Рождение морей
В кипящем мире, конечно же, не было места жизни. Геологи утвер-ждают, что на тогдашней Земле царил сущий ад. Этот период они даже назвали "гадесской эпохой" (Hadean Eon) — от древнегреческого слова Га-дес (Аид), обозначающего подземное царство, обиталище человеческих душ после смерти. По единодушному мнению ученых, в те времена на по-верхности "адской" Земли не было никаких условий для жизни.
Иная точка зрения на происхождение планеты распространилась в 40-50 гг. ХХ в. и имеет многих сторонников среди геологов. Но в их рядах нет единства. Эти специалисты считают, что планета была холодна с са-мого начала, а не сложилась из раскаленных солнечных выбросов. В этом вопросе они едины, зато во всем остальном расходятся во мнениях. Они доказывают, что Солнце пролетало мимо огромнейшей газопылевой ту-манности, увлекло ее за собой и превратило в девять (десять?) крупных и малых планет. Другие утверждают, что и Солнце и планетная система об-разовались одновременно из одного и того же пылеводородного облака. Тем, кто настаивает на том, что океан и атмосфера сложились в то же время, что и океан с атмосферой, возражают сторонники более позднего происхождения воздушной и водной оболочек. Как видите, до единства мнений далеко! Ограничимся этим изложением обеих гипотез, не осмели-ваясь судить, какая из них ближе к истине . Геологи обычно делят био-графию уже сформировавшейся планеты, насчитывающую 4, 5 миллиарда лет, на докембрийскую стадию (архейская эра + протерозойская эра) и по-слекембрийскую (палеозойская эра + мезозойская эра + кайнозойская эра).
Воспользуемся таким делением и эту главу отведем докембрию, а слудующую — послекембрийским временам.
Таблица представит Вам принятое в науке деление прошлого Зем-ли .
Эра Период Начало (млн.лет) Длитель-ность (млн. лет) Эпоха
КАЙНОЗОЙСКАЯ (около 68 млн.лет) Четвертичный
1.5 1.5 Голоцен
Плейстоцен
Неоген (третичный)
25 23.6 Плиоцен
Миоцен
Палеоген
67 42 Олигоцен
Эоцен
Палеоцен
МЕЗОЗОЙСКАЯ (около 163 млн.лет) Меловой
137 70 Позднемеловая
Раннемеловая
Юрский
195 58 Позднеюрская
Среднеюрская
Раннеюрская
Триасовый
231 35 Позднетриасовая
Среднетриасовая
Раннетриасовая
ПАЛЕОЗОЙСКАЯ (около 34О млн. лет) Пермский 285 55 Позднепермская
Среднепермская
Раннепермская
Каменноугольный 350 70 Позднекарбоновая
Среднекарбоновая
Раннекарбоновая
Девонский
410 60 Позднедевонская
Среднедевонская
Раннедевонская
Силурийский
441 30 Позднесилурийская
Среднесилурийская
Раннесилурийская
Ордовикский
500 60 Позднеордовикская
Среднеордовикская
Раннеордовикская
Кембрийский 570 70 Позднекембрийская
Среднекембрийская
Раннекембрийская
ПРО-ТЕ-РО-ЗОЙСКАЯ Верхнерифейский
Среднерифейский
Нижнерифейский 1600
1900
2600 1030
300
700
АРХЕЙСКАЯ "hf
РАННЯЯ ИЛИ "ЛУННАЯ" ЭРА
НАЧАЛЬНАЯ ЭРА
А если бы мы для наглядности сжали всю историю земного шара до масштабов одного года, то "получилось бы примерно следующее: в ноябре появляется впервые жизнь — амебы, ящеры, грибы. В середине декабря по-являются гигантские животные, а за четверть часа до Нового года, то есть примерно в 23.45 в новогоднюю ночь на сцену выходит первый человек. Вся наша эра занимает только последнюю минуту уходящего года" .
2. Докембрий
"...следует упомянуть ... об одном обстоятельстве: многие ведущие биологические журналы (например, "Журнал общей биологии" Россий-ской Академии наук) не принимают к публикации статей по проблеме происхождения жизни; не принимают в принципе — вроде как проекты вечного двигателя. (Точно также, кстати сказать, журналы по лингвистике не принимают статей на тему "происхождения языка".)"
Поскольку на данную тему больше негде поговорить, то... Присту-пим, одним словом.
Так как жизни в доархейское время не было, его еще называют "азойским", иначе говоря, безжизненным. Но все предпосылки для воз-никновения жизни уже имелись:
-сила тяжести на Земле больше, чем на планетах-карликах и пото-му, в отличие от Луны, Меркурия или даже Марса земное тяготение проч-но привязало к планете тяжелый газ кислород;
-но Земля не так огромна, как Юпитер или Сатурн. Поэтому она не удержала тяготением излишка легких ядовитых газов и они улетучились. Солнечные лучи не натыкались на непробиваемую толщу атмосферы и почти беспрепятственно достигали поверхности Земли.
