Возникновение жизни на Земле

В этом смысле микроструктура метеоритов близка не к монолиту чугунной отливки, а к микроструктуре твёрдосплавных инструментов из «победита», изготавливаемых  путём прессования мельчайших гранул при температуре, намного ниже их точки плавления. И твёрдосплавные пластинки, и метеориты, на микроуровне представляют собой губчатую структуру, пронизанную густой сетью капилляров. Это очень важно с точки зрения возможного переноса Жизни через Космос.

Особый интерес  представляют углеродистые хондриты, относящиеся к каменным метеоритам. Кроме железа, они содержат серу, связанную воду и до 5% углерода в  виде различных органических соединений. Это битумообразные вещества, содержащие углеводороды, ароматические и жирные кислоты, серо- и хлорсодержащие органические соединения, углеводы и др.

В хондритах  найдены аминокислоты, присутствующие в земных организмах (глицин, аланин, глутаминовая кислота и др.), а  также аминокислоты, не свойственные им. Например, в метеорите Мурчисон выявлены не используемые земными организмами аминокислоты 2-метилаланин и саркозин. (Интересно, что 2-метилаланин и саркозин также оказались синтезированными в опытах, при которых моделировались условия первобытной Земли).

Микроорганизмы  искали в метеоритах ещё в прошлом  столетии. В 1864 г. вблизи французского селения Оргейль упал крупный  метеорит. Луи Пастер сконструировал специальный зонд для стерильного  извлечения проб из внутренних частей метеорита. Однако посевы на питательные среды дали отрицательный результат - жизнеспособные микроорганизмы не были обнаружены. В 1921 г. В Галипп и Ж. Суфлянд обследовали 21 метеорит различных типов и обнаружили в них как подвижные, так и неподвижные микроорганизмы.

В 1932 г. Ц. Липман провёл исследования внутренних зон метеоритов, тщательно стерелизовав перед этим их поверхности, и выявил в глубине значительное количество бактерий. Были обнаружены бактерии и в железистом хондрите Оргейль, в котором их безуспешно искал Пастер.

В 1961 г. Ф. Сислер выделил из метеорита Муррей несколько  бактерий, которые росли на питательных  средах, но не развивались при введении их в организмы крыс, мышей и  кур. Однако при проверке в 1962 г. М.Н. Бриггсом эти данные не подтвердились.

В 1962 г. Ч. Байриев и С. Мамедов исследовали один из кусков Сихоте-Алинского железного метеорита через 15 лет после его падения и обнаружили бактериальную палочку, сохраняющую жизнеспособность при повышенной температуре.

Таким образом, в метеоритах были найдены жизнеспособные микроорганизмы. Но действительно ли эти микроорганизмы принесены из далёкого космоса? Например, Дж. Бернал предположил, что при вулканических извержениях земная пыль, вместе с содержащимися на ней микробными клетками, может уноситься в межпланетное пространство, встречаться там с метеоритами, прилипать к ним и с ними возвращаться на Землю.

Наконец, не исключено, что микроорганизмы могут проникать  внутрь метеоритов уже после их падения. Чтобы проверить эту возможность, в 1970 г. А.А. Имшенецкий и С.С. Абызов провели эксперименты над образцами горных пород - туфа, пемзы, талька, магнезита, гранита, каменного угля - размером 10?10 см.

Образцы стерилизовались 8-12 часов в муфельной печи при 400-500°С, а затем в автоклаве  при избыточном давлении 1 атм. Часть стерильных образцов помещалась в ящик с влажной почвой, а часть (для контроля) хранилась в лабораторных условиях. Через разные сроки (от 8 дней до 6 месяцев) поверхность каждого образца тщательно стерилизовалась и специальным сверлом отбиралась проба из его центральной части. Посевы проб на питательные среды обнаружили рост микроорганизмов даже тогда, когда образцами являлись такие плотные породы, как туф, гранит и др. В контрольных образцах микробы ни разу не обнаружились.

Таким образом, почвенные микроорганизмы находили способ проникать внутрь исследуемых пород.

Другая серия  экспериментов проводилась с  образцами метеоритов - Сихотэ-Алинского (железный октаэдрит), Чинге (железный атаксит), Кунашак и Саратов (каменные хондриты). В образцах были просверлены вертикальные каналы диаметром до 10 мм, затем образцы подверглись стерилизации и в каналы была внесена почва с чистой культурой бактерий Serratia marcescens. В таком виде образцы были частично погружены в питательную среду. Через 2-15 суток во всех питательных средах, кроме омывающей метеорит Чинге, было зарегистрировано массовое размножение микроорганизмов.

