Голосования

Какой теорией происхождения жизни вы придержавайтесь?
 

Узнал новое?

Поделись с друзьями:

Наша кнопка

88x31 Код




Ю. В. Чайковский ЭВОЛЮЦИЯ. Загадка начала жизни. Молодая Земля.
(4 голоса, среднее 4.00 из 5)
Литература

 

В конце 1997 г. журналы пестрели великолепными цветными фотографиями поверхности Марса, добытыми американским аппаратом "Марс-Пасфайндер". Оказалось, что марсианская пустыня несет несомненные следы прежнего течения по ней бурных вод. Куда же они делись? Сейчас у Марса почти нет атмосферы, и считается, что она была миллиард лет назад сорвана с него космической катастрофой - падением крупного астероида. Такие катастрофы видимо случались и с Землей, но наша планета наращивала себе и новую атмосферу, и новый океан (ибо изрядная часть его выплескивалась в космос), а Марс так и остался голым. Ведь газы и вода происходят из недр, а недра Марса давно мертвы (чем меньше планета, тем быстрее она "вымерзает").

 

Наш Мировой океан, кажущийся очень старым, в одном смысле вечно молод: у него всегда новое дно. Подсчитано, что размыв суши (волнами, реками, дождями) несет в океан столько твердых частиц, сколько достаточно, чтобы целиком заполнить его осадочными породами всего за 50 млн. лет, а он существует в 60-70 раз дольше. Оказывается, океанское дно постоянно обновляется в ходе спрединга (растекания): новые толщи непрерывно поступают из недр в срединноокеанические горные хребты, которые расползаются, а старая океаническая кора все время испытывает субдукцию (задвигается под кору континентов). Возраст самой старой известной ныне океанической коры (на западе Тихого океана, под километровым слоем осадков) не превышает 200 млн лет, тогда как самые древние известные породы континентальной коры (на юго-западе Гренландии) в 19 раз старше - им 3 млрд 800 млн лет (Клиге Р.К., Данилов И.Д., Конищев В.Н. История гидросферы. М., 1998, с. 13, 66).

 

Если бы не этот круговорот донных толщ, у нас тоже давно не было бы океана, а значит и дождей, т.е. вернее всего не было бы и жизни. На Земле захоронено около 60% всех вод, а на Марсе вся.

 

Всем известен "круговорот воды в природе", необходимый для поддержания жизни, и столь же нужны круговороты всех важных для нее элементов - например, фосфора. Однако у нас на глазах фосфор мигрирует в одну сторону - вымывается (а теперь и добывается) из горных пород в виде солей, включается в жизненные процессы, затем сносится в моря и океаны, где оседает на дно с телами отмерших организмов и в океанах задвигается под континенты. Обратно поступает около 1% фосфора - в основном его доставляют морские птицы в виде гуано. Круговорот фосфора замыкается только через медленные глубинные процессы (когда захороненные осадочные породы возвращаются на поверхность), и без горообразования на континентах жизнь долго не протянет. Да и куда менее дефицитный углерод - и тот постоянно поступает из вулканов в форме углекислого газа. Все это привело ученых к формулировке "геохимического принципа сохранения жизни": планета может быть обитаема, пока активны ее недра.

 

Активность недр важна нам не меньше, чем активность Солнца. Чтобы на Земле продолжалась жизнь, Земля сама должна быть в указанном смысле живая. Это значит, что Лавлок и другие ученые, всерьез считающие Землю организмом, заслуживают полного внимания. Для них феномен организованности биосферы - не набор случайностей (как у Будыко), а результат ее собственной активности.

 

В частности, Лавлок и его единомышленники обращают внимание на удивительную земную атмосферу: по законам химии азот, основной ее газ, должен бы окислиться (за счет грозовых разрядов и квантов света) и перейти в нитраты океана, а кислород, сильнейший окислитель, вообще не должен был в заметных количествах появиться. Более того, концентрация кислорода в атмосфере (20%) близка к предельной: при 25% все, что может гореть, сгорело бы. Таких примеров можно привести множество, и совпадениями ничего не объяснишь, поскольку они слишком регулярны.

 

Если же признать Землю активной (живой), то абиогенез выступает как самый заметный акт взросления нашей планеты, а отсутствие его в наше время - как выход Земли из фертильного возраста. Скептик, конечно, заметит, что Земля - не организм, ибо не размножается, что она породила не другую планету, а собственную часть (биосферу). Отвечу: не все живое размножается. Например, пчелиный улей не размножается, пока матка порождает только рабочих пчел и трутней. А трутень не размножается никогда. В мифе у древних греков Гея, богиня земли, тоже порождала не другой мир, а части того мира, который благодаря этому стал пригоден для жизни людей. Недаром Лавлок свою концепцию живой Земли назвал "гипотезой Геи".

 

Совсем по-новому "гипотеза Геи" ставит проблему абиогенеза: надо понять не столько появление первой клетки, сколько - первой биосферы. (Между прочим, одним из первых актов жизни явилось появление бактерий, регулирующих состав атмосферы - Заварзин Г.А. Бактерии и состав атмосферы. М., 1984.) Это очень кстати, поскольку понять абиогенез как рождение первой клетки не удается. Учеными найдено много способов получения в условиях, похожих на тогдашние, основных "кирпичиков" живого - аминокислот, сахаров (в том числе и рибозы, нужной для сборки РНК), нуклеотидных оснований (пиримидинов и пуринов). Многие необходимые для всякой жизни молекулы найдены даже в вулканах и метеоритах. Неорганические компоненты (прежде всего, фосфаты) тоже были на молодой Земле в наличии. Но что было на ней дальше?

