Палеоэкология: учебное пособие

Но известно, что органические вещества довольно большой степени сложности содержатся в метеоритах, особенно в так называемых углистых хондритах. Впервые органические вещества в них обнаружил знаменитый шведский химик И. Берцелиус в 1834 г. В настоящее время в углистых хондритах обнаружены углеводороды, среди которых наиболее распространены соединения с 16 атомами углерода в цепочке; из кислородосодержащих соединений найдены спирты (СН₃ОН и др.), карбамид (мочевина; 0, Hr, N) и алифатические карбоксиловые кислоты (R-COOH). Встречены пурины и пиримидины с молекулярным весом 300–500 (в том числе аденин и гуанин), сернистые и хлористые органические соединения, органические полимеры и, наконец, 12 из 20 входящих в состав белков аминокислот. По весу эти органические соединения составляют до 3,6 % от общего веса метеорита да еще до 2,2 % составляет чистый углерод в виде графита или сажи.

Установлено, что большинство астероидов Солнечной Системы по своему составу близки к углистым хондритам, следовательно, тоже должны содержать органические вещества. Таким образом, можно с большой долей вероятности предположить, что образование органического вещества в Солнечной Системе на ранних стадиях планетогенеза было типичным и массовым явлением.

На той стадии планетогенеза, когда тугоплавкие вещества уже образовали пылевые частицы, начался процесс образования органических молекул. Эти процессы протекали при понижении температуры планеты ниже 500 °К, при этом совершались реакции между водородом, угарным газом (СО) и простейшими соединениями азота (NO, NH₃). Такие реакции идут очень медленно, однако они резко ускоряются в присутствии неорганических катализаторов типа магнетита (Fe₃0₄) и гидратированных силикатов (например, каолинит, Al₄[Si40io](OH)₄), которые возникли ранее, в ходе эволюции вещества околосолнечной туманности, из которой впоследствии конденсировалось вещество планет Солнечной Системы. Структура некоторых хондритов определенно указывает на то, что органические соединения были синтезированы на поверхности силикатных зерен и магнетита, которые позже вошли в состав углистых хондритов. Органические включения в них имеют вид округлых частиц диаметром от 1 до 3 мкм, в центре которых имеются ядрышки из магнетита или гидратированных силикатов.

Первоначально возникавший в процессе образования Вселенной «космический газ» – вещество, наполняющее космическое пространство, по числу атомов состоит из водорода (1 место), гелия (2 место), кислорода (3 место) и углерода (4 место). В живой же органике на первом месте стоит водород, на втором – кислород, на третьем – углерод, т. е. ее состав очень близок к составу «космического газа» (гелий химически инертен и его можно не считать). Вероятно, первоначально возникали простейшие соединения в таких реакциях:

2СО + 2Н₂ = СН₄ + С0₂

С0₂ + 4Н₂ = 2Н₂0 + СН₄

N₂ + ЗН₂ = 2NH₃

В связи с этим возникла водородно-метано-аммиачная первичная пневматосфера Земли. Дальнейшим этапом возникновения жизни из преджизни стало разделение пневматосферы на атмосферу и гидросферу, образование Первичного Океана. Именно попадание первичных органических веществ в жидкую среду с растворенными в ней многочисленными солями, содержащими ионы таких важных биогенных элементов, как азот, фосфор, калий, натрий и многие другие, дало мощный толчок ускорению химической эволюции и превращению ее в биологическую – переход от преджизни к жизни.

Астероиды и метеориты являются, видимо, остатками планетного материала, не прошедшего этапа образования гидросферы, показатель того, что в их родоначальных телах химическая эволюция прекратилась, не перейдя в биологическую, т. е. на весьма ранних стадиях. Последние исследования верхних слоев мантии Земли показали, что по ряду геохимических и изотопных данных их состав также близок к углистым хондритам.

Итак, примерно через 250 млн лет после образования Земли как планеты произошел ряд очень важных событий. В это время разделилась первичная парогазовая оболочка (пневматосфера) на атмосферу и Первичный Океан, началось образование двух типов земной коры: океанической базальтовой и континентальной гранитной. Почти одновременно с этим началось движение континентальных плит и морского дна.

К этому же времени относится и появление первых соединений органических веществ. Когда же эти первичные органические вещества стали образовывать комплексы, способные поглощать такие же органические вещества из воды Первичного

Океана и возвращать в нее другие соединения, возникает явление метаболизма – обмена веществ. С этого момента их можно рассматривать как простейшие живые организмы. Их появление означает, что преджизнь перешла в жизнь, а химическая эволюция закончилась, уступив место биологической.

Глава 3 Теории возникновения жизни

Современная наука рассматривает два возможных пути появления жизни на Земле: занос ее из космического пространства и возникновение непосредственно на нашей планете.