-наша планета находится не очень близко к Солнцу, но и не чрез-мерно далеко от него. Здесь сложились единственно возможные для белко-вой жизни температурные условия;
-большое количество воды находилось как в связанном состоянии в составе химических веществ, так и в свободном — в морях и океанах.
Существует пять объяснений возникновения жизни:
— креационизм — божественное сотворение живого;
— концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества (ее придерживался еще Аристотель, который счи-тал, что живое может возникать и в результате разложения почвы);
— концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда;
-концепция панспермии — внеземного происхождения жизни;
-концепция происхождения жизни на Земле в историческом про-шлом в результате процессов, протекавшим по физическим и химическим законам.
Креационизм к науке никакого отношения не имеет. Данное "уче-ние" утверждает, что человек сотворен божественной силой из ничего или из какого-либо небиологического материала. Ранее богословы считали теорию творения не требующей подтверждения. Но по мере снижения уровня общего невежества и роста образованности богословы стали вы-двигать различные "доказательства".
К началу XX в. в науке господствовали две теории.
Теория панспермии предполагала наличие на метеоритах и коме-тах "предшественников живого" — органических соединений, которые, возможно, сыграли роль "семян жизни".
Согласно другой точке зрения, происхождение жизни — результат случайного образования единичной "живой молекулы", уцелевшей и давшей начало дальнейшему развитию живого.
XX век привёл к созданию первых научных моделей происхожде-ния жизни. В 1924 г. в книге Александра Ивановича Опарина "Проис-хождение жизни" была впервые сформулирована естественнонаучная концепция, согласно которой возникновение жизни — результат длитель-ной эволюции на Земле, сначала химической, затем биохимической. Эта концепция получила наибольшее признание в научной среде .
Земля к началу архейской эры
Для становления жизни на нашей планете в колоссальных количе-ствах потребовался прежде всего углерод: химический символ — C, элемент четвёртой группы главной подгруппы второго периода периодической системы Менделеева, порядковый номер 6. Жизнь на Земле основана на этом элементе, хотя в принципе можно предположить существование жиз-ни и на кремниевой основе. Возможно, где-то во Вселенной даже суще-ствует "кремниевая цивилизация", но именно соединения углерода со-ставляют основу земной жизни. По числу атомов в клетках земных орга-низмов доля углерода около 25%. Общее содержание углерода в организме человека достигает около 21 % (15 кг на 70 кг массы тела). Углерод со-ставляет 2/3 массы наших мышц и 1/3 массы костной ткани. Этот элемент служит основой для длинных молекулярных цепей с низкой электропро-водностью, подвижных и обладающих замечательными информационны-ми, энергетическими, строительными и каталитическими свойствами.
Это вещество способно создавать разнообразные (несколько десят-ков миллионов) подвижные, низкоэлектропроводные, студенистые, насы-щенные водой, длинные скрученные цепеобразные структуры. Соедине-ния углерода с водородом, кислородом, азотом, фосфором, серой, железом обладают замечательными свойствами при переносе вещества, энергии и информации, потребляемых системой.
Кислород, водород и азот наряду с углеродом можно отнести к "кирпичикам" живого мира. Клетка состоит на 70% из кислорода, 17% — углерода, 10%— водорода, 3% — азота. Все кирпичики живого принадлежат к наиболее устойчивым и распространенным во Вселенной химическим элементам. Они легко соединяются между собой, вступают в реакции и обладают малым атомным весом. Их соединения легко растворяются в во-де.
По радиоастрономическим данным органические вещества возни-кали не только до появления жизни, но и до формирования нашей плане-ты. Следовательно, органические вещества абиогенного происхождения присутствовали на Земле уже при ее образовании.
Не одну сотню миллионов лет тянулся безжизненный этап. Грозы и ураганы сотрясали сушу. Чудовищной силы молнии сверкали в темно-сером небе и впивались в морскую поверхность. Гром сливался с гулом тысяч вулканов. Распад радиоактивных веществ в земных недрах ускорял химические превращения. При высоких температурах углерод способен соединяться с металлами и образовывать карбиды. Азот, соединяясь в тех же условиях с теми же металлами, дает нитриды.
Сейчас доказано, что изобилие тепловой энергии, сложные угле-род— и азотсодержащие вещества, наличие воды обусловили появление простейших органических соединений. А.И. Опарин полагал, что органи-ческие вещества могли создаваться в океане и из более простых соедине-ний.
Реакции синтеза происходили за счёт энергии солнечного света. Ультрафиолетовое излучение беспрепятственно достигало поверхности планеты, поскольку озоновый слой, ныне надёжно защищающий Землю, тогда не существовал.
Берег архейского моря
В "Предисловии" было сказано: "Части целого становятся элемен-тами системы, если:
-эти части вообще существуют;
-эти части совместимы, не уничтожают взаимно друг друга и спо-собны скрепляться структурными связями;
-есть источник энергии, питающей процесс соединения будущих элементов системы;
-нет внешних факторов, исключающих появление данной систе-мы".
На Земле в конце её ранней "лунной" эры были все условия:
-обширнейшие океаны, перенасыщенные необходимыми для синте-за белка соединениями,
-мощнейшие потоки энергии,
-десятки миллионов лет для природных экспериментов.
