Кратчайшая история Вселенной. От Большого взрыва до наших дней (в сверхдоступном изложении)

Так подходила к концу безжизненная фаза развития нашей планеты. Земля архейского эона лежала бездушной и безмолвной, если не считать шума волн, бьющихся о скалистые берега. Так могло бы продолжаться вечно. Если бы не одно крайне маловероятное событие, в нашей истории можно было бы ставить точку. Однако в поисках следующей фазы сложности нам нужно заглянуть на дно океанов. Именно там мы найдем первые микроскопические семена нашего генеалогического древа.

Часть II Фаза появления жизни на Земле 3,8 миллиарда – 315 000 лет назад

4 Жизнь и эволюция

Дифференциация и удары астероидов создают океаны  В океанах формируются цепочки органических химических веществ • Органические вещества самовоспроизводятся и развиваются • Некоторые живые организмы становятся фотосинтезирующими • Фотосинтетики портят атмосферу и отравляют множество других форм ранней жизни • Развиваются эукариоты • Появляется первый многоклеточный организм

В спокойных теплых глубинах морей Земли архейского эона, 3,8 миллиарда лет назад, зародилась жизнь. Эту дату мы определяем по химическим признакам, оставленным в породах архея ранней микроскопической жизнью. На момент 3,5 миллиарда лет назад мы уже находим настоящие ископаемые «следы» этих крошечных микроорганизмов. Однако даже такая простая примитивная жизнь превосходила по сложности все, что существовало раньше.

4 миллиарда лет назад температура поверхности Земли опустилась ниже точки кипения воды, и миллионы лет непрерывных ливней создали первые океаны. Водные пространства были совершенно необходимы для жизни, поскольку живое не смогло бы возникнуть, будучи замурованным в твердой породе, где невозможно передвигаться, или под смертоносными потоками радиации на поверхности, или в клубящихся газовых облаках. Жидкая вода была идеальной средой, позволявшей органическим веществам двигаться и соединяться в похожую на бульон густую смесь. Ранняя жизнь была очень хрупкой. Чудо, что она вообще возникла. Самым безопасным местом для нее было дно океанов.

Откуда же формы жизни получали потоки энергии, с помощью которых создавалась новая сложность? Наиболее вероятный ответ: из подводных вулканов или гейзеров, выкачивающих геотермальную энергию из трещин в земной коре. Микроорганизмы обитали на краях вулканов, наслаждаясь теплом.

Итак, у нас есть бульон, у нас есть плита. Теперь нам просто нужны компоненты. Океаны архейского эона изобиловали разнообразными органическими химическими веществами, всплывавшими на поверхность в результате дифференциации. Неудивительно, что большинство органических веществ, например углерод (он составляет основу всей жизни на Земле), относятся к числу самых легких в периодической таблице химических элементов. Углерод к тому же самый адаптивный. Он образует необходимое звено в цепи примерно 90 % всех химических соединений, известных на сегодняшний день.

Помимо углерода, важную роль для самовоспроизводящейся жизни играют водород, кислород, азот и фосфор. На краях подводных источников 3,8 миллиарда лет назад эти элементы объединились в сложные органические вещества – аминокислоты и нуклеобазы, длинные цепи строительных блоков.

Аминокислоты имеют ключевое значение для поддержания жизни. Вы можете найти их в своей еде. Они представляют собой соединения атомов углерода, водорода, кислорода и азота, закрученные в цепочку примерно из девяти атомов. Аминокислоты – это строительные блоки белков. Каждый белок – сложная молекулярная цепочка, состоящая в среднем из двадцати аминокислот, хотя в некоторых белках их значительно больше. Белок выполняет различные команды живой клетки: сжигает энергию для поддержания ее сложности, размножения, роста различных особенностей, адаптации к окружающей среде, а также для простого движения веществ в клетке.

Нуклеобазы в свою очередь являются строительными блоками нуклеиновой кислоты (основной компонент ДНК и РНК). Ключевые вещества – аденин (C₁₀H₁₂O₅N₅P), гуанин (C₁₀H₁₂O₆N₅P), цитозин (C₆H₁₂O₆N₃P) и тимин (C₁₀H₁₃O₇N₂P). Как видите, мы прошли долгий путь усложнения с тех пор, как появились первые атомы водорода (H) на заре существования Вселенной.

Дезоксирибонуклеиновая кислота: самая потрясающая кислота из всех