Эволюция биоэнергетических процессов - Брода Э.
Скачать (прямая ссылка):
1 Я благодарен Г. Холленду за информацию, которую он передал мне в устной и письменной форме.
Ранние условия на Земле
41
ранней биологической эволюции. После возникновения жизни содержание Н2 должно было увеличиваться благодаря брожению [2042]. Такое увеличение наблюдается и сейчас в ограниченных частях биосферы. Весь кислород, освобождавшийся под действием света, тут же соединялся с восстановленными компонентами коры, включая гидриды, сульфиды и двухвалентное железо (25, А). Атмосфера оставалась бескислородной.
(Живые организмы оказали решающее влияние на состав земной атмосферы в отношении кислорода (25, А), азота (16,В) и двуокиси углерода (25,В). Жизнь оказалась мощным фактором, поддерживающим гомеостаз [1175].)
В небольшом количестве во вторичной атмосфере все время содержался гелий-4, постоянно образующийся при а-рас-паде [1022]. Но большая часть этого радиогенного гелия, как и свободный водород, была утрачена [718, 1954]. Об 40Аг, который сохранился в атмосфере, мы уже говорили.
Возможно, здесь пора извиниться перед читателем за то, что в этой книге не обсуждаются изотопные эффекты. Благодаря им палеобиология получила важные и нередко странные результаты, но автору кажется, что время для включения этих данных в книгу такого рода еще не пришло. Ab initio значение этих данных и источники ошибок должен был бы обсудить кто-нибудь из ведущих экспериментаторов в этой области. Напомним, что измеряемые изотопные эффекты определяются не только природой соответствующей химической реакции и температурой, но и тем, в какой степени эта реакция в данных условиях могла завершиться. Кроме того, есть трудно оценимые тривиальные источники ошибок. И все же мы с сожалением оставляем этот важный источник информации за рамками книги.
г. условия на планетах земной группы
Почему атмосферы планет земной группы — Венеры и Марса — так сильно отличаются от земной и почему климатические условия на них столь негостеприимны? Полагают, что на Венере [907, 1141, 1518, 1893] вследствие ее близости к Солнцу и поэтому более высокой начальной температуры поверхности вода, вышедшая в результате дегазации, не смогла сконденсироваться, как это произошло на Земле. В результате этого между изобилующей в атмосфере двуокисью углерода (сейчас ее давление составляет около 75 атмосфер) и силикатами не смогло установиться равновесие Юри; оставаясь в атмосфере и эффективно удерживая тепло, двуокись
42
Глава 3
углерода превратила планету в «самопроизвольную оранжерею».
Отсутствие водяных паров, за исключением малых их количеств, объясняют фотохимическим разложением под действием солнечного ультрафиолета. Водород, освобождающийся при этой реакции, улетучился, а кислород поглощался горными породами. И все же возможно, что облака, находящиеся высоко над поверхностью Венеры, хотя бы частично состоят из льда ([895]; возражения см. [923, 1141]).
На Марсе общее положение иное [203, 708, 788, 907, 2049]. Атмосфера этой планеты, по-видимому, содержит некоторое количество воды, но в ней определенно гораздо меньше СОг, чем в атмосфере Венеры. На Марсе обнаружены следовые количества молекулярного кислорода, который, вероятно, является продуктом фотохимических реакций и находится в стационарном состоянии [347, 1229]. Присутствие атмосферы определенной плотности доказывается также наблюдаемыми сильными пыльными бурями.
Марс сравнительно далек от Солнца, его атмосфера не дает парникового эффекта, поэтому там холодно. Как полагают некоторые авторы, планета могла иметь в прошлом мощную вторичную атмосферу, образовавшуюся в результате дегазации, однако из-за малой массы планеты эта атмосфера впоследствии, по-видимому, утратилась [1888, 1893]. Некоторые наиболее заметные особенности поверхности, как полагают, созданы водной эрозией, хотя, по современным данным, на Марсе воды мало. Возможно также, что красноватая окраска поверхностных пород объясняется присутствием железа, окисленного кислородом, остававшимся после фотолиза воды и улетучивания водорода. Если Марс действительно знал раньше лучшие времена, то жизнь, возможно, могла постепенно адаптироваться к современным суровым условиям [1455].
По мнению других авторов, в истории Марса не было периодов с условиями, подобными земным [1304]. Быть может, из-за незначительности массы планеты ее внутренняя активность не могла до сих пор образовать заметную атмосферу и время для эволюции жизни на Марсе еще не пришло [1518]. Недавно на Марсе были открыты области мощного вулканизма и тектонической активности; возможно, это предсказывает бурное будущее планеты [1304].
Многие другие солнечные системы во Вселенной могут иметь планеты, условия на которых являются, были или будут подходящими для развития жизни [294, 295, 1455, 1597, 1598, 1690, 1693]. Эту мысль первым высказал мученик науки Джордано Бруно [299, 1259, 1766].
ГЛАВА 4
а. концепции опарина и холдейна
Интерес к вопросу о том, как в далеком прошлом возникла жизнь, появился в основном после того, как в 1862 г. были опубликованы результаты знаменитых экспериментов Пастера [1404], разрушивших всякую веру в возможность спонтанного зарождения жизни в наше время. Наряду с другими эта проблема «биопоэза» [1440] обсуждалась физиком-экспериментатором Тиндалем в 1874 г. [1884]. Сейчас мало знают об идеях Больцмана, который был не только физиком-теоретиком, но и горячим сторонником Дарвина относительно ранней истории живой материи. В 1886 г. он писал [280]:
