Наши развилки. Развилки эволюции природы на пути к человечеству

Приблизительный механизм зарождения жизни в зонах гидротермальных источников, который мог бы реализоваться путем абиогенеза, схематично сформулируем в восьми нижеследующих пунктах.

В тонких стенках колоннообразных, преимущественно карбонатных термальных построек сформировались резервуары с порово-трещинными коллекторами (мельчайшими насыщенными флюидом ёмкостями в горной породе). Многие полости пор настолько малы, что имеют размеры биологических клеток. Стенки микропор являлись каталитическими поверхностями для реакций примитивной биохимии. Как правило, тончайшие, полупроницаемые стенки-перемычки, ограничивающие микропоры, могли служить подобием клеточных мембран, отделяющих содержимое единичной микропоры («протоклетки») от других частей резервуара и регулирующих циркуляцию флюидов между отдельной микропорой («протоклеткой») и основными фильтрационными путями резервуара (внешней средой). Кроме того, несколько соседних микропор можно представить пространством для одной органической «протоклетки», в котором каждая микропора ограниченна внутриклеточными стенками-мембранами. В этом случае каждая микропора играет роль замкнутого отсека внутри «протоклетки» – компартмента (или органеллы) с определенными условиями среды. Такое разделение «протоклетки» позволяет развивать разные функции у относительно разделенных частей «протоклетки». Так, что сети микрополостей в гидротермальных постройках можно представить в качестве минеральных инкубаторов добиотической, а затем доклеточной биотической эволюции, от смеси органических молекул к миру РНК. В разных отсеках инкубаторов благодаря уникальным химическим и температурным условиям мог реализоваться абиогенный синтез сначала органических микромолекул-мономеров, низкомолекулярных органических соединений, затем разнообразных сегментов РНК.

Гидротермальные воды с широким набором химических элементов и соединений циркулировали по коллекторам под большим давлением, поставляя через полупроницаемые минеральные стенки-мембраны в микрополости-инкубаторы жизни химические элементы, необходимые для продолжения формирования сложных органических соединений из ранее синтезированных органических молекул-мономеров. С помощью минеральных катализаторов уже на довольно ранних этапах предклеточной эволюции Земли произошло образование трех компонентов, необходимых для формирования нуклеотидов: сахаров (или их заменителей), фосфатов и нуклеиновых оснований. Нуклеотиды необходимы для синтеза молекулы или комплекса молекул, подобных РНК – прото-РНК.

Постоянная фильтрация флюидов через коллекторы гидротермальных построек обеспечивала градиент протонов между потоком теплых щелочных растворов с низким содержанием протонов на внутренней стороне резервуара и прохладной кислой океанической водой, богатой протонами, на внешней стороне трубообразного резервуара. Этим самым в сети неорганических ячеек создавалось подобие условий в живых клетках, которые нуждаются в протонном градиенте на своих мембранах, чтобы хранить энергию. Кроме того, благодаря восходящему движению теплых гидротермальных растворов внутри резервуаров поставлялись в мелкие пустоты коллекторов новые порции химических веществ и удалялись из них продукты реакций. Эта химическая циркуляция в неорганических инкубаторах напоминала зачатки обмена веществ

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Примерным списком таких, рекомендуемых книг является приведенный в конце данной брощюры перечень избранной литературы.

2

Мир включает всё, что существует повсюду, в том числе, всё созданное человечеством: от примитивных орудий труда до произведений искусства, а также до субъективных идей и абстрактных понятий. Учеными разрабатывается гипотеза о мире, как о мультивселенной – бесконечной системе вселенных-пузырей. Синонимом понятия «мир» может быть понятие о «материи», которое включает всё содержимое пространства, включающее вещество (и антивещество, и темное вещество) плюс энергию (поля излучений и так далее). Вселенная – часть мира.

3

Природа – всё естественное, т. е. весь мир за исключением всего искусственного, созданного человечеством. Автор понимает, что человеческая деятельность является одним из геологических факторов, т. е. природным явлением. Однако, популярность данного изложения удерживает его от углубления в столь обширную проблему.

