О жизни на Земле.

Печать

Летом этого года в информационные агентства пришел пресс-релиз Технологического университета Кертина (Curtin University of Technology) Австралии, в котором сообщалось, что возраст жизни на земле почти на 700 миллионов лет больше, чем принято думать. Подробности исследования под руководством Александра Немчина (Alexander Nemchin) были опубликованы 3 июля.


Как разъяснялось в этих публикациях, кристаллы циркона, найденные в массиве Джек-хиллс (Jack Hills) на западе Австралии, содержат вкрапления самых древних на земле алмазов. Алмаз, как известно, представляет собой упорядоченные определенным образом в кристаллическую структуру атомы углерода. Примечательны эти циркониевые кристаллы тем, что содержание в них изотопов углерода 12C (так называемого «легкого» углерода) по сравнению с изотопом 13C, очень высоко. Так, в части найденных включений графита и алмазов содержание 13C оказалось почти в два раза ниже среднего значения для других древних образцов углерода.

В обширном семействе изотопов углерода только эти два 12C и 13C стабильны. Причем 12C значительно более распространен — в среднем, на 13C приходится чуть больше одного процента. Однако появление этих двух изотопов в природе происходит в результате принципиально разных процессов, и в образовании «легкого» изотопа задействованы химические процессы, протекающие в живых клетках. Прежде всего, фотосинтез. В частности, изменения в соотношении 13C к 12C может служить индикатором изменения среднегодовой температуры океана: при понижении температуры планктона меньше, фотосинтез идет медленнее и, соответственно, доля 13C в отложениях будет выше.

Избыток 12C в циркониевых кристаллах из Джек-хиллс, по мнению Александра Немчина и его сотрудников, указывает на их органическое происхождение. А поскольку возраст самых древних включений в эти кристаллы составляет 4,25 миллиарда лет, то летопись земной жизни следует «продолжить». Исследовав 22 включения в 18 кристаллах циркония, ученые пришли к выводу, что алмазы и графит образовались независимо от циркониевых кристаллов, а их возраст или совпадает с возрастом кристаллов, или же превосходит его. Этот и другие факты позволяют рассматривать включения как «уникальный химический маркер, который предполагает возможность существования биологической активности спустя небольшое время после формирования Земли», по словам Александра Немчина, приведенным в пресс-релизе.

Впрочем, в журнальной статье исследователи высказываются осторожнее: из-за отсутствия других свидетельств биологической активности в то древнее время «алмазный биомаркер» — ещё не доказательство существования древней жизни.
Подходящая среда

Тема возникновения жизни на нашей планете — безусловно интересная, но опасная: придерживаться только научных воззрений, не углубляясь в вопросы философии и религий, здесь сложно. Из-за давности происходящего и недостатка доказательств это область даже не теорий, а гипотез, многие из которых не подтверждаются или опровергаются результатами новых исследований, а всего лишь, как принято говорить в логике, усиливаются или ослабляются ими. Немало людей придерживаются и той точки зрения, что религиозные и мифологические варианты ответа на вопрос о происхождении жизни вовсе не так противоречат научному подходу, как принято думать. У науки и религии слишком разные вопросы, да и методология их не совпадает. Нетрудно себе представить, как сотворенная высшим разумом жизнь эволюционирует по сценарию Дарвина. А все гипотезы о самозарождении жизни, популярные в начале XIX века, хотя до сих пор любопытны для чтения, но оказались малосостоятельны с научной точки зрения. Однако вопрос о том, как неживая материя может превращаться в живую, остается открытым и активно изучается.

Как ни удивительно, новые факты то и дело ставят под сомнение привычные представления о «сотворении мира» — в частности, возраст континентов и время возникновения жизни на них. Несколько лет назад массив Джек-хиллс уже привлекал внимание ученых. В 2005 году международная ассоциация ученых, включавшая геофизиков из Австралийского национального университета (Australian National University), Колорадского университета в Боулдере (University of Colorado) и парижской Эколь-нормаль (École Normale Supérieure), используя в качестве «маркера» гафний, пришли к выводу, что процесс образования материков шел значительно быстрее, чем принято думать. Один из исследователей профессор Стивен Можис (Stephen Mojzsis) из Колорадского университета в одном из интервью уподобил процесс формирования земной коры Большому взрыву. Всего за каких-то 500 млн лет все было закончено.

