Рассказ предка

Самыми ранними теориями происхождения жизни, к которым сегодня относятся серьезно, являются теории A. И. Oпарина в России и Д. Б. С. Холдейна (J. B. S. Haldane) в Англии, написанные в 1920-ых годах, не зная друг о друге. Обе придавали особое значение метаболизму, а не наследственности. Обе натолкнулись на важный факт, что атмосфера Земли до жизни должна была быть «восстановительной», чтобы жизнь могла возникнуть. Этот довольно бесполезный технический термин означает, что в атмосфере отсутствовал свободный кислород. Органические соединения (соединения углерода) при наличии вокруг свободного кислорода уязвимы для сгорания или иного окисления в углекислый газ. Нам, умирающим без кислорода в течение минут, это кажется странным, но жизнь не могла произойти на какой-либо планете со свободным кислородом в атмосфере. Как я уже объяснял, кислород был смертельным ядом для наших самым ранних предков. Все, что мы знаем о других планетах, оставляет мало сомнений в том, что первоначальная атмосфера Земли была восстановительной. Свободный кислород возник позже. Он представлял собой загрязнение окружающей среды продуктами жизнедеятельности зеленых бактерий, сначала свободно плавающих, а позже включенных в клетки растений. В некоторый момент наши предки развили способность справляться с кислородом, а позже пришли к тому, что стали от него зависеть.

Между прочим, упоминание, что кислород произведен зелеными растениями и водорослями, является упрощением. Верно, что растения выделяют кислород. Но когда растение умирает, химические реакции его разложения, эквивалентные сгоранию всех его углеродистых материалов, израсходовали бы количество кислорода, равное всему кислороду, выпущенному этим растением за всю его жизнь. Поэтому не было бы никакой чистой прибавки атмосферного кислорода, если бы не одна деталь. Не все мертвые растения разлагаются. Некоторые из них откладываются в виде угля (или его аналогов), где они изымаются из кругооборота. Если бы все ископаемое топливо в мире было сожжено человечеством, то большая часть кислорода в атмосфере была бы заменена углекислым газом, восстанавливая древнее статус-кво. Это вряд ли случится в ближайшем будущем. Но мы не должны забывать, что единственная причина, по которой у нас есть кислород для дыхания, состоит в том, что большая часть углерода в мире связана под землей. Мы сжигаем все это на свой страх и риск.

Атомы кислорода всегда присутствовали в ранней атмосфере, но не высвобождались в виде газа. Они были связаны в соединениях, таких как углекислый газ и вода. Сейчас углерод главным образом заключен в живых телах или – в намного большем количестве – в горных породах, таких как мел, известняк и уголь, которые происходят из останков некогда живых тел. Во времена Кентербери эти же атомы углерода главным образом содержались бы в атмосфере в виде составных газов, таких как углекислый газ и метан. Азот, ныне основной атмосферный газ, был бы в восстановительной атмосфере соединен с водородом в виде аммиака.

Опарин и Холдейн поняли, что восстановительная атмосфера благоприятна для самопроизвольного синтеза простых органических соединений. Вот собственные слова Холдейна, которые я цитирую из его знаменитой заключительной фразы:

Теперь, когда ультрафиолетовые лучи оказали действие на смесь воды, углекислого газа, и аммиака, получено многообразие органических веществ, включая сахар и, очевидно, некоторые из материалов, из которых построены белки. Этот факт был продемонстрирован Бэйли (E. C. C. Baly) и его коллегами в лаборатории в Ливерпуле. В нынешнем мире такие вещества разлагаются – то есть разрушаются микроорганизмами. Но до возникновения жизни они должны были накапливаться, пока примитивные океаны не достигли консистенции горячего разбавленного бульона.