4

Антивещество – материя, состоящая из атомов, ядра которых представлены антипротонами и антинейтронами. Такие ядра имеют отрицательный электрический заряд и окружены позитронами («антиэлектронами») с положительным электрическим зарядом. Тогда, как атомы вещества имеют положительно заряженные ядра из протонов и нейтронов. Окружающие их электроны имеют отрицательный заряд.

5

Мнение Дэвида Ньюфельда (David Neufeld), профессора Университета Джона Хопкинса (США), который является соавтором новой научной работы об обнаружении в космосе трудноуловимой молекулы – ион гидрида гелия.

6

Изомеры – хим. соединения, имеющие одинаковый хим. состав и молекулярную массу, но различающиеся строением молекул, физ. и хим. свойствами. Свойства изомеров зависят в основном от структуры внешней электронной оболочки. Изомер, несмотря на одинаковые составляющие атомы, имеет отличающийся от основной молекулы запах, другой вкус, другой цвет, другие реакции.

7

Зона обитания для звезды – пространство вокруг звезды, в котором существуют планеты с поверхностными условиями, обеспечивающими беспрерывное существуют воды в жидкой фазе на протяжении, по крайней мере, нескольких сотен миллионов лет. Для достижения высокой степени развития жизни продолжительность блпгоприятных условий должна составлять, вероятно, не менее 3–4 млрд. лет.

8

В тексте приводится немало химических формул с целью показать, насколько сложными бывают не только молекулы живых существ, но также неживые минералы. Кроме того, формула указывает на место расположения наших атомных гидов в той или иной молекуле.

9

Для того, чтобы понимать из каких элементов состоят минералы, после их названий приведены химические формулы.

10

Самой сложной молекулой в природе является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), в которой кодируется геном организма. Молекулярный вес её достигает миллиардов, длина в развернутом виде составляет до 3 см.

11

Гравитационный коллапс – катастрофически быстрое сжатие массивных тел под действием гравитационных сил.

12

Вскоре после вспышки Солнца образовались кальций-алюминиевые соединения, имеющие возраст 4568 млн лет, который почти соответствует времени появления Солнечной системы.

13

На юго-западе Алжира упал метеорит (названный EC 002), который образовался где-то на просторах Солнечной системы 4,565 миллиарда лет назад. Он представляет собой образец лавовой породы, сформированный в условиях некой древнейшей планеты. Этот метеорит указывает на то, что уже в начальный период существования нашей системы кроме известных планет появились достаточно крупные планеты, в недрах которых происходили активные процессы расплавления вещества и его излияния на поверхность. В результате столкновения таких космических объектов образовалось множество крупных астероидов, мелких обломков или тончайшей пыли, часть которых до сих вращаются вокруг Солнца и постоянно падают на Землю и другие планеты, наращивая их объемы.

14

Планетезима́ль – твердое космическое тело из частиц пыли, находящееся на орбите вокруг звезды. Планетезимали, имея размеры от нескольких миллиметров до килолметров, под воздействием гравитации могут собираются в крупную протопланету.

15

Вешествам и организмам, содержащим атомы-гиды, присваиваем названия с учетом имени соответствующего атома. Например, молекула гликольальдегид, включающая атом углерода Карбомал, получила название Карбомалный гликольальдегид. Таким образом, отмечаем «наших» молекул или живых организмов, выделяя их среди множества подобных, но не содержащих наши атомы-гиды.

16

РНК – Рибонуклеиновая кислота́ – вместе с двумя другими основными макромолекулами (ДНК и белки) входит в состав клетки всех живых организмов. Эти главные жизненные молекулы обеспечивают сохранение информации, кодирование, прочтение, регуляцию и выражение генов.

17

Под астеносферой залегает слой Голицина, фазовое состояние которого заставляет атомы и минералы приобретать очень плотную упаковку, значительно повышающую плотность горных пород. Под слоем Голицина (на глубинах 700-1000 км) распространяется нижняя мантия, в которой еще больше уплотняется структура вещества. Нижний слой мантии прослеживается до глубины 2900 км, с которой начинается жидкое внешнее ядро.

