Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
протекали реакции, характерные для химической эволюции, то, как можно
предполагать, в результате образовывались соединения, способные поглощать
ультрафиолетовый свет с большей длиной волны. Исходя из результатов
экспериментов, моделирующих первобытную атмосферу (эти эксперименты будут
подробно обсуждаться в гл. IV), Саган [41 доказывает, что в первобытной
атмосфере в значительных количествах образовывались вещества с
промежуточным состоянием окисления, например альдегиды, которые сыграли
свою роль в ослаблении интенсивности ультрафиолетового излучения Солнца.
В таких модельных экспериментах из всех альдегидов с наибольшим выходом,
несомненно, образуется формальдегид. Формальдегид имеет широкую полосу
поглощения с максимумом при 2940 А, но он по существу не поглощает света
с длиной волны от 2400 до 2900 А [391. Единственным соединением, кроме
формальдегида, которое могло бы играть экранирующую роль в примитивной
атмосфере, является
134
ГЛАВА III
ацетальдегид, который весьма сильно поглощает в области между 2400 и 2900
А [40]. Однако в экспериментах с искровыми разрядами (гл. IV)
ацетальдегид образуется лишь с незначительным выходом [41]. Так или
иначе, нельзя исключить возможность присутствия в первобытной атмосфере
довольно значительных количеств ацетальдегида и других веществ,
поглощающих ультрафиолет, основываясь только на результатах модельных
экспериментов, ибо мы, по сути говоря, не знаем, насколько точно наши
газовые смеси воспроизводят истинный состав первобытной атмосферы. И все
же имеющиеся данные позволяют сделать предварительное заключение,
согласно которому значительная часть солнечного излучения, попадавшего в
верхние слои атмосферы (длины волн от 2400 до 2900 А), достигала
поверхности океанов, а меньшая, но все же значительная доля излучения с
длиной волны от 2000 до 2400 А и выше 2900 А проникала глубоко в
тропосферу [42].
Подавляющее большинство гипотетических компонентов древней атмосферы
сильно поглощают ультрафиолетовое излучение только с длиной волны меньше
1900 А. Например, аммиак поглощает в области 1850 А, тогда как пары воды
заметно поглощают только в области 1700 А. Метан сильно поглощает только
при длинах волн менее 1450 А. Однако, если аммиак и нары воды были всего
лишь минорными компонентами ранней вторичной атмосферы, то можно ожидать,
что интенсивность излучения была достаточной.для фотовозбуждения метана.
Молекулярный водород поглощает излучение с еще меньшей длиной волны
(менее 1000 А) [43].
Тваловая энергия
Хорошо известно, что скорость химических реакций обычно увеличивается при
повышении температуры. Однако в отсутствие специфичных катализаторов
большинство реакций, представляющих интерес с точки зрения проблемы
добиологической химической эволюции, протекает с ничтожными скоростями
при комнатной температуре. В особенности это относится, к реакциям,
протекающим с участием гипотетических компонентов первобытной атмосферы.
В смеси метана, паров воды, водорода и аммиака, помещенной в герметически
закрытый сосуд из кварцевого стекла со светонепроницаемым чехлом, при
температуре 300 К не будет происходить никаких изменений на протяжении
миллионов лет. Если же такую смесь нагревать до 1000—1500 К, то в
обозримое (с точки зрения длительности обычного эксперимента) время в ней
происходят некоторые химические реакции, однако а качестве продуктов
образуются преимущественно свободнорадпкаль-ные формы. На самом деле
кварцевые стенки нагреваемого со-
ВОССОЗДАНИЕ УСЛОВИЙ, СУЩЕСТВОВАВШИХ НА ДРЕВНЕЙ ЗЕМЛЕ 135
суда могут служить слабым катализатором, так что, не будь этого,
химические изменения оказались бы еще менее выраженными 144]. Допустим,
некоторые свободные радикалы будут рекомбинировать с образованием
небольших количеств простых газов, отличных от исходных. Однако даже
самые простые органические молекулы, характерные для живого, например
сахара или аминокислоты, при таких высоких температурах нестабильны (этот
вопрос будет обсуждаться в гл. V). При охлаждении смеси до 300 К в
результате рекомбинации свободных радикалов будут образовываться не
только исходные газы, но также многочисленные другие более сложные
соединения. Если принять, что равновесное состояние при этом не
достигается, то выходы таких продуктов, по-видимому, будут возрастать при
увеличении времени или температуры нагревания. Важно подчеркнуть, что
только при последующем охлаждении становится возможным образование и
сохранение простых биологических соединений.
Исходя из этого, можно считать, что тепловая энергия вполне могла служить
основным источником свободной энергии на первобытной Земле при условии,
что поверхность Земли проходила через высокотемпературную фазу. Если же
температура поверхности в среднем никогда не поднималась выше ее
нынешнего значения (300 К), то рассматривать тепловую энергию как
значительный источник свободной энергии для реакций, протекавших в ходе
химической эволюции, уже неправомерно. Правда, и при этом возможно,
