Происхождение жизни - Руттен М.
Скачать (прямая ссылка):
1 При нормальной температуре и давлении.
2 Результаты определений изотопного состава выражают обычно относительно какого-либо условного стандарта. В качестве стандарта выбирают углеродсодержащее вещество, которое, во-первых, обладает «устоявшимся» изотопным составом (достаточно долго хранилось, например известняк или ископаемые скелеты животных) и, во-вторых, имеется в достаточных для работы количествах. Чикагский стандарт был принят группой ученых, работавшей в Чикаго. — Прим. перев.
стороны, метаболизм зеленых растений состоит не только из фотосинтеза, но и из других процессов, например дыхания, причем некоторые из них представляют собой равновесные реакции, а известно, что в реакциях ассоциации — диссоциации в соединениях с прочной химической связью преимущественно накапливается тяжелый изотоп. Разумно предположить, что характерное отклонение изотопного состава биогенного углерода и вариации этого состава в современных зеленых растениях объясняются разными причинами: отклонение от обычного отношения 12С/|3С возникает главным образом в процессе фотосинтеза, а разброс этого отклонения связан с другими метаболическими процессами.
Возможно, это объяснение неверно. Но так или иначе, в ископаемых соединениях углерода также обнаружен «биогенный тип» отклонения изотопного состава. В углероде из угля или графита всегда относительно больше 12С, чем в углероде из изверженных пород. Возможно, во втором случае связывание углерода в большей мере зависело от равновесных процессов, что и привело к обогащению 13С.
Заметим, что изотопный состав углерода угля и графита из осадочных пород раннего и среднего докембрия близок к изотопному составу растений нашей эпохи. Из этого делается вывод, что, во-первых, весь этот углерод имеет биогенную природу и, во-вторых, что жизнь существовала на Земле в период отложения самых древних осадочных пород, известных науке.
Однако такой вывод надо признать если не совершенно ошибочным, то, во всяком случае, необоснованным. Сходство изотопного состава говорит только о сходной степени фракционированности изотопов, т. е. о принципиальном сходстве процессов образования анализируемых веществ. Можно не сомневаться в том, что в неорганическом фотосинтезе, происходившем в условиях бескислородной атмосферы, кинетика играла не меньшую роль, чем в фотосинтезе органическом, протекающем в современных условиях. Итак, мы пришли к отрицательному заключению: сходство соотношения стабильных изотопов углерода в современных зеленых растениях и в биогенных отложениях с изотопным составом углерода древнейших осадочных пород еще не доказывает, что эти породы образовались биогенным путем. Это справедливо и для соотношения стабильных изотопов других элементов.
10. МЕТАБОЛИЗМ ОРГАНИЗМОВ, СЕКРЕТИРУЮЩИХ КАРБОНАТ
КАЛЬЦИЯ
Как мы знаем (гл. XII, разд. 8), организмы, образующие известняк, возникли в глубокой древности. Их метаболизм должен был отличаться от метаболизма современных известковых водорослей. Содержание кислорода в земной атмосфере 2,7 млрд. лет назад
составляло в лучшем случае 1% его содержания в современной атмосфере, и метаболизм живого, разумеется, был мало похож на современный. Но эти отличия не должны были сильно сказываться на способности к отложению углекислого кальция. Биогенные известняки, описанные Мак-Грегором, могли быть созданы и примитивными фотосинтезирующими организмами вроде современных зеленых водорослей, и организмами с метаболизмом, сходным по типу с брожением, которых мы отнесли бы сегодня к анаэробам. Хотя я не могу обсуждать здесь этот аспект проблемы подробно, краткое рассмотрение способов биогенного образования известняка было бы полезно. Я воспользовался здесь сведениями, любезно предоставленными мне проф. К. Ван-Нилем (личное сообщение, 1967).
Отложение извести может быть результатом как неорганических, так и органических процессов. Например, кальцитовые отложения в сталактитовых пещерах — это абиогенные образования, а травертин, встречающийся в жарких странах в местах выхода подземных вод, — это пример современных биогенных известковых отложений.
Кальцитовые отложения сталактитовых пещер встречаются в виде натечных образований, покрывающих дно пещер, а также в виде сталактитов и сталагмитов. Все эти образования возникли при частичном выделении СОг из обогащенных СаСОз грунтовых вод, циркулирующих в породах, в которых образовалась пещера, и капающих с ее потолка. Этот процесс происходит следующим образом:
Са (НС03)2 -> С02 + Н20 + СаС03.
Если такие воды выходят на поверхность, то в них в противоположность темным пещерам обильно развиваются водоросли. В процессе фотосинтеза они потребляют СОг из воды, и при этом осаждается СаСОз:
Са (НС03)2 —^ (СН20) + 02 + СаС03.
В этом уравнении, как и в других уравнениях, описывающих фотосинтез, символ (СН20) означает синтезируемое организмами органическое вещество. Травертин, широко используемый как строительный и облицовочный камень (например, в Италии), широко распространен в странах Средиземноморья, где известняк является материнской породой почв. Травертин нередок и вокруг горячих источников; прекрасный пример — местность у Мамонтовых горячих источников в Йеллоустонском парке (США). Травертин приурочен к районам, где богатые карбонатом кальция грунтовые воды изливаются на поверхность.
