7-2. Молодая Земля

Наш Мировой океан, кажущийся очень старым, в одном смысле вечно молод: у него всегда новое дно. Возраст самой старой известной нам океанической коры (на западе Тихого океана, под километровым слоем осадков) не выше 200 млн лет, тогда как самые древние известные породы континентальной коры (на юго-западе Гренландии) в 19 раз старше - им, как полагают, 3 млрд 850 млн лет. Согласно концепции дрейфа континентов, океанское дно обновляется в ходе спрединга (растекания): из недр новые массы горных пород непрерывно поступают в срединноокеанические хребты. Они расползаются, а старая океаническая кора, как полагают, задвигается под кору континентов. Подробнее см. п. 9-8. Есть и другие концепции, но и они признают, что океаническая кора молода.

Всем известен «круговорот воды в природе», необходимый для поддержания жизни, и столь же нужны круговороты всех важных для нее элементов, - например, фосфора («именно наличие фосфора ограничивает объем биоты»; поэтому «в эпохи активного вулканизма возникают условия для расцвета биоты» [Галимов, 2005, с. 477]).

Однако у нас на глазах фосфор мигрирует лишь в одну сторону - вымывается (а теперь и добывается человеком) из горных пород в виде солей, включается в жизненные процессы, затем сносится в моря и океаны, где оседает на дно с телами отмерших организмов.

ся. Даже углерод, куда менее дефицитный, - и тот постоянно поступает из вулканов в форме углекислого газа.

Всё это привело ученых к формулировке «геохимического принципа сохранения жизни»: планета может быть обитаема, пока активны ее недра (Ронов А.Б. Стратисфера, или осадочная оболочка Земли. М., 1993, с. 133). Активность недр важна не меньше, чем активность Солнца. Чтобы продолжалась жизнь, Земля сама должна быть в указанном смысле живой. Это означает, что Лавлок и другие ученые, серьезно считающие Землю организмом (гипотеза Геи, пп. 6-1, 6-15), заслуживают полного внимания. Для них феномен организованности биосферы - не набор случайностей, а результат ее (Геи) собственной активности.

В условиях, похожих на первичные, найдено много способов получения основных «кирпичиков» живого - аминокислот, сахаров (в том числе и рибо- зы - компонента РНК), нуклеотидных оснований (пиримидинов и пуринов). Многие необходимые для жизни молекулы найдены даже в вулканах и метеоритах. Неорганические компоненты (прежде всего, фосфаты) тоже были в молодой Земле. Ho что происходило на ней дальше?

Пионер исследований биопоэза биохимик А.И. Опарин видел задачу в построении чего-то похожего на первичную клетку, плававшую в «первичном бульоне», содержавшем органические молекулы. Он был уверен, что именно в ней природой найдены все механизмы первичной жизни. Еще в 1920-х годах его внимание привлекли коацерваты - микроскопические коллоидные капли, содержащие полимеры и плавающие в воде. Он изучал их более полувека. Коацерваты могут окружать себя простыми оболочками и, достигнув предельного размера, распадаться на несколько дочерних. Существенно, что концентрация полимеров в коацервате может быть выше, чем в среде, в 10 тысяч раз.

В 1950-е годы биохимик Сидней Фокс (США) показал, что в качестве полимеров можно использовать протеиноиды - цепочки аминокислот, которые он получал, нагревая смесь сухих аминокислот. Растворяя их затем в воде и

нагревая крепкий раствор в автоклаве до температуры выше 130°С (запомним это!), он тоже получал микрокапли, в которых наблюдались некоторые ферментативные свойства. У капель возникали оболочки, и при охлаждении происходило «деление клеток» (рис. 42). Однако оно прекращалось по исчерпании запаса протеинои-

дов, а пополняться сам собой их запас уже не мог, поскольку для этого необходимы совсем иные условия - перегретой (130°С) жидкости.

Впоследствии в русле идей Опарина - Фокса было высказано много важных мыслей. Например, кристаллохимик Э.Я. Костецкий (Владивосток) и его коллеги видят биопоэз как последовательность синтезов макромолекул (белков и нуклеиновых кислот) на апатитовых матрицах; на них же и происходил, по их мнению, и синтез первых клеточных оболочек, поскольку минерал апатит обладает подходящими стереохимическими свойствами (Кос- тецкиО Э.Я. Il Ж. эволюц. биохимии и физиологии, 1999, № 3).

Однако для «биопоэза по Фоксу» нужно сочетание предельно различных условий: для синтеза аминокислот - влажная атмосфера (из метана, аммиака, углекислого газа и паров воды) с электрическими разрядами (грозами), для синтеза протеиноидов - сухой порошок аминокислот, для синтеза микросфер - перегретая жидкость, а для их деления - вода при «комнатной» температуре. Как их совместить?

Земная кора охладилась ниже 100°С около 4 млрд лет назад, и океан еще 800 млн лет был теплее 90°С, а самая древняя известная осадочная порода (3,85 млрд лет) уже несет следы жизни (подробнее об этом поговорим в п. 7-4). Выходит, жизнь возникла всего за 200 млн лет и притом в кипятке! Странно, ибо на дальнейшую эволюцию клетки ушло 2 млрд лет.

Тут можно вспомнить старое предположение - что жизнь не возникла на Земле, а была занесена извне, и что там, где она действительно сама возникла, биопоэз мог идти миллиарды лет.

«Появление земных форм жизни нельзя считать задержавшимся, поскольку не исключено, что они относятся к числу самых первых во Вселенной. Дело в том, что... возникновение и развитие многоклеточных форм жизни возможно лишь в системах звезд со средней массой, относящихся к третьему и последующим поколениям» (.Аллен Дж., Нельсон М. Космические биосферы. М., Прогресс, 1991, с. 60).

Далее, как бы ни попала жизнь на Землю извне, такая гипотеза не объясняет, как жизнь возникла где-то (см. п. 12-1**). Остается добавить, что пока нет разработанной теории биопоэза, не следует удивляться и его скорости. Может быть, биопоэз и должен осуществляться быстро?

Сторонники Геи обратили внимание на удивительную особенность земной атмосферы: по законам химии азот, основной ее газ, должен бы окислиться (за счет грозовых разрядов и квантов света) и перейти в нитраты океана, а кислород, сильнейший окислитель, вообще не должен был появиться в заметных количествах. А концентрация кислорода в атмосфере

(20%) близка к предельной: при 25% всё, что может гореть, сгорело бы. Таких примеров можно привести множество, и антропным принципом ничего не объясняется - сопряжены не только константы, но и постоянно идущие «не туда» процессы. Тут нужна авторегуляция.

Если же признать Землю активной (живой), то биопоэз выступает как самый заметный акт взросления нашей планеты, а отсутствие его в наше время - как выход Земли из фертильного возраста. Конечно, скептик может заметить, что Земля - не организм, ибо не размножается, что она породила не другую планету, а собственную часть (биосферу). Однако не всё живое размножается. Например, не размножаются рабочие пчелы.

В мифе у древних греков Гея, богиня Земли, тоже порождала не другой мир, а части уже существующего мира - того мира, который благодаря этому стал пригоден для жизни людей. С позиции гипотезы Геи проблема био- поэза ставится совсем по-новому: необходимо понять факт появления не первой клетки, а первой биосферы.