К тому же времени относят возникновение на Земле первых водоемов. А это означает, что уже тогда условия для жизни на земле были не хуже современных. «Земная кора, океаны и атмосфера возникли на планете практически сразу, — комментировал тогда результаты своих исследований профессор Можис, — а следовательно, практически сразу возникла и среда, подходящая для развития жизни». Теперь, видимо, появилась возможность говорить и о том, что тогда возникла не только среда, но и обитающие в ней микроорганизмы.
Мы — дети галактики?

Вопрос о времени зарождения органической жизни на Земле самым тесным образом связан с тем, как именно эта жизнь появилась на
планете. Как известно, сама Земля сформировалась 4,5–4,6 млрд лет назад. Достоверные свидетельства существования древних организмов — строматолиты (окаменелые остатки бактерий), найденные в Западной Австралии — датируются 3,5 млрд лет, то есть ранним археем. Самые же древние свидетельства о живых организмах найдены в осадочных породах (формации Ишуа (Исуа) в Гренландии): им приписывают возраст в 3,75 млрд лет.

Что же происходило в период между формированием Земли и появлением простейших организмов — область даже не теорий, а гипотез. Самыми «привычными» из них стали две оппозиционные гипотезы: биогенеза (того, что живое может появиться только от живого) и абиогенеза — то есть зарождения жизни из неорганических молекул.

Гипотезу абиогенеза обосновывали независимо друг от друга советский академик Александр Иванович Опарин (1894–1980) и англичанин Джон Холдейн (John Burdon Sanderson Haldane, 1882–1964). Это идея химической эволюции, которая привела к образованию простых органических соединений из неорганических под воздействием ультрафиолетового облучения, электрических разрядов и других факторов. Ученые предполагали, что в океанах в определенный момент образовался пребиотический бульон, из которого случайным образом соединились органические молекулы, затем — подобия организмов — коацерватные капли (coacervate), отделенные от окружающей воды тонкой пленкой, и потом — простейшие организмы.

В лаборатории Опарина были синтезированы не только аминокислоты (в смеси формальдегида и солей аммония под воздействием ультрафиолетового облучения), но даже растительные пигменты, например, порфирин из пиррола и формальдегида. Правда, эта гипотеза не объясняет, как именно мог произойти переход от органических молекул к простейшим организмам, а также как в этом бульоне могли появиться молекулы нуклеотидов — РНК и ДНК, которые как раз ответственны за важнейшее свойство живых организмов — передачу наследственной информации. На такое образование сложных молекул путем случайного соединения вряд ли хватило бы и 5 млрд лет.

Другая гипотеза — о том, что живое может происходить только от живого. Немецкий натурфилософ и естествоиспытатель Лоренц Океном (Lorenz Oken, 1779–1851) сформулировал эту идею в виде афоризма: omne vivum ex vivo — все живое от живого. Философские взгляды Окена были очень популярны в России в XIX веке. Пожалуй, наиболее известных его последователей был другой советский академик — Владимир Иванович Вернадский (1863–1945). Ещё в начале ХХ века он обозначил круг наиболее важных вопросов, на которые наука должна искать ответ. Некоторые из них актуальны и сегодня: «Было ли когда-нибудь начало жизни и живого, или жизнь и живое такие же вечные основы космоса, какими являются материя и энергия? Характерны ли жизнь и живое только для одной Земли, или это есть общее проявление космоса? Имела ли она начало на Земле, зародилась ли в ней? Или же в готовом виде проникла в нее извне с других небесных светил?».

