Возникновение жизни в океане и основные этапы ее эволюции

   Происхождение жизни - одна из важнейших проблем, которые ставит перед нами океан. Эта проблема важна не только потому, что она имеет огромное философское значение, но и потому, что живые организмы - мощный геологический фактор, в значительной мере определяющий лик не только океана, но и Земли в целом.

   Наличие жизни определило окислительный характер атмосферы нашей планеты, а тем самым и формы нахождения химических элементов, способ выветривания горных пород, солевой состав океана и т. д. Живые организмы непосредственно участвуют в образовании осадочных пород и полезных ископаемых, являются свидетелями и чуткими индикаторами всех происходящих изменений на поверхности Земли. Как же возникло все многообразие жизни, окружающей нас?

   «Отыщи всему начало, и ты многое поймешь». Следуя этому мудрому завету Козьмы Пруткова, нам надо вновь вернуться к ранним стадиям развития Земли, к образованию атмосферы и последовательности ее становления.

   На первом этапе в результате выплавления вещества мантии и ее частичной дегазации в атмосфере планеты преобладали Н2О, СО, СО2, NH3, СH4 кислые дымы, благородные газы. Выделявшийся водород впоследствии в значительной мере был потерян Землей в космическое пространство. Было мало или вообще отсутствовал свободный азот. Все мизерные запасы кислорода, которые вовлекались в процесс формирования атмосферы, возникали путем разложения паров воды ультрафиолетовыми лучами Солнца и шли на окисление. В возникшую водную оболочку в растворенном виде вошли метан, аммиак и другие газы атмосферы. Отсутствие кислорода создавало восстановительную обстановку. В атмосфере возникали, вероятно, значительно более мощные, чем теперь, воздушные потоки. Обильная конденсация вызывала накопление в облаках электрических зарядов. Большая интенсивность атмосферных процессов приводила к тому, что над поверхностью Земли непрерывно сверкали грозовые разряды.

   На следующем этапе, после возникновения жизни, под воздействием биологических процессов в атмосферу стало поступать больше свободного кислорода. Это привело к окислению аммиака с образованием свободного азота и воды, переходу окиси углерода в двуокись углерода, метана - в двуокись углерода и воду. Начались мощные биологические процессы связывания углекислоты в карбонаты, переход серы и сероводорода в сульфаты. Восстановительная обстановка исчезает, возникают окислительные условия на поверхности планеты.

   Наконец, третий этап характеризуется образованием атмосферы современного типа, т. е. состоящей в основном из азота, кислорода, малого количества углекислоты и благородных газов.

   Напомнить об основных этапах изменения газового состава атмосферы было необходимо, поскольку именно специфические условия Земли, являющиеся следствием общепланетарных законов, неизбежно приводили к зарождению жизни в первичном океане планеты, в восстановительных условиях первичной атмосферы и гидросферы.

   Общеизвестно определение жизни, сделанное еще в конце прошлого века Ф. Энгельсом, но сохранившее свое исключительное значение: «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел» (К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., т. 20, стр. 82).

   Но при этом необходимо учитывать некоторую двойственность в самом понимании термина «белок». С одной стороны, это понятие несет определенную философскую нагрузку, как, например, в понимании Ф. Энгельса, Э. Геккеля, где белок - один из важнейших материальных носителей жизни. С другой стороны, в этот термин вкладывается не столько философский, сколько химический смысл. В этом случае под белком понимается протеин - полимер разнообразных аминокислот с определенной, очень сложной пространственной организацией. Поэтому, как писал А. И. Опарин: «Ни в коем случае нельзя отождествлять «белковые тела» Энгельса просто с теми индивидуальными белками, которые могут быть в настоящее время изолированы из живых организмов» (А. И. Опарин. Происхождение жизни на Земле. М., 1957, с. 320).

   «Частицы современных белков, - отмечает он, - обладают не только очень сложным строением, но это строение исключительно хорошо приспособлено к выполнению тех или иных определенных, биологически важных функций. Ферменты, гормоны и т. д. являются весьма совершенными, рационально построенными органами живой протоплазмы. Поэтому представление о том, что они каким-то путем возникли первично, а затем из них уже сложилась сама протоплазма, до известной степени напоминает представление древнегреческого философа Эмпедокла о начальном возникновении живых существ. Эмпедокл считал, что сперва возникли отдельные, независимые друг от друга органы: «Так возникло множество голов без шеи, блуждали голые руки, лишенные плеч, двигались глаза, лишенные лба. В дальнейшем эти разрозненные члены сочетались между собой, и таким путем возникли разнообразные животные и люди» (А. И. Опарину. 239).

   Основные этапы развития жизни, намеченные в первую очередь А. И. Опариным, Дж. Берналом, представляются следующим образом.

   Отсутствие кислорода, а тем самым озонового экрана, позволяло ультрафиолетовому коротковолновому излучению беспрепятственно достигать поверхности Земли. Под его воздействием, а также, вероятно, под влиянием обильных грозовых разрядов и высокой температуры в районах активной вулканической деятельности из метана, аммиака, водорода и паров воды образовывались простейшие органические соединения. Вполне возможно, что в ряде случаев они имели и весьма сложную структуру.