Краткая история сотворения мира. Великие ученые в поисках источника жизни на Земле - [62]

Большой каньон оказался раем для палеонтологов. На протяжении 17 млн лет река Колорадо прокладывала себе путь в твердой каменистой почве, прорезав великое ущелье длиной более 450 км и глубиной более километра. Это второе по глубине ущелье после Кали-Гандаки в Непале, однако обнаженность скал Большого каньона объясняет его ни с чем не сравнимый потенциал для палеонтологических исследований. Рисунок геологических слоев каньона не спрятан под богатой растительностью, как в Кали-Гандаки или даже в предгорьях Англии и Шотландии, где на протяжении столетия вели поиски самые знаменитые охотники за окаменелостями. Поверхность скал Большого каньона напоминает чистую и слоистую стену канала, уходящего на километр вглубь земли и на два миллиарда лет назад во времени.

Руководитель экспедиции Джон Уэсли Пауэлл понимал палеонтологический потенциал Большого каньона. Он дал Уолкотту такую работу, с которой тот справлялся лучше всего, – поиск окаменелостей. Вскоре Уолкотт обнаружил признаки древней жизни, напоминавшие Cryptozoon Холла. Более того, он нашел их в тех слоях, которые с наибольшей вероятностью относились к докембрийской эпохе. В 1891 г. Уолкотт писал, что у него «практически нет сомнений», что жизнь существовала еще в докембрийских морях, но только в 1899 г. он нашел окончательные доказательства, за которыми он охотился. Через 20 лет после того, как Уолкотт впервые увидел Cryptozoon, в Большом каньоне он обнаружил окаменевшие остатки микроскопических одноклеточных водорослей, которых назвал Chuaria – от названия геологического пласта, в котором они были найдены. Происхождение этих клеток долго оставалось предметом споров, но теперь считается, что их возраст составляет около 1,6 млрд лет. Уолкотт наконец нашел недостающее звено в теории Дарвина. Позднее были найдены еще более древние окаменелости, и ученые пришли к выводу, что простейшие формы жизни появились не менее 3,5 млрд лет назад, то есть через миллиард лет после образования Земли.

Когда Холдейн и Опарин разрабатывали теории происхождения жизни, они уже понимали, что Земля намного старше, чем считали их предшественники. Это было очень важно, поскольку означало, что условия на планете в момент зарождения жизни могли коренным образом отличаться от современных условий. Холдейн и Опарин больше не нуждались в старой версии теории спонтанного зарождения (заключающейся в том, что появление живых существ из неживой материи может происходить в такой среде, которая окружает нас сегодня), а пытались понять, в каких условиях могла зародиться жизнь.

Работая над этим вопросом в 1920-х гг., и особенно при подготовке книги, вышедшей в 1936 г., Опарин ориентировался на новые данные относительно состояния первозданной Земли сотни миллионов или даже миллиарды лет назад. Земля была совсем иной и была совершенно непохожа на нашу современную планету; в частности, у нее была другая атмосфера.

Определить элементный состав первозданной Земли было несложно. Химический состав живых существ удивительно неразнообразен и прост. Все живые существа, начиная от мельчайших бактерий и заканчивая клетками самых сложных организмов, состоят главным образом из углерода, водорода, кислорода и азота – четырех основных элементов, которые химики иногда обозначают акронимом CHON (carbon, hydrogen, oxygen и nitrogen). Другие элементы содержатся в живых клетках в следовых количествах; среди них самыми важными являются сера и фосфор. Однако все живые существа на 98% состоят из четырех элементов: C, H, O и N[45]. Почти наверняка все эти элементы в изобилии содержались на первозданной Земле, как и повсюду в космосе. К тому же они относятся к числу семи самых распространенных элементов во Вселенной.

Труднее понять, как эти элементы соединялись между собой с образованием сложных молекул, необходимых для построения живых клеток. Скорее всего, четыре основных элемента присутствовали на Земле, но в какой форме? Существовал ли кислород только в составе воды (H₂O) или еще в виде атмосферного газа (O₂), как сейчас? Для того чтобы узнать, как зародилась жизнь, сначала нужно было определить, какие химические соединения были на Земле.

Опарин исходил из предположения, что поначалу в атмосфере не было газообразного кислорода. На основании результатов наблюдений за Юпитером Опарин сделал вывод, что первичная атмосфера Земли содержала метан и аммиак. Кроме того, на Землю лились потоки ультрафиолетовых лучей из космоса, от которых современная Земля защищена озоновым слоем. Поверхность планеты постоянно изменялась в результате вулканической активности, не соизмеримой ни с какими современными катаклизмами. Под возбуждающим действием солнечных лучей и вулканического тепла атмосферные газы могли расщепляться на составные части, которые затем могли вступать в реакции с образованием новых соединений и растворяться в океанах, покрывавших значительную часть поверхности планеты. Эта длинная цепь химических превращений могла привести к синтезу органических соединений и в конечном итоге неких доклеточных структур, представлявших собой промежуточное звено между живой и неживой материей. Холдейн выдвинул удивительно похожую идею, и в результате сочетания идей двух ученых родилась гипотеза Опарина – Холдейна.