То, что жизнь «проникла… извне с других небесных светил» или теория панспермии предполагает, что она существовала до появления Земли, и могла быть занесена на эту планету из космоса. Смысл ответа, впрочем, сильно зависел от общего научного контекста. Творчество Вернадского относится к тому времени, когда большое распространение имела теория вечной и стационарной Вселенной. Идея панспермии тогда выглядит даже естественно: к чему ломать голову над вопросом о происхождении жизни, если допущение о её вечном существовании сразу дает ответ. Вернадский не раз выражал уверенность, что живая материя сосуществует с неживой, хотя и не мог найти ей подтверждений. После того как в 1960-е годы всеобщее признание получила теория Большого взрыва, гипотеза панспермии утратила свою достаточность. Теперь она лишь отодвигает вопрос о месте, времени и способе появлении жизни, но не решает его.

Тем не менее гипотеза о «заражении» Земли жизнью снова активно обсуждается. Это произошло после открытия жизнеспособных микроорганизмов, способных в спящей форме выжить внутри камней и кристаллов. Такое открытие сделали в прошлом году двое ученых из Университета Федерика II (Неаполь) — профессор геологии Бруно Д’Ардженьо (Bruno D’Argenio) и профессор молекулярной биологии Джузеппе Герачи (Giuseppe Geraci). Мельчайшие организмы (названные CRYMS — от CRYstal Microbes) были обнаружены и внутри нескольких метеоритов. CRYMS чрезвычайно устойчивы к суровым внешним условиям; а будучи извлеченными из породы, возобновляют жизнедеятельность.

Есть и другие свидетельства внеземного происхождения органических молекул. Так, при изучения состава Мерчисонского метеорита в Австралии обнаружились азотистые основания, необходимые для синтеза молекул нуклеиновых кислот ДНК и РНК. С помощью радиоуглеродного анализа удалось установить, что эти молекулы сформировались не на Земле, а кроме того, смогли в целости и сохранности пропутешествовать через космос и земную атмосферу.
Старая жизнь

Однако, если жизнь может существовать в космосе, то, вполне возможно, что её зарождение началось гораздо раньше, чем можно было бы себе представить. Органические молекулы могли появиться ещё на стадии формирования будущих планет, вращающихся вокруг центральной звезды. В газово-пылевых облаках содержался водород, азот, угарный газ, цианистый водород и другие относительно простые молекулы, из которых возможен синтез органики. Ученые из Института катализа СО РАН под руководством академика Валентина Николаевича Пармона провели ряд расчетов и моделирования для доказательства того, что такие реакции были возможны (правда, при участии твердых частиц-катализаторов, содержащих железо, никель и кремний).

На этом ученые из Института катализа не остановились, и решили просмотреть и дополнить существующие представления о том, как именно могла зародиться органическая жизнь на древней Земле.

На недавно сформировавшейся планете взаимодействовали между собой вещества, поступающие как из космоса, так и из её недр. Эти химические реакции конкурировали между собой за субстраты («пищу» для реакций). В итоге побеждали самые быстрые из них, словно в подтверждение идеи философа Карла Поппера, естественный отбор существовал уже на стадии химических процессов. Поэтому для реакций важны были катализаторы, а лидировали среди реакций те, что могли катализироваться собственными продуктами.

Следующей ступенькой вполне могли стать автокаталитические циклы, при которых синтезируются не только катализаторы, но и возобновляются субстраты, то есть исходные вещества. Примером такой реакции может быть реакция Бутлерова, при которой из формальдегида образуются сахара, которые, в свою очередь, выступают катализаторами этой реакции. Автокаталитические циклы, по мнению авторов исследования — это уже почти жизнь.

Здесь же возникает следующий краеугольный вопрос: какие из необходимых для органической жизни молекул появились первыми? Если, как принято считать, первыми появились белки, то каким образом сохранялась наследственная информация? Если же ДНК — то как осуществлялись все прочие работы в клетке, которые могут делать только белки?