Это показало, что  для микроорганизмов проницаемы не только различные горные породы, но и большинство исследованных  метеоритов. Следовательно, метеориты, приземляющиеся на влажную почву, способны загрязняться почвенной микрофлорой,

из-за чего обнаруженные в них жизнеспособные клетки не могут  служить доводом в пользу метеоритного переноса Жизни.

Если нельзя получить данные о переносе метеоритами жизнеспособных клеток, то не помогут ли они, по крайней мере, узнать, существует ли жизнь в мире, из которого они прилетают? Иначе говоря, не содержат ли метеориты следов мёртвых, ископаемых (фоссилизированных) организмов? Такие исследования были проведены.

В 1961 г. Ж. Клаус  и Б. Надь обнаружили в метеорите  Оргейль так называемые «организованные  элементы», которые, по мнению исследователей, могли являться ископаемыми (фоссилизированными) остатками каких-то биологических  образований. Эти элементы люминесцировали в ультрафиолетовом свете, окрашивались, как и бактерии, оснoвными анилиновыми красителями, давали положительную реакцию по Фёльгену, характерную для ДНК. Исследователи предполагали, что это остатки микроорганизмов внеземного происхождения.

Впоследствии такие исследования были продолжены. В метеоритах, найденных в Советском Союзе (Мигеи, Старое Борискино, Саратов) и за рубежом (Ивуна, Але, Беккевельд, Топк) были обнаружены сходные образования размером от 4 до 30 мкм. В метеоритах Оргейль и Ивуна количество таких включений достигало 1700 мг. По поводу происхождения этих образований высказывались серьёзные сомнения. В 1970 г. Г.П. Вдовыкин показал, что некоторые «организованные элементы» представляют собой минеральные образования.

Таким образом, результаты исследований метеоритов не подтвердили и не опровергли возможности существования Жизни вне Земли. Они также не противоречат и не дают весомого подтверждения предположению о переносе метеоритами Жизни из иных миров на Землю.

Другая группа фактов связана с единством биохимии земных организмов.

Предположим, что  какая-то частичка космической пыли или метеорит принесли в земной Океан  клетку прокариотической  водоросли. Могло бы это дать старт устойчивой биологической эволюции? Возможно. Но сомнительно. Вероятнее, что за первым этапом быстрого размножения последовало бы исчерпание питательных веществ, отравление среды продуктами собственной жизнедеятельности - что мы часто наблюдаем при «цветении воды» в изолированных водоёмах - и гибель клеток.

Дело даже не в том, что обязательно погибли бы все до одной клетки. На периферии очага жизни, вероятно, сохранились бы немногочисленные клетки, позволяющие жизни «теплиться» далее. Но не смогло бы образоваться такое количество продуктов фотосинтеза, чтобы его можно было найти почти через четыре миллиарда лет, как они найдены, например, в разрезе Исуа (Западная Гренландия) в виде отложений нефтеподобного вещества.

Чтобы на Земле  возникли значительные массы продуктов  фотосинтеза, оставившие весомые отложения  нефтеподобного вещества, должна была сформироваться устойчивая экосистема с замкнутым круговоротом наиболее критичных веществ (фосфора, азота, серы и др.). К этому времени (3,69-3,83 млрд. лет назад) в Океане уже должны были существовать, вероятно, не менее 3-4-х типов клеток, по характеру биохимических процессов напоминающих фотосинтезирующие водоросли, хемотрофов и животных.

Если бы в  Океан был занесен только один тип клеток, от которого все остальные  типы (родоначальники будущих крупных  таксонов) произошли значительно позже, то, соответственно, и  обнаруженное нефтеподобное вещество датировалось бы более поздней отметкой, а не появилось бы практически сразу за возникновением на Земле необходимых для жизни условий.

Но этого  мало! Если предположить, что на Землю  могли быть случайно занесены метеоритом несколько типов клеток, создавших устойчивый замкнутый круговорот веществ, то метеорит должен был содержать не 3-4 вида клеток, а хотя бы втрое больше, чтобы в этой случайной выборке обязательно присутствовали все необходимые типы. При этом все виды должны были бы иметь одинаковую биохимию, у них должны были бы совпадать и хиральности молекул, и наборы аминокислот, и т.д.

Если клетки случайно попали к нам из мира, где  существовали разные ветви жизни (разные варианты биохимии), то невозможно, чтобы десяток принесенных метеоритами видов клеток случайно имел одинаковую биохимию. В случайной выборке обязательно должны были бы присутствовать клетки, относящиеся к иным ветвям Жизни, с иной биохимией.

Да, отдельные  типы клеток с иной биохимией не могли идеально включиться в круговорот веществ. Но это не значит, что они должны были полностью погибнуть. Часть рассеянных по Океану клеток имела возможность продолжить существование. В таком случае они, вероятно, были бы обнаружены, как в метеорите Мурчисон выявлены не используемые земными организмами аминокислоты 2-метилаланин и саркозин.

