12.1.2. Необходимые факторы возникновения жизни

Что же надо, чтобы объяснить возникновение жизни с пози­ций физики и химии, какие нужны условия для появления жи­вого из неживого? Считается, что требуются четыре основных условия:

• наличие определенных химических веществ,

• наличие источника энергии,

• отсутствие газообразного кислорода 0₂,

• длительное время.

Из необходимых химических веществ вода имеется в изоби­лии на Земле, а неорганические соединения присутствуют в гор­ных породах, в газообразных продуктах извержений вулканов и в атмосфере. Необходимой энергией всегда обеспечивало в пер­вую очередь Солнце, ультрафиолетовое и другие виды излуче­ний, затем тепло от вулканов, горячей лавы, гейзеров и от ра­диоактивного распада элементов земных пород, молнии.

Предполагают, что жизнь могла возникнуть, когда атмосфера Земли не содержала кислорода. Дело в том, что кислород, взаи­модействуя с органическими веществами, разрушает, окисляет их и лишает тех свойств, которые делали бы их полезными для предбиологических систем. Поэтому если бы органические мо­лекулы на ранней Зем^е вступали в реакцию с 0₂, то они су­ществовали бы недолго, препятствовали химической эволюции, т.е. не образовывали бы более сложных структур. В наличии ат­мосферного кислорода кроется одна из причин невозможности самопроизвольного зарождения жизни из органических веществ в наше время.

Из геологических данных известно, что древнейшие породы Земли образовывались в то время, когда ее атмосфера не содер­жала 0₂, а состояла к моменту предполагаемого зарождения жизни из водяных паров, диоксида углерода и азота. В древних породах Земли находят железо в двухвалентной восстановленной форме Fe²⁺, а в более молодых породах — в трехвалентной Fe³⁺, т.е. в окисленной, которые приводили к образованию Н₂, 0₂, СН₄, NH₃, HCN, а затем и СО, С0₂, создавая восстановитель­ную атмосферу. Атмосферы других, самых больших планет Сол­нечной системы, Юпитера и Сатурна, по современным данным состоят в основном из газообразного и металлического водорода и гелия. При этом Земля не могла удержать легкий водород, он рассеивался в космическом пространстве, так же как и тот водо­род, который получался при разложении аммиака NH₃ под дей­ствием солнечного излучения.

Химические реакции, приводящие к образованию новых ве­ществ, могут протекать с разными скоростями. Такие превраще­ния первородной атмосферы Земли требовали миллионы лет. Однако с учетом предполагаемого времени образования Земли в 4,6 млрд лет простые подсчеты показывают, что даже если ве­роятность события, от которого зависело возникновение хотя бы однажды простейших форм жизни, составляет 0,001, то за 10000 лет оно обязательно произойдет. Поэтому как бы ни каза­лось маловероятным появление живых систем, времени для это­го было настолько много, что на самом деле это событие стало неизбежным. Например, первые известные остатки прокариоти- ческих клеток были обнаружены в горных породах, сформиро­вавшихся всего (!) на 1,1 млрд лет позднее образования Земли.