18

Климатический оптимум – самый тёплый интервал времени в каждом межледниковье четвертичного периода (2,5 млн. лет назад – нынешнее время). Во время оптимума существовали благоприятные условия для ускоренного прироста человечества.

19

Эволюция состава третьей атмосферы: СО2= 67–29 %, N= 14–28 %, H2O = 8–0 %, NH4= 2,8–1,3 %.

20

Характер изменения доли углекислого газа (СО2) в седьмой атмосфере, т. е. за последние 700 млн. лет в направлении от древности к нашим дням: 0.04%5 % 0,12 % 4%0,04 %.

21

Здесь не рассматриваем разновозрастные протоны нейтронного происхождения, т. е. образованные за счет распада нейтронов.

22

Энтропия Вселенной – это мера хаоса. В целом Вселенная в настоящее время – довольно упорядочена, т. е. имеет малое значение энтропии. Крупнейшими объектами беспорядка во Вселенной, т. е. обладающими высокой степенью энтропии являются массивные и сверхмассивные черные дыры. Достижение Вселенной максимального значения энтропии, наибольшего хаоса означает её тепловую гибель.

23

Плюм – тонкая струя раскаленной магмы, поднимающаяся от ядра к подошве литосферы, под которой растекается в виде шляпки гриба. Место под магматической шляпкой – горячая точка hot spots. Плюм поставляет расплавленную магму по трещинам в литосфере на поверхности планеты, где она разливается в форме обширнейших трапповых (наслоившихся друг на друга лавовых покровов) полей базальтового состава. Траппы Восточной Сибири, занимают площадь равную Исландии, около 2 миллионов квадратных км. Лава здесь начала изливаться около 570 млн. лет назад и продолжала поставлять на поверхность огромные массы расплавленной породы и газов в течение сотни тысяч лет. По мере движения литосферной плиты над горячей точкой происходит как бы прожигание литосферы с формированием на поверхности планеты цепочки вулканов или траппового магматизма.

24

Нынешние вулканы выделяют в виде газов преимущественно водяной пар. Например, в газах базальтовых лав гавайских вулканов содержание водяного пара составляет 70–80 % по объему.

25

Форстерит – распространенный минерал, ортосиликат магния из группы оливина – Mg2SiO4, где окись магния составляет 57,31 %, а двуокись кремния – 42,69 %. Оксижен занял место атома кислорода в молекуле двуокиси кремния.

26

Кстати вспомним, что раствор углекислого газа в воде является газированным напитком, который можно пить.

27

Ультраосновные горные породы – темноцветные, магматические породы с низким содержание кремнезема (SiO2 – менее 40 %), более тяжелые, чем основные породы (базальты – SiO2 от 40 до 52 %) и, тем более, чем кислые (граниты – SiO2 от 65 до 75 %). Ультраосновные породы занимают на поверхности планеты только около 1 % площади. Типичными представителями являются перидотиты, дуниты, оливины, кимберлиты, пикриты. Эти породы слагали первичную земную твердую оболочку.

28

От древне греческого lithos, литос – «скалистый, твердый» и «sphaira» – сфера, твердая оболочка Земли.

29

Астеносфера – слой (Гутенберга) толщиной около 100 км в верхней мантии Земли, который подстилает литосферу (твердую оболочку планеты). Увеличенная пластичность астеносферы относительно смежных слоев позволяет литосферным плитам перемещаться по ней. Астеносфера также обеспечивает изостатическое равновесие литосферных плит (блоков). Поверхность слоя Гутенберга расположена на губинах: 50–60 км под океанами и 100–120 км и более под материками.

30

Глобальная тектоника плит по версии геологов США началась около 4,3 млрд. лет назад, что близко к принятому нами возрасту.

