Происхождение жизни - Руттен М.
Скачать (прямая ссылка):
Мы уже говорили и будем говорить еще о первом предложенном здесь способе уйти от строгих ограничений, накладываемых константами равновесия. Пример подобных процессов мы видим в наши дни в лагунах, где вследствие испарения происходит отложение гипса и соли, хотя соленость океанской воды неизменна (3,5%). Из гл. X мы уже знаем, что такие «необычные» условия
среды были, очевидно, более распространены в спокойные геосинк-линальные периоды, когда материки были нивелированы эрозией и окружены мелководными шельфовыми морями. Вот почему я, как геолог, предпочитаю думать, что если уж выбирать наиболее вероятную среду возникновения жизни из предлагаемых Силленом' «необычных» сред, то это должны были быть именно подобные районы, а не кислые вулканические воды. К тому же в озерах и лагунах имеются пласты глин, на которых могли идти процессы^ адсорбции. Таким образом, берналовское «возникновение жизни на берегах океанов» [7] (гл. X, разд. 4) превращается скорее в «возникновение жизни в озерах и лагунах». Итак, рассмотренные выше равновесные реакции указывают, что «бульон» был, вероятнее' всего, «озерным» или «лагунным», а не океаническим.
Вторая гипотеза (т. е. формирование «органических» веществ в неравновесных реакциях) кажется мне не менее важной, чем первая. Она означает, что преджизнь могла сохраняться, не будучи* в равновесии со своей средой. Конечно, жизнь тоже не находится1 в равновесии с окружающей средой, но это неравновесное состояние поддерживается биохимическими реакциями в клетке, отделенной от внешнего мира полупроницаемыми мембранами. Преджизнь,. не имея таких мембран, могла существовать лишь потому, что скорость образования свойственных ей соединений была выше, чем. скорость их распада. Это вполне возможно: во-первых, от Солнца шел мощный поток квантов света, а во-вторых, окисление возникших за счет этой энергии веществ в бескислородной атмосфере' было затруднено. Как видите, здесь мы вновь приходим от равновесных реакций к относительным скоростям синтеза и распада, а, это уже область кинетики.
Подведем итог. В условиях равновесия «первичный бульон» не мог образоваться в обычных океанских водах, даже если океаи соприкасался с бескислородной атмосферой. Но этот «бульон» мог возникать в необычных условиях вроде тех, которые создаются в озерах и лагунах. Впрочем, и здесь он, по-видимому, не находился в состоянии равновесия со средой. Следовательно, изучая проблему происхождения жизни, нельзя целиком полагаться на расчеты химического равновесия.
9. СООТНОШЕНИЕ СТАБИЛЬНЫХ ИЗОТОПОВ В БИОГЕННЫХ И АБИОГЕННЫХ СОЕДИНЕНИЯХ
В гл. III мы уже говорили о том, что многие элементы фактически представляют собой смесь химически неразличимых изотопов, различающихся только по физическим свойствам, например по атомной массе. Тогда мы уделили основное внимание нестабильным изотопам, которые используются при определениях абсолют-
ного возраста в качестве геологических часов. Но стабильных изотопов существует гораздо больше, и сейчас мы поговорим о них.
Из многих проблем, связанных со стабильными изотопами, мы займемся вопросом об установлении биогенного или абиогенного происхождения некоторых веществ. Специалистов, занимающихся этой проблемой, интересуют в основном три элемента: углерод (С), кислород (О) и сера (S). Полный обзор литературы до 1959 года по изотопному составу этих, а также других элементов, важных для изотопной геологии, можно найти у Ранкамы [33]; с тех пор появились еще некоторые работы по сере [12, 20]. Я ограничусь здесь рассмотрением изотопов углерода, поскольку они особенно важны для нашей проблемы и, кроме того, на их примере мы можем ознакомиться с трудностями, встающими при работе со стабильными изотопами других элементов.
В атмосфере содержится четыре разные двуокиси углерода, различающиеся по изотопному составу: ,2С|602, |3С|602, ,2С160180 и 12С|80г. Наиболее распространены первые три типа молекул, причем 12С преобладает над 13С. Это видно из приводимых ниже данных, характеризующих соотношение фракций природной двуокиси углерода различного изотопного состава [33]:
Молекула Приведенная толщина слоя, см1
i2Cle02 320
WO* 1,54
12CleQ180 0,67
В настоящее время в процессе фотосинтеза, осуществляемого зелеными растениями, достигается очень точное фракционирование изотопов углерода. Отношение 12С/13С в них составляет от 90,0 до 92,9% отношения, определенного для так называемого «чикагского стандарта» — углеродистого вещества ископаемого белемнита 2. В небиогенном углероде это отношение варьирует от 88,0 до 90,2%. Как возникает такое различие в изотопном составе углерода, мы можем представить себе только в самых общих чертах. Фотосинтез представляет собой последовательность кинетических процессов, а не равповесных реакций. Значит, в каждой из последовательных реакций определяющую роль играет кинетика, а легкий изотоп реагирует в целом быстрее, чем тяжелый. С другой