То, что клетки с иной биохимией до сих пор  не найдены, косвенно свидетельствует  против случайного занесения Жизни  на Землю с помощью метеоритов. Во всяком случае, против занесения её с планеты, имеющей формы Жизни с разной биохимией.

Пытаясь разобраться  в филогении прокариот, палеоботаники отмечают, что у них свободно сочетаются многие признаки. Поэтому система прокариот, по выражению Г.А. Заварзина, приобретает характер многомерной решётки. Узлы решётки отвечают таксонам, каждый из которых характеризуется определённым сочетанием признаков. Из-за того, что некоторые сочетания запрещены, в решётке образуются пробелы. Но остающиеся участки решётки не образуют структуру, которую можно было бы интерпретировать как филогенетическое дерево. Построение системы прокариот на филогенетической основе Г.А. Заварзин считает принципиально невозможным». Такая ситуация заставляет задуматься - не потому ли стало невозможным построение филогенетического древа прокариот, что на Земле в начале биологической эволюции одновременно появились не единицы, а десятки (или сотни?) видов прокариотических клеток с одинаковой биохимией?! Не потому ли мы не видим их филогенетического родства, что эволюционные пути прокариот разошлись задолго до их прибытия на Землю? Если такое предположение справедливо, то разговоры о случайном занесении Жизни на Землю можно полностью прекратить - слишком уж невероятно случайное падение на Землю с метеоритами десятков видов живых клеток с одинаковой биохимией!

В случае если Жизнь переносится  в наиболее примитивных формах, эволюция получает максимальный простор. Появляется возможность наиболее разнообразного, оригинального и безудержного развития. Единственное сохраняющееся ограничение для всей эволюции - единый, общий вариант биохимии. Если инопланетяне, действительно, занесли клетки с одним типом биохимии, то они тем самым избавили Землю от хорошо знакомых им, надо думать, проблем, связанных с несовместимостью разных ветвей жизни. Скорее всего, они выбрали для переноса клетки именно с такой биохимией, какой обладали в то время сами.

3. Теория  Ю. А. Колясникова

На сегодня  очевидно, что рождение Жизни могло  произойти только в жидкой воде. Однако ни один исследователь не обратился к этому универсальному растворителю как к возможному, и, быть может, основному участнику кодирования белков в ДНК, а тем более как к главному дирижеру буквально всех процессов в нашем организме. Скорее всего, гипнотизирующая простота химического состава воды не давала даже повода к такой мысли. Но, исключив воду из рассмотрения возможных претендентов на матрицу синтеза предбиологической органики, исследователи за сорок лет безуспешных поисков были вынуждены обратиться к очень популярным ныне среди космобиохимиков идеям внеземного происхождения жизни и направленной панспермии.

Однако при таком простом  составе структура аномальной по всем свойствам воды настолько сложна, что не поддается всем самым современным  методам исследования.

В 1990 году Ю. А. Колясников предложил оригинальную политетрамерную модель структуры воды, в которой роль молекул играют не Н₂О, а сверхсжатые водные тетрамеры Н₈О₄, соразмерные кремнекислородным тетраэдрам - элементарным “кирпичикам” литосферы.

Важным элементом модели является обнаруженная графически рацемичность воды, то есть наличие в ней зеркально-симметричных, по распределению внутренних Н- связей, тетрамеров. А как полагали еще П. Кюри и В. И. Вернадский, правизна - левизна живого вещества есть следствие диссиметрии среды, в данном случае - воды. Кроме того, в живом веществе, вода находится в связанном состоянии, когда тетрамеры «развязываются», образуя, правые и левые спиральные цепочки, в которых в связи с дипольностью молекул может быть записана некая информация.

Попробуем представить, что  происходило на Земле 4 млрд. лет  назад.

Сейчас наука возвращается к взглядам Р. Декарта об изначально горячей Земле. Именно с таких  позиций пытались представить возникновение  Жизни, или биопоэз, Дж. Холдейн, А. И. Опарин, Дж. Бернал и другие, но без конкретного сценария образования самого первородного океана.

В своей теории (или сценарии), автор пытается восполнить этот пробел.

По мере остывания планеты  ее плотный облачный покров, подобный венерианскому, опускался все ниже и ниже. Из облаков проливались горячие ливни, но поначалу они выкипали на лету. Наконец дождевые капли стали достигать поверхности, но они падали и тут же вскипали. Это продолжалось достаточно долго, вплоть до того момента, когда одна из них не выкипела целиком, упав, следовательно, на максимально охлажденную точку горячей протокоры, с которой и начался стремительный рост гидросферы. В составе тонкой пленки первородного бульона имелись все нужные для синтеза предбиологической органики компоненты, хотя сама вода была тогда в дефиците.