличие примитивной атмосферы от нашей - отсутствие значительных количеств свободного кислорода.

Приведены основные соединения, входившие, как полагают, в состав атмосферы, гидросферы и литосферы в то время [3]. Надо сказать, что мнения разных авторов о соотношении перечисленных в таблице компонентов сильно расходятся. Об этом мы поговорим в следующей главе.

Основные компоненты атмосферы, гидросферы и литосферы в эпоху примитивной атмосферы