Первые подступы к жизни

При взгляде на историю мироздания «с высоты птичьего полета» создается впечатление, что каждый новый шаг в эволюции Вселенной логически вытекал из предыдущего и в свою очередь предопределял следующий. Возникновение жизни кажется не случайностью, а закономерным итогом развития. Возможно, это самообман.

Даже небольшое изменение базовых физических констант сделало бы жизнь невозможной (по крайней мере такую жизнь, как наша). Впрочем, в такой Вселенной некому было бы и рассуждать о мудрости ее устройства. Кто знает, может быть, существует много разных Вселенных, и только в нашей все так удачно сложилось? Физики относятся к такой возможности вполне серьезно. И потом, развитие жизни идет по пути приспособления, адаптации, так что вполне естественно, что жизнь в нашей Вселенной соответствует ее законам. В другом мироздании и жизнь была бы другой. С этой точки зрения соответствие земной жизни земным условиям не более удивительно, чем соответствие формы воды, налитой в сосуд, форме сосуда.

Физики утверждают, что Вселенная появилась в результате Большого взрыва из очень малого и очень плотного объекта 13,7 миллиардов лет назад. В первые мгновения не было даже атомов и молекул. Вселенная стремительно расширялась и остывала. В определенный момент появились элементарные частицы, из них образовались атомы водорода (и дейтерия, гелия, лития); скопления атомов превратились в звезды первого поколения. В них происходила реакция ядерного синтеза, в ходе которой водород превращался в гелий, а затем и в более тяжелые элементы. Все необходимые для жизни элементы, кроме водорода (углерод, кислород, азот, фосфор, сера и другие), образовались в недрах звезд. Звезды первого поколения стали фабрикой по производству атомов, необходимых для будущей жизни.

Самые крупные звезды после истощения запасов ядерного топлива взрывались (это называют «взрывом сверхновой»). В результате таких взрывов атомы тяжелых элементов рассеивались в пространстве. Из новых скоплений атомов образовались звезды второго поколения, в том числе и наше Солнце. Облака рассеянных частиц, не вошедших в состав центральной звезды, вращались вокруг нее и постепенно разделялись на отдельные сгустки — будущие планеты. Именно на этом этапе и мог начаться синтез первых органических молекул.

· В протопланетном облаке из водорода, азота, угарного газа, цианистого водорода и других простых молекул, обычных в космосе (катализаторы – твердые частицы, содержащие железо, никель, кремний; см. работы акад. Пармона)

· В гидротермальных источниках из CO, HCN; катализаторы – железо и никель. Реакции особенно хорошо идут при температуре 80–120 градусов. Условия, в которых проводились эксперименты, были максимально приближены к реальности. По мнению исследователей, такие условия (включая все компоненты реакционной смеси) вполне могли существовать в подводных вулканических источниках на ранних этапах развития Земли. Основным продуктом реакций были гидроксикислоты и аминокислоты с общей формулой R–CHA–COOH, где А соответствует гидроксильной группе –OH (гидроксикислоты) или –NH₂ (аминокислоты), а R — это один из радикалов H-, CH₃-, CH₃–CH₂-, или HO–CH₂- В небольших количествах были получены и другие органические вещества, в том числе и такие, из которых в несколько иных условиях могут синтезироваться сахара и липиды (альфа-гидрокси-n-валериановая кислота, этиленгликоль).

· В атмосфере древней Земли и в вулканических газах под действием электрических разрядов (молний). Из метана, аммиака, водорода. Эксперименты Стэнли Миллера - 1953, аминокислоты. Хуан Оро в 1961 г. добавил в смесь HCN и получил аденин). Без углекислого газа (восстановительные условия).

· Абиогенный фотосинтез (фиксация CO₂) на поверхности частиц сульфида цинка (при наличии ультрафиолетового излучения)

Молодая Земля могла иметь в своем составе большое количество органики с самого начала своего существования. Абиогенный синтез органики продолжался уже на Земле.

Таким образом, могут абиогенно синтезироваться все важнейшие простые органические соединения, необходимые для жизни: углеводороды, сахара (реакция Бутлерова), жирные кислоты, аминокислоты, азотистые основания.