Восстановительный характер первичной земной атмосферы

Условия, некогда существовавшие на еще безжизненной Земле, во многом отличались от современных. Это касается прежде всего состава первичной земной атмосферы. В.И. Вернадский (1926) впервые указал, что подавляющая масса газов, образующих земную атмосферу, имеет биогенное происхождение. На первых порах в атмосфере Земли отсутствовал свободный кислород, что обеспечивало беспрепятственный доступ к земной поверхности ультрафиолетового излучения. В сравнении с современными условиями это создавало гораздо большие возможности для разнообразных фотохимических процессов. Нынешние атмосфера, верхняя часть почвы и вся гидросфера богаты свободным кислородом и густо населены микроорганизмами. Последние, потребляя органические вещества внешней среды, исключают возможность их длительной эволюции. Поэтому при решении проблемы возникновения жизни задача исследователей состоит в том, чтобы попытаться воссоздать в лаборатории те условия, которые должны были существовать на первичной Земле. Экспериментальные исследования в этом направлении уже дали ценный материал по абиогенному синтезу ряда биологически важных соединений.

Для формирования теории возникновения жизни на Земле особое значение имело предположение Опарина о том, что первичная земная атмосфера находилась в восстановленном состоянии, и что на определенном этапе ее развития она должна была содержать наряду с газообразным водородом и парами воды соединения углерода (в виде метана и циана) и азота (в виде аммиака). На эту мысль его натолкнула гипотеза Д.И. Менделеева о неорганическом происхождении нефти, а также обнаружение метана в атмосфере больших планет. Основываясь на новейших астрономических данных и изучении метеоритов, Г. Юри (1952) также пришел к выводу, что первичная атмосфера Земли вследствие значительного содержания в ней водорода носила восстановительный характер. Опарин и Юри полагают, что с течением времени состав атмосферы постепенно изменился: в ней возросло содержание кислорода, и она приобрела окислительный характер.

По мнению голландского геолога М. Руттена (1962), кислород в атмосфере Земли начал появляться около двух миллиардов лет тому назад, но только за миллиард лет до настоящего времени создалась современная окислительная атмосфера. Между этими рубежами лежал, по его мнению, переходный период, когда атмосфера Земли постепенно обогащалась свободным кислородом в результате возникновения начальных форм жизни. К. Саган (1961) считает, что признаки окислительной атмосферы появились значительно раньше.

Современные астрономические данные и изучение метеоритов показывают, что на последних этапах эволюции солнечной системы большинство ее тел характеризовалось восстановительной бескислородной атмосферой, наличием свободной воды, щелочным или нейтральным pH среды, умеренной температурой и сравнительно высокой концентрацией органических веществ. По мнению Дж. Оро (1965), образование органических соединений во Вселенной происходило в результате воздействия тепловой энергии, энергии ионизирующего и ультрафиолетового излучений, а также электрических разрядов. Первичным источником этих форм энергии служат термоядерные процессы, протекающие в недрах звезд. В абиотическом образовании простых органических соединений, имеющих биохимическое значение, принимали, по‑видимому, участие следующие источники и механизмы: во‑первых, радикалы (в случае синтеза предшественников альфа‑аминокислот); во‑вторых, активно протекающая в щелочной среде реакция альдольной конденсации простых альдегидов; в‑третьих, активно протекающая в щелочной среде конденсация цианистого водорода и других нитрилов и последующий синтез пуринов, пиримидинов и других гетероциклических соединений. При этом, по‑видимому, также имели место каталитические процессы и использовались другие внутренние источники энергии.