ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ - АБИОГЕНЕЗ

Первичный бульон и неорганический фотосинтез. Химическое разнообразие преджизни и химическое однообразие жизни

Кроме важнейших элементов, перечисленных в предыдущем разделе, в ранних процессах неорганического фотосинтеза могли участвовать и другие химические элементы. Современная жизнь обладает почти бесконечным морфологическим разнообразием, основанным на небольшом наборе биохимических реакций. Напротив, ранние процессы неорганического фотосинтеза, вся эта преджизнь, видимо, обладали большим химическим разнообразием, но не были связаны с определенными морфологическими структурами.

Английский химик Пири [21] отразил это различие в своей известной схеме. В упрощенном виде эволюцию живого можно представить себе в виде двух конусов, напоминающих песочные часы. Нижний конус - преджизнь с ее большим числом элементов, участвующих в неорганическом фотосинтезе и близких процессах, шедших в бескислородной атмосфере. Верхний конус - развитая жизнь, отличающаяся большим морфологическим разнообразием и основанная на небольшом наборе биохимических реакций. Как мы увидим в дальнейшем, жизнь возникла еще в бескислородной атмосфере, но полностью развилась лишь в присутствии свободного кислорода.

Упрощенная схема возникновения и развития жизни на Земле по Пири. Нижний конус - ранние неорганические химические процессы преджизни. Они разнообразны по своей химии, но не имеют морфологического выражения. Верхний конус - развитие жизни, характеризующейся морфологическим разнообразием, основанным на ограниченном числе биохимических реакций

Много времени должно было пройти от первых реакций неорганического фотосинтеза, давших в итоге "первичный бульон", до появления чего-то схожего с живой материей. Продолжительность этого богатого событиями периода трудно оценить, да это, пожалуй, и не нужно. Не так уж важно знать, где в непрерывном процессе развития провести границу между неживым и живым, важнее помнить о резком различии между первичной и современной атмосферой и понимать, что жизнь, конечно же, существовала на Земле и во времена первичной атмосферы. Настоящая жизнь, от которой сохранились ископаемые остатки, сосуществовала тогда с представителями преджизни, эобионтами (термин Пири), и тем самым с фотосинтетическими реакциями, которые приходится считать неорганическими.

Общее направление эволюции в тот ранний период - к более крупным и сложным молекулам, образующим "органические" вещества неорганического происхождения. Эти большие молекулы строились часто из более мелких одинаковых или сходных единиц. Такие молекулы называют полимерами; они обладают периодической структурой и состоят из цепей одинаковых или сходных субъединиц. Часто такие молекулы способны включать в себя новые субъединицы, сходные с уже имеющимися, т. е. они способны расти. Такому росту у некоторых типов молекул способствуют свойства субстрата, на котором они находятся. Этим субстратом, адсорбирующим "органические" молекулы, могли быть глины или кристаллы кварца - наиболее распространенные и сейчас на поверхности Земли минералы. В то время, видимо, часто встречались также сульфиды, например в форме пиритовых песков.

На следующем этапе некоторые из более крупных, "растущих" молекул могли стать более многочисленными, чем молекулы других типов. Но отсюда до возникновения "почти живых" соединений со специфическими реакциями обмена, способных к размножению, еще далеко. До этого эволюция должна была пройти еще много этапов. Все же, насколько мы знаем, с точки зрения и неорганической, и органической химии, такое развитие вполне возможно. В гл. VII мы обсудим некоторые из этих этапов.