Журнал «Вокруг Света» №06 за 1987 год

Какие же условия были необходимы для возникновения жизни? Более 50 лет назад академики В. И. Вернадский и А. И. Опарин выдвинули две принципиально различные идеи к этой проблеме. А. И. Опарин допускал возникновение жизни сначала в одном каком-либо месте, наиболее для этого благоприятном, и которая затем расселилась по планете. Главным стимулом ранней эволюции он считал естественный отбор. Первоначально возникшие белково- и нуклеиноподобные полимеры постепенно усложнялись, приобретая со временем способность к поглощению веществ из внешней среды.

Иначе смотрел на происхождение жизни В. И. Вернадский. Он считал, что при появлении жизни должна была сразу возникнуть первичная биосфера, выполняющая разные биогеохимические функции, и что живое вещество сразу приобретало свойство, присущее только ему,— нарушение зеркальной симметрии, открытое еще Л. Пастером в 1848 году,— когда все органические молекулы во всем схожи и вместе с тем отличаются друг от друга, как левая и правая рука. Такое свойство в науке именуется хиральностью. Вернадский предполагал, что причина возникновения хиральных органических молекул в резких катастрофических изменениях условий на ранней безжизненной Земле. Однако идеи ученого еще длительное время не привлекали должного внимания — уж слишком необычна была предложенная модель происхождения жизни. Лишь сравнительно недавно советскими учеными было доказано, что возникновение хиральности на этапе химической эволюции могло произойти в результате сильно изменившихся физико-химических процессов.

До метеоритного дождя, обрушившегося на планету, обстановка на поверхности Земли находилась в достаточно стабильном состоянии, а температура и давление были столь велики, что достаточно сложные органические соединения просто не могли образоваться. Но тут добавил «жару» неожиданно мощный метеоритный град, вызвавший перемешивание воздушных масс и уход значительной части первоначальной атмосферы. Давление у земной поверхности стало падать, а через какое-то время начала снижаться и температура, поскольку перестал работать механизм «парникового эффекта». Все химические соединения на поверхности Земли оказались нестойкими, и началась их перестройка, постоянно нарушаемая резкими перепадами температуры и давления. Кроме того, глубинные газы, ранее сдерживаемые высоким давлением атмосферы, стали в огромных количествах выделяться из недр Земли, резко меняя химическое лицо происходивших процессов. Все эти явления напоминают то состояние среды, которое согласно физике необходимо для появления хиральных органических молекул.

Активные процессы со временем не прекращались, но происходили при все более низких давлениях и температуре, которые настолько изменились у поверхности Земли, что наступил момент, когда стал возможен синтез органических молекул. Вулканы выбрасывали раскаленные, но быстро остывавшие газы, содержащие углерод, водород, азот и другие элементы, из которых и образовались кирпичики жизни.

И вот 3,9—3,8 миллиарда лет назад возникли условия, при которых на поверхности Земли могла формироваться органическая среда с нарушенной зеркальной симметрией. Затем наступил следующий этап, когда в хирально чистой среде шло образование коротких нуклеиновых цепочек, способных к размножению. И 3,5 миллиарда лет назад сформировались клетки, возможно, уже способные к фотосинтезу кислорода. Обстановка на Земле была еще крайне неуютной. Атмосфера состояла в основном из углекислого газа, температура ее достигала 70—80, а то и все 90 градусов. Но самое страшное было в том, что вокруг планеты не было защитного озонового слоя, и она была открытой смертоносному ультрафиолетовому излучению Солнца. Суша оставалась безжизненной. Одноклеточные организмы могли существовать лишь в воде, под защитой ее десятиметрового слоя, который поглощал ультрафиолетовую радиацию. А потому мелководные моря планеты могли представлять собой экологические ниши, где в сильно нагретой воде затеплилась примитивная жизнь. Но понадобилось долгих 3 миллиарда лет, чтобы живые организмы с помощью фотосинтеза смогли выработать такое количество кислорода, которого оказалось достаточно для образования озонового экрана, и жизнь смогла выбраться на сушу. Произошло это всего лишь 400 миллионов лет назад.

И. Резанов, доктор геолого-минералогических наук

Необходимость взглянуть пристальнее

В настоящее время широко дискутируется проблема «катастрофизма» в истории нашей планеты. Появляется все больше данных об очень кратковременных на геологической шкале времени событиях, которые коренным образом воздействовали на облик и биосферу Земли. Предполагается, что эти события могли быть вызваны падениями на Землю крупных космических тел. Проблема считается столь актуальной, что в 1983 году был учрежден международный проект «Редкие события в геологии», объединивший ученых различных специальностей и призванный оценить роль глобальных катастроф в истории Земли.