31

Парниковый эффект – это нагрев нижних слоев атмосферы благодаря способности парниковых газов (в основном: метана, воды и углекислоты) пропускать к поверхности планеты коротковолновое излучение Солнца и удерживать длинноволновое излучение Земли.

32

Границы плит также называют, соответственно: 1-дивергентными, 2-конвергентными и 3-трансформными.

33

Катион-положительно заряженный ион с меньшим количеством электронов, чем протонов в том или ином элементе. Анион-отрицательно заряженный ион с большим количеством электронов, чем протонов. Соли в водоемах существуют, как правило, в форме ионных соединений, которые формируются в результате притяжения ионов с противоположными электрическими зарядами. Например, хлорид натрия (NaCI), бромид калия (KBr) и оксид кальция (CaO).

34

pH – показатель кислотности раствора, отражающий концентрацию в ней водородных ионов. Показатель изменяется от силькислотного (менее 3) до сильнощелочного (9,5-11). Оптимальный – нейтральный (7 единиц).

35

Спрединг – раздвигание литосферных плит в зоне рифтов срединно-океанических хребтов под воздействием раплавленной магмы, выдавливаемой из мантии.

36

Эклогит – плотная метаморфическая порода, образовавшаяся путем преобразования базальтовых пород океанической коры, которые погружены в зонах субдукции в мантию на глубину 45-300 км, где существуют большие температуры (400-1000°C) и давления. Эти породы тяжелее основных мантийных пород – перидотитов и поэтому погружаются под них.

37

В Гренландии обнаружены древнейшие из известных осадочных пород возрастом 3,8 млрд. лет.

38

Суперконтинентом называют блок земной коры, который объединяет преобладающую часть суши в единный, непрерывный массив.

39

Ваальбара – название сконструированное из окончаний названий двух самых старинных блоков земной коры, обширных скоплений древнего гранита (кратонов): Каапвааль, расположенного, преимущественно на территории ЮАР, и Пилбара в Западной Австралии.

40

Альпийская эпоха складчатости – одна из крупнейших эпох тектогенеза в истории Земли, осложняющая земную кору в последние 50 млн лет (кайнозой).

41

Магнитное поле отсутствует у Марса и Венеры. У Меркурия магнитное поле составляет только около 1 % от поля Земли.

42

Метаболизм или обмен веществ – совокупность сложных химических реакций в организме для поддержания жизни, которые обеспечивают рост и размножение организма, превращание калории пищи в энергию, необходимую живому организму для жизнедеятельности.

43

Репликатор (от лат. replicatio – «возобновление») – неклеточная формой жизни, способная к репликации то есть к размножению, раздвоению с определёнными наследственными изменениями. В соответствии с теорией зарождения жизни первый репликатор являлся предком для всего живого.

44

В атмосфере до 3,9 млрд. л.н. присутствовал метан глубинного (не биогенного) происхождения, а позже до 2,7 млрд л.н. уже биогенный метан вместе с углекислым газом выполняли роль парникового газа.

45

pH – водороодный показатель – мера кислотностиводныхрастворов.

46

В 2015 году американский журнал Proceedings of the National Academy of Sciences опубликовал статью, в которой на основании обнаруженного включения углерода в минерале циркон (ZrSiO4) подтверждается, что жизнь на Земле зародилась ~4,1 миллиарда лет назад.

47

Полимеризация – образование сложных веществ из относительно простых (мономеров) с участием катализаторов.

48

Прогенот – представитель предклеточной стадии эволюции жизни.

49

LUCA(S) – Last Ancestral Universal Common State – последнее универсальное предковое состояние- обозначение для разнородной популяции генетических элементов, которые существовавали в сети неорганических ячеек – компартментов. Эта гипотеза о морфологии последнего общего предка предложена выдающимся советским и американским биологом Евгением Куниным в книге «Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции» [9].

50

ЛУКА – LUCA (от англ. Last Universal Common Ancestor) – последний универсальный общий предок. Теорию общего предка предложил Чарльз Дарвин в книге «Происхождение видов» 1859 года.