Так удивительно ли, что образовался тот "первичный бульон", в котором могла возникнуть жизнь?
Вулканические взрывы и ливни продолжались, хотя и в меньших масштабах, в архейскую пору. Всю планету тогда усеивали большие и ма-лые, потухшие и дымящиеся жерла, куда стекали ручьи теплой и мутной кисловатой воды. Земля отдавала запасы внутреннего тепла и это с лих-вой возмещало недостаток солнечной энергии в приполярных районах. Поэтому заметных климатических различий между отдельными местно-стями не наблюдалось. Крупных водоемов и участков суши пока не было, всю Землю покрывала сплошная чересполосица озер, морей, островов, ар-хипелагов .
Когда вулканы выбрасывали раскаленную жидкую лаву, карбиды вступали во взаимодействие с водой и при этом усваивали водород. По-явились углеводороды — кирпичики в здании органического мира. Соеди-нения углерода, азота, кислорода и водорода совершенствовались. Воз-никли аммиак, кислоты и спирты. Тут же во взаимодействии с аммиаком спирты присоединяли атомы азота и в архейских морях складывались мо-лекулы аминокислот.
Это стало началом отбора — из множества образующихся веществ сохранялись устойчивые и готовые к дальнейшему усложнению соедине-ния, они сохранялись и совершенствовались, воспроизводились и множи-лись.
Когда же это произошло?
"...древнейшие из известных минералов имеют возраст 4,2 млрд. лет (оценка возраста Земли в 4,5-4,6 млрд лет основана на анализе веще-ства метеоритов и лунного грунта). Возраст же древнейших пород, в кото-рых найден углерод заведомо органического происхождения (... составля-ет... 3,8 млрд. лет. Цифра, согласитесь, неслабая и сама по себе, однако тут есть еще важное дополнительное обстоятельство. Дело в том, что форма-ция Исуа в Гренландии, где были обнаружены эти углеродистые прослои, одновременно является вообще древнейшими на Земле осадочными поро-дами. Таким образом, первые достоверные следы жизни появляются на Земле одновременно с первыми достоверными следами воды. А поскольку ископаемые могут сохраняться только в осадочных породах (за редчай-шими исключениями, вроде захоронений под вулканическими пеплопа-дами и т.п.), то можно сформулировать и так: достоверные следы жизни известны в геологической летописи Земли с того самого момента, когда возникает принципиальная возможность их фиксации ".
Как бы то ни было — свершился шаг от неживого к живому. После того, как углеродистые соединения образовали "первичное живое", из со-тен и тысяч молекул аминокислот (частей) сложились более сложные мо-лекулы белковых систем.
Где же это произошло?
Скорее всего жизнь появилась там, где осаждались органические соединения на минеральных частицах. К примеру, на глине прогреваемо-го солнечными лучами достаточно прозрачного мелководья.
У берега архейского моря
А таких мелководий было очень много. Объяснялось это тем, что на суше никакой растительности, естественно не было. Поэтому ветровая и водная эрозия разрушали рельеф с чудовищной скоростью и эффективно-стью. Относительно непрочные склоны гор исчезали, оставляя вертикаль-ные скалы, возвышающиеся посреди колоссальных совершенно плоских равнин. При этом уровень равнин лишь незначительно превышал уровень мелководных морей. Ни высоких обрывистых берегов, ни круто уходяще-го вглубь дна в ту пору не существовало. Дно жадно впитывало воду, по-этому расширение морей шло медленно. Лишь в середине протерозоя уро-вень океана заметно повысился, срединноокеанические хребты оказались наполовину затопленными. Мир равнин и мелководий... Ныне исчезнув-ший мир...
Архейский пейзаж
Берег архейского моря
Могла также и на поверхности моря образоваться тонкая плёнка органических веществ. Ветром и волнами её прибивало к берегу, где она скапливалась в относительно больших количествах.
К тому времени, когда появилась жизнь, воды, пропитывающие земной грунт, постоянно растворяли разнообразные вещества и несли их в моря, которые были, очевидно, не менее солены, чем современные.
На мелководьях образовывались пробионты — совокупности орга-нических веществ, способных взаимодействовать с окружающей средой, т.е. расти и развиваться за счет поглощения из окружающей среды разно-образных богатых энергией соединений.
Здесь "... уместно вспомнить ... высказывание Вернадского, сде-ланное им в 1931 г: "Первое появление жизни при создании биосферы должно было произойти не в виде появления одного какого-либо организ-ма, а в виде их совокупности, отвечающей геохимическим функциям жиз-ни". Похоже, что и это предсказание теперь тоже находит подтвержде-ние" .
Вообще, самое трудное в попытках разобраться в происхождении жизни — объяснить способность живых систем самовоспроизводиться. Что, собственно принципиально отличает живое от неживого...
Эвглена
Амёба
Но, в конце концов, это не входит в нашу прямую задачу, просто отметим факт: произошел величайший скачок — органические соединения стали воспроизводить себя! В итоге невероятного стечения случайных об-стоятельств на Земле возникла жизнь .
