Знание-сила, 2009 № 09 (987) - [12]

•… в земной коре. В недрах Земли сложилась своя уникальная фауна, представленная очень многочисленными и разнообразными колониями микробов (см. «З-С», 8/09). По мнению ряда биологов, жизнь могла зародиться именно здесь, ведь в то время на поверхности планеты любые живые организмы неминуемо погибли бы, уничтоженные ультрафиолетовым излучением, вулканической лавой или ударами метеоритов.

•…в атмосфере. Исследователи из американского национального управления по атмосфере и океану (NOAA) обнаружили, что в атмосфере встречаются капельки органических материалов, заключенные в маслянистую оболочку. Подобные капли поглощают частицы таких металлов, как никель и железо. На свету в присутствии этих катализаторов начинаются реакции, которые могут привести к образованию сложных биомолекул.

Все эти сценарии имеют свои слабости — зачастую те же, что и идея «горячего» зарождения жизни. Не случайно все больше ученых в последнее время интересуются возможностью «сотворения» жизни при низких температурах, когда процессы распада биомолекул чрезвычайно замедлены.

Пять ступеней творения

• Появление биомолекул (4,2 миллиарда лет назад)

Первые биомолекулы образовались после того, как поверхность Земли остыла. Кроме того, эти молекулы могли попасть на Землю вместе с кометами, прилетающими сюда.

• Эпоха РНК (3,8 миллиарда лет назад)

Возникают нуклеотиды — составные части «молекул жизни». Они соединяются в длинные цепочки — рибонуклеиновые кислоты, способные копировать сами себя.

• Первые микроорганизмы (3,6 миллиарда лет назад)

На основе РНК образуются дезоксирибонуклеиновые кислоты, содержащие наследственную информацию. Молекулы ДНК, заключенные в пузырьки жирных кислот, становятся прообразом первых примитивных клеток.

• Эукариоты (1,7 миллиарда лет назад)

Появляются клетки, которые содержат оформленные ядра, — так называемые эукариоты. Из этих клеток состоят все высшие животные и растения.

• Становление высших форм жизни (0,6 миллиарда лет назад)

Через три миллиарда лет после зарождения жизни на нашей планете образуются первые многоклеточные животные — так называемые эдиакарские организмы. Начинается эволюция высших форм жизни.

Меньше никеля, больше жизни!

Олег Губин

Около двух с половиной миллиардов лет назад содержание кислорода в атмосфере нашей планеты резко возросло. Благодаря этому уникальному событию возникли и развились высшие формы жизни. Ученые высказывают разные гипотезы, пытаясь понять подоплеку той давней истории.

Так, в апреле этого года наш журнал писал об идее американского исследователя Пола Фалковски, считающего, что все началось с того, что около 1,9 миллиарда лет назад появился организм, ставший прародителем всего царства растений. В том же месяце еще одна версия случившегося была обнародована журналом Nature.

«Визит Венеры к Вулкану» Ф. Буше. 1754

По мнению группы геологов из США и Канады — руководил ею Курт Конхаузер из Эдмонтонского университета, — решающий сдвиг произошел около 2,4 миллиарда лет назад. В ту пору нашу планету населяли лишь самые примитивные микроорганизмы, а ее атмосфера содержала незначительное количество кислорода. Однако внезапно все изменилось. Эволюция жизни на Земле вышла на новый уровень развития.

Что послужило причиной? Возможно, никель!

До сих пор ученые в общем-то не интересовались влиянием никеля на процесс становления жизни. «Ведь этот металл содержится в морской воде в чрезвычайно малых количествах, — подчеркивает Доминик Папино, один из авторов данной работы. — Однако проведенные нами исследования свидетельствуют, что никель оказал огромное влияние на биосферу Земли».

Группа Конхаузера проанализировала состав полосчатых железных руд, образовавшихся на планете за очень продолжительный период — от момента появления первых следов жизни на Земле (около 3,8 миллиарда лет назад) до «кембрийского взрыва» (около 550 миллионов лет назад).

Изучая примеси, которые обнаруживаются в рудах, ученые определяли содержание никеля в древних океанах, покрывавших планету. Около 2,7 миллиарда лет назад оно было очень высоким. В таких условиях процветали метанобразующие бактерии. Они выделяли в атмосферу большое количество метана, препятствуя повышению концентрации кислорода. Ведь метан и кислород реагируют друг с другом; продуктами реакции являются углекислый газ и вода.

Однако затем — неожиданное событие, «грань истории», «ступень эволюции». Химический состав морских вод резко изменился. Конхаузер и его коллеги полагают, что причиной тому было не какое-то «единичное событие». Дело не в «невероятной случайности», а в том, что мантия нашей планеты постепенно остыла. До тех пор бесчисленные извержения вулканов вновь и вновь выбрасывали на поверхность Земли лаву, богатую никелем. В результате эрозии частицы застывших пород, — а значит, и крупицы никеля, — со временем попадали в реки и моря. Когда же активность вулканов поутихла, исчез и важнейший источник поступления никеля в толщу морской воды.

«По времени эти два события очень хорошо совпадают. Как только содержание никеля уменьшилось, атмосфера начала обогащаться кислородом, — отмечает Доминик Папино, — и, судя по тому, что мы знаем о живущих ныне метанобразующих бактериях, понижение содержания никеля ведет к резкому сокращению выработки метана».