Появлению новой гипотезы послужили два открытия: то, что у многих вирусов наследственная информация хранится в молекулах не ДНК, а РНК, а также открытие в 80-х годах прошлого века Томасом Кечем (Thomas R. Cech) и Сидни Альтманом (Sidney Altman) рибозим — специфических молекул РНК. Рибозимы обладают каталитическими свойствами и могут осуществлять структурные функции в клетке (как белки), храня при этом наследственную информацию. Именно это их сочетание привело к предположению о существовании РНК-мира — ранней стадии эволюции жизни. Эту эпоху РНК-мира специалисты помещают где-то между 4,3 и 3,8 млрд лет.

Предполагается, что РНК могли формировать молекулярные колонии на поверхностях минералов, и обмениваться участками друг с другом. Позже (при накоплении случайных мутаций) произошло «разделение труда»: за хранение информации стала отвечать ДНК, а также появились белки — более эффективные катализаторы. РНК стала между ними «посредником».

И все-таки научное подтверждение гипотез о начале мира почти невозможно: информации о древнейшем периоде существования нашей планеты крайне мало, и воспроизвести те геологические и климатические условия сложно. Кроме того, в вопросе о возникновении жизни сложно оставаться в рамках сугубо научных воззрений и не отклониться в область метафизики.

Вопрос о том, к какому лагерю примкнуть, больше похож на вопрос о свободе вероисповедания. Несмотря на появление новых фактов, усложнение и все большее технологическое совершенство оборудования, ни одна из гипотез полностью не подтверждается. Трактовать новые факты можно по-разному, и по-разному примерять их к теориям. Узнаем ли мы когда-нибудь, как и где происходило зарождение жизни в её биологическом аспекте, — неизвестно. Тема эта, однако, одна из любопытнейших в мире, — возможно ведь, что, узнав о самом начале нашего пути, мы сможем понять что-то и про себя, ведь люди, согласно Вернадскому, неотделимы от окружающего мира.

 

Добавить комментарий

Возможности, предоставляемые посетителям портала:

Вы можете высказывать свои мысли по поводу статьи.
Именно с этой целью Вам предоставлен сервис комментирования.
Ваш комментарий должен соотноситься с темой поста, развивать её.
Старайтесь выражать свою мысль предельно конкретно и чётко.

Что Вам не разрешено :

Оставлять комментарий, не относящийся к данной статьи.
Ненормативная лексика в комментарии.
Неэтичное поведение по отношению к любому представителю сообщества.
Всевозможное детство (коверкание слов).
Словоблудие (отсутствие всякого смысла в комментарии).
Комментарий только ради простановки ссылки на себя.
Администрация оставляет за собой исключительное право удаления любого комментария, нарушающего данные запреты, а также и в других случаях, если сочтут это нужным и необходимым.
Никаких объяснений по поводу карательных мер не даётся.

Правила цитирования и перепечатки :

При цитировании либо воспроизведении статьи целиком она должна быть подписана Автором.
Не допускается компоновка материала, искажающая его первоначальный общий смысл.
Обязательно должен присутствовать ясно видимый линк на первоисточник.


Все материалы представлены на данном сайте исключительно в образовательных целях и в целях популяризации медицинских, психологических и эзотерических знаний. Материалы были получены из открытых источников в интернете или присланы посетителями сайта. Читатель самостоятельно несет всю ответственность за применение рассматриваемых техник, методик и т.п. Администрация сайта не несет никакой ответственности за любой ущерб, нанесенный читателю в физическом, астральном, ментальном и др. планах.

 

Внимание! Не секрет, что  материалы, размещённые на сайте, получены из открытых источников и опубликованы на портале ЭзоКлуб ОРГ  по тем или иным причинам. Если Вы претендуете на авторство и хотите, чтобы под материалом была проставлена ссылка на ПЕРВО-источник, Вы можете зарегистрироваться на сайте и проставить ссылку на свой ресурс в комментариях к публикации самостоятельно. Все исходящие ссылки в комментариях индексируются ПС.