 

Пионер исследований абиогенеза биохимик А.И. Опарин видел задачу в построении чего-то вроде первичной клетки, плававшей в "первичном бульоне", содержавшем органические молекулы. Он был уверен, что именно в ней природой были найдены все механизмы первичной жизни. Еще в 1920-х гг. его внимание привлекли коацерваты (микроскопические коллоидные капли, содержащие полимеры и плавающие в воде), которые он затем изучал более полувека. Коацерваты оказались способными окружать себя простыми оболочками. Опарину удалось получить в них некоторые важные для жизни реакции (например, синтез крахмала) и показать, что достигнув предельного размера, капля распадается на несколько дочерних, которые тоже растут. Однако для этого в коацерват вводились один-два фермента (это уже никак не преджизнь), а дочерние капли росли медленнее исходной и лишь до тех пор, пока каждой доставались ферменты.

 

Несколько дальше продвинулся в 1950-е годы американский биохимик Сидней Фокс, показавший, что вместо нынешних белков можно брать протеиноиды - цепочки аминокислот, которые он получал, нагревая смесь сухих аминокислот. Растворяя их затем в воде и нагревая крепкий раствор в автоклаве до огромной температуры, выше 130 градусов (запомним это!), он тоже получал микрокапли. Там некоторые ферментативные свойства наблюдались, однако, без добавления ферментов, причем у этих капель тоже возникали оболочки и шло "деление клеток" (рис. 2). Оно, ввиду отсутствия потребности во внесенных извне ферментах, могло идти довольно долго, но все же прекращалось по исчерпании запаса протеиноидов. Эта трудность весьма существенна - ведь их полимеризация шла у Фокса в условиях перегретой жидкости, несовместимых ни с условиями появления самих аминокислот (искра во влажной смеси метана, аммиака и углекислого газа - так имитировали грозу в атмосфере молодой Земли), ни с условиями "деления клеток" (обычный водный раствор). Как их совместить?

 

Об успехах предбиологического синтеза (в отличие от его неудач) широко известно более 20 лет, и они излагаются в учебниках как нынешняя теория абиогенеза. На эту тему в 1978 г. появился хороший обзор, вскоре переведенный на русский язык (Р. Дикерсон. Химическая эволюция и происхождение жизни. // Эволюция. М., 1981), который ясно и корректно изложил ту концепцию абиогенеза, которой ныне придерживается Учебник. Поэтому коснемся этого обзора.

 

Начат он так: "Примерно через миллиард лет после образования Земли (события, которое произошло около 4,6 млрд лет назад) возникли одноклеточные организмы". Автор назвал самый древний образец породы (из Южной Африки), содержащий нечто вроде остатков бактерий - ему около 3,3 млрд лет, и резонно удивился, как быстро родилась жизнь - ведь позже, на происхождение клеток, имеющих ядро, ушло почти 2 млрд лет.

 

С тех пор выяснилось, что промежуток абиогенеза был еще короче: согласно упомянутой "Истории гидросферы" (с. 34, 120), земная кора охладилась ниже 100 градусов около 4 млрд лет назад, и океан долго (800 млн лет) был теплее 90 градусов, однако самая древняя осадочная порода (3,8 млрд лет) уже несет следы жизни. Думаю, Дикерсон удивился бы еще больше, если бы знал это - выходит, что жизнь родилась всего за 200 млн лет и притом в кипятке. Дикерсон напомнил старое воззрение, что жизнь занесена на Землю извне, и заметил, что оно ничего не объясняет, ибо остается вопрос - как жизнь возникла где-то. Однако одну трудность оно все же обойти позволяет - удивительную скорость земного абиогенеза: быть может, где-то абиогенез шел миллиарды лет, а на Земле этого не понадобилось. Проще всего поступают те, кто допускает, что жизнь была привнесена на Землю сразу в форме примитивной биосферы, занесена сознательно цивилизацией, на 4 млрд лет нас обогнавшей. Однако возможность этого весьма сомнительна: ведь самой Вселенной, как ныне считают, всего 15 млрд лет, а жизнь не может возникнуть около звезды первого или второго поколения - из-за отсутствия тяжелых химических элементов. Солнце принедлежит к третьему поколению звезд, и специалисты по жизни в космосе пишут: "Появление земных форм жизни нельзя считать задержавшимся, поскольку не исключено, что они относятся к числу самых первых во Вселенной. Дело в том, что... возникновение и развитие многоклеточных форм жизни возможно лишь в системах звезд со средней массой, относящихся к третьему и последующим поколениям" (Аллен Дж., Нельсон М. Космические биосферы. М., 1991, с. 60).

 

Тут можно последовать разумному совету Дикерсона: "если эта жизнь развилась не на Земле, то она несомненно возникла на какой-то другой планете, не слишком отличающейся от Земли по температуре и по составу. В действительности вопрос должен формулироваться так: каким образом могла возникнуть и эволюционировать жизнь на планете, сходной с нашей Землей?" Добавлю: пока нет работающей теории абиогенеза, нечего удивляться его скорости. Может быть, абиогенез и должен идти быстро?

 

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить