Началось с самокатализа?
В добиологической, гео- и биохимической эволюции вещества был один очень волнующий момент. В какой-то точке медленное образование и накопление органических веществ под действием ультрафиолета и грозовых разрядов резко, лавинообразно ускорилось. Появились вещества-катализаторы, способные в сотни раз ускорять образование «себе подобных» молекул. Это было еще не размножение и даже не первая репликация, самовоспроизведение, но что-то очень по сути похожее. Советские ученые А. Красновскнй и А. Умрихина с помощью того же ультрафиолета получили в смеси формальдегида, аммиака и воды (эта смесь есть в космосе, например в головах комет) очень сложные соединения порфирины. Волнующее открытие! Дело в том, что у этих крайне важных для жизни веществ (к ним принадлежат, например, хлорофилл и красный гемоглобин крови животных) есть чудесное свойство - свойство самокатализа. Раз появившись, они стократно ускоряют появление новых молекул порфиринов.
Пока в земной атмосфере не было кислорода, а значит, и озона, задерживающего ультрафиолет, органические вещества могли потреблять солнечную энергию, медленно создаваться и накапливаться без фотосинтеза. Когда же появились порфирины и быстро распространились по планете, вступил в действие механизм фотосинтеза, который начал формировать кислородную атмосферу, а значит, и озонный экран на пути ультрафиолетовых лучей. Но нужды в ультрафиолете уже не было, порфирины прекрасно использовали видимый свет. Больше того, ультрафиолет стал вредным для зарождающейся жизни. Мавр сделал свое дело...
Так вырисовывались контуры механизма, неотвратимо и неизбежно ведущего преджизнь к жизни, а науку об этом волнующем времени - к освобождению от остатков витализма и «вероятностной» схоластики. И это стало ясным еще на том же Флоридском совещании. Пикировка по поводу вероятностей закончилась шутливым и примирительным образом.
Оро: Как сказал один шутник, по теории вероятностей мы все должны были бы быть мертвецами. Тем не менее мы живы.
Чаргафф: Но мы все-таки умрем.
Мора: В том-то и беда...
Карбосферы планет
Здесь нам можно пока оставить химиков и обратиться к космосу, откуда возвращаются межпланетные корабли и космонавты, которые должны проходить проверку на инопланетную заразу. В 1834 году внимание шведского химика И. Берцеллиуса привлекли углистые хондриты, метеориты, содержащие самые, можно сказать, «живые» органические вещества - парафины, асфальтены, ароматические и нефтяные углеводороды, сахара, жирные кислоты. И. Берцеллиус пришел к выводу, что углерод метеоритов - неживого, минерального происхождения, причем первичного, космического.
Но вот в 1960 году на анализ в лабораторию нефтяной монополии «Шелл» попадает углистый хондрит «Оргей». Сотрудники лаборатории тщательно исследуют метеорит и публикуют сенсационное заявление: органические вещества метеорита - это остатки неземной жизни. «Мертвая» материя не может породить ничего подобного. На недавно прошедшей в Париже Третьей конференции по происхождению жизни француженка Россиньоль сообщила, что нашла в том же метеорите «Оргей» что-то похожее на пыльцу или споры неземных форм жизни... А потом и президент Клинтон объявил, что американским ученым удалось найти остатки неземной жизни в метеорите, найденном в Антарктическом леднике. Причем метеорит на самом деле был необычным: с высокой степенью вероятности он прибыл с Марса, то ли выбитый оттуда крупным астероидом, то ли выброшенный марсианским вулканом. Но если марсианское происхождение метеорита подтвердилось, то с остатками жизни американцам пришлось притормаживать. Не подтвердилось.
Спор продолжается. Так или иначе ясно, что космос содержит в себе по крайней мере сырье для будущих биохимических эволюций. Но где и когда именно оно возникло?
В первичном холодном газово-пылевом облаке, которое, возможно, дало впоследствии начало планетам, метан, аммиак, лед полимеризовались под действием ультрафиолетовых солнечных лучей. Газы тысячи раз переиспарялись и конденсировались на частицах железа и силикатов. Но после каждого переиспарения на твердых частицах нарастал все более толстый слой органических веществ: ведь они не испарялись, а накапливались. Так работала обогатительная фабрика сложных молекул в космосе, по мнению Дж. Бернала. Так органические вещества оказались в составе горных пород всех планет, когда первичное облако сгустилось в ряд крупных и мелких небесных тел.
Американский физик Дж. Меллер даже вводит новый астрогеологический термин - «карбосфера». Эта оболочка, состоящая из горных пород, обогащенных органическими веществами, обязательно есть, по его мнению, в недрах всех планет Солнечной системы, в том числе и на малых планетах - астероидах.
А еще на малых планетах (сто - пятьсот километров в диаметре), возможно, есть вулканы. И безусловно есть они на спутниках больших планет. По гипотезе Дж. Меллера, вулканические взрывы легко выбрасывают за пределы слабого притяжения малых планет «вулканические бомбы». Так, он считает, произошло большинство метеоритов. (Близкую гипотезу еще прежде выдвинул советский астроном С.К. Всехсвятский. Впрочем, соударения космических тел тоже порождают метеориты-осколки, состав которых зависит от того, с какой глубины его выковырнула космическая катастрофа.) С уровня карбосферы вулканы астероидов и спутников или астероиды выбрасывают углистые хондриты, нашпигованные сложными органическими веществами. .
Есть карбосфера и в недрах Земли. Сколько в ней хранится сложных органических веществ? Если посчитать, сколько их в метеоритах сейчас, то окажется, что в целом - одна сотая процента от всей массы известных небесных камней. Можно допустить, что в Земле - то же соотношение.
Это значит, что карбосфера Земли содержит 6 10,7тонн углеводородов. Много ли это? По подсчетам геологов, всех органических веществ, и ископаемых и «живых», в земной коре сейчас в сотни раз меньше! Выходит, жизнь лишь чуть-чуть задела ничтожную часть карбосферы Земли. Остальное органическое вещество, скрытое где-то в толще мантии планеты, «живет» своей совершенно неисследованной минеральной «жизнью», вступает в реакции, нагревается, полимеризуется и лишь изредка, гомеопатическими дозами поступает в земную кору в виде месторождений нефти и газа. А когда это произошло впервые и вещества карбосферы вышли на дневную безжизненную поверхность, началась история «первичного бульона», выплеснувшего в мир замечательнейшую из биосфер.
Многие геологи не согласны с гипотезой неорганического происхождения нефти. Разъяренные филиппики на эту тему нередки сегодня на просторах Интернета. Это их право, и тема этой главы далека от давнего спора органиков и неоргаников. Здесь мне хочется только подчеркнуть, что без этой гипотезы, даже если она и ошибочна, не было бы, возможно, всей современной науки о самозарождении жизни. В подтверждение приведу еще один отрывок из стенограммы Флоридского совещания по происхождению жизни.
Дж. Буханан (Массачусетский технологический институт): На основании чего доктор Опарин пришел к мысли о том, что сложные органические молекулы синтезируются из метана, аммиака, воды и водорода?
А. Опарин: В опубликованной около 40 лет назад (в 1924 году) книге я писал, что меня натолкнуло на эту мысль предположение Д.И. Менделеева о неорганическом происхождении нефти.
Жизнь - из минеральных источников?
Говоря о периоде, предшествующем появлению жизни, я ни разу не упомянул слово «океан». И это не случайно. Считалось, что жизнь возникла в океанах. Но точнее было бы сказать: в жидкой воде. Тем более, когда речь идет о временах, когда и океанов-то, возможно, еще не было. А биохимическая эволюция вещества уже шла. Профессор С. Фокс считает, что белки могли зародиться на горячей вулканической лаве во влажной первичной атмосфере. Его опыты как будто подтверждают это. И. Шкловский и К. Саган, советский и американский астрономы, предположили, что первые организмы возникли в первичной атмосфере под действием гроз, как в опытах Миллера. По их мнению, в ядовитых атмосферах Юпитера и Сатурна и их больших спутников гораздо больше шансов встретить преджизнь или даже какую-то примитивную жизнь, чем, скажем, на Венере или Марсе. Сегодня самые большие надежды связывают с Титаном, спутником Сатурна, и Европой, спутником Юпитера.
