Происхождение жизни
Шрифт:
Впервые природные карбиды в форме минерала когенита были обнаружены в метеоритах, но затем эти вещества были найдены и в современной земной коре, в особенности в ее наиболее глубоких слоях. Существует предположение, что и основное ядро нашей планеты включает в себя значительное количество карбидов. В некоторых случаях когениты обнаружены и на земной поверхности, как это, например, имело место на берегу Гренландского острова Диско, близ местечка Овифак.
Карбиды, вошедшие при формировании нашей планеты в состав земной коры, должны были здесь встретиться с сильно оводненными горными породами. Дело в том, что главная масса воды сохранилась в составе первичной Земли не в свободном виде, а связанной с силикатами и другими породами (в виде так называемых гидратов).
«Железо
Таким образом, первоначально на поверхности планеты находилась лишь небольшая часть (может быть, всего 10%) свободной воды современных морей и океанов. Только при последующем формировании земной коры вода гидратов вышла в сво бодном виде на земную поверхность, а до этого она была связана в толще коры и, конечно, легко могла взаимодействовать с находившимися здесь карбидами металлов.
Д. И. Менделеев
Великий русский химик Д. И. Менделеев в свое время показал, что при такого рода взаимодействии образуются метан и другие углеводороды. При этом их основная масса должна была выделяться из земной коры и переходить в первичную атмосферу нашей планеты. Таким образом, эта атмосфера постепенно обогащалась все вновь и вновь возникающими простейшими органическими веществами — углеводородами, которые теперь уже удерживались земным притяжением и не улетали в межпланетное пространство,
Такого рода путь абиогенного образования углеводородов в процессе формирования Земли и на первых стадиях ее существования, еще задолго до возникновения жизни, подтверждается и современными геологическими находками. Оказывается, что абиогенное образование углеводородов осуществляется, хотя и в сравнительно малых масштабах, даже сейчас, в современную нам эпоху. В частности, в ряде мест земного шара при глубоком бурении в трещинах кристаллических горных пород (где отсутствуют какие-либо признаки жизни) можно обнаружить углеводороды в форме газов или небольших жидких примазок. В противоположность тем скоплениям нефти, которая добывается сейчас из осадочных месторождений, где она возникла в результате распада погребенных здесь когда-то остатков организмов, глубинные углеводороды явно имеют абиогенное происхождение.
Следовательно, даже сейчас, в современную нам эпоху, в земной коре происходят процессы абиогенного образования углеводородов, хотя и в очень ограниченном масштабе. На первых стадиях существования Земли (до возникновения на ней жизни) они совершались в гораздо больших размерах и подобно тому, как это имеет место на других небесных телах, служили единственным источником для образования углеводородов и их простейших производных.
После возникновения жизни создались, новые, гораздо более совершенные способы синтеза органических веществ, в частности возник процесс фотосинтеза, при котором углерод углекислоты превращается в органические вещества путем использования неисчерпаемых источников солнечного света. В результате этого громадное количество углерода на земной поверхности было вовлечено в биологический процесс и старый, менее совершенный способ абиогенного образования углеводородов потерял свое былое значение, отошел на задний план, вследствие чего его не так легко обнаружить в современных природных условиях. Однако не может быть никакого сомнения в том, что на первых этапах развития нашей планеты он послужил основанием для образования того органического материала, из которого в процессе дальнейшего развития материи возникли первичные живые существа.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ПРЕВРАЩЕНИЕ ПЕРВИЧНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ В СЛОЖНЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПЕРВИЧНЫХ БЕЛКОВОПОДОБНЫХ ВЕЩЕСТВ
1_| а основании ряда современных научных дан- 1 * ных возраст Земли как планеты определяется примерно в пять или пять с половиной миллиардов лет. Время же существования на ней жизни исчисляется периодом в полтора или два. миллиарда лет. Следовательно, в течение наибольшего периода своего существования наша планета была безжизненной. В этот промежуток времени, который отделял образование Земли от момента появления на ней жизни, на нашей планете совершались многочисленные и разнообразные химические превращения, в частности и превращения углеводородов. Первичные углеводороды появились на земной поверхности с самого начала ее образования. Но они являлись только исходными соединениями, начальным звеном длинной цепи тех превращений, которые совершались на еще безжизненной Земле и которые привели к возникновению в ее атмосфере и в водах первичного океана большого числа разнообразных, иной раз весьма сложных веществ, подобных тем, которые сейчас входят в состав тел животных и растений. Эти превращения и составили собою второй этап развития материи на пути к возникновению жизни.
Как указывалось в предыдущей главе, Земля сформировалась при сравнительно низких температурах, примерно таких, какие существуют и в настоящее время на нашей планете. Поэтому уже с самых ранних периодов своего существования Земля обладала твердой поверхностью, водной оболочкой (гидросферой) и газовой оболочкой (атмосферой).
Температура твердой оболочки Земли сильно зависела от происходившего в ней радиоактивного распада ряда элементов. В результате этого недра Земли разогревались, причем их температура в отдельных пунктах достигала 1000° С и более. При господствовавших здесь высоких давлениях происходило перемещение вещества — более тяжелые, богатые железом глыбы опускались, более легкие (силикатные) всплывали. В этих условиях осуществлялось формирование земной коры (литосферы), которая образовывалась путем выдавливания на поверхность планеты более легких расплавленных горных пород. Этот процесс протекал во все последующие геологические периоды существования Земли и не может считаться завершенным и по настоящее время.
С формированием литосферы тесно связано и образование гидросферы и первичной атмосферы Земли. В начальные периоды существования Земли на ее поверхности находился (как мы уже говорили) значительно меньший запас воды, чем в настоящее время. Постепенно этот запас увеличивался за счет разложения оводненных пород литосферы и освобождения связанной в ней воды.
Существенно отличался и химический состав вод первичных морей и океанов. Они были беднее растворимыми солями, чем современные водоемы. Лишь постепенно они обогащались неорганическими веществами, вымываемыми из горных пород в процессе круговорота воды в природе. Это имело существенное значение как подготовительный для возникновения жизни процесс.
Температура гидросферы, а также и атмосферы в основном определялась величиной солнечного излучения и была примерно близка к современной. Принципиально отличался от современного химический состав атмосферы. Современная атмосфера носит окислительный характер, она очень богата свободным, способным поддерживать дыхание и горение кислородом, но подавляющее количество этого газа образовалось и продолжает образовываться в процессе фотосинтеза, в результате жизнедеятельности зеленых растений. До возникновения жизни кислород мог находиться на Земле только в связанном состоянии — в виде воды, окисей (ржавчины) и т. д.
Но даже сейчас, когда запасы свободного кислорода в атмосфере непрерывно пополняются зелеными растениями, горные породы земной коры далеко не вполне насыщены кислородом. Это можно сказать только о самой поверхностной пленке земной коры, более же глубоко лежащие породы способны поглощать еще дополнительные количества кислорода. Это легко можно видеть на следующем примере. Извергнутые на земную поверхность более глубинные породы, как, например, лавы или базальты, обычно обладают черной, зеленой или серой окраской, что указывает на присутствие в них недоокисленного (закисного) железа. Напротив, возникшие на поверхности