Лабораторія на молодій планеті
Первинний органічний синтез цілком міг іти в газопиловому протопланетном хмарі на ранніх етапах формування Сонячної системи. Так що новонароджена Земля, ймовірно, вже мала у своєму складі достатню кількість простий органіки.
Є також геологічні свідчення того, що температурний режим Землі з самого початку (вік нашої планети становить 4,5-4,6 млрд років) дозволяв існування води в рідкій фазі. Дегазація надр повинна була проходити досить активно, оскільки потужної кори планета ще не мала. Вулкани створювали первинну атмосферу і гідросферу, постачали хімічно активні речовини. На поверхню випадали метеорити і комети. В геохімічний кругообіг було залучено безліч речовин, які безперервно вступали в реакцію, перетворювалися у нові сполуки, а ті, у свою чергу, реагували один з одним.
Автокатализ – двигун прогресу
Але як все-таки з такої суміші інгредієнтів могла вийти бодай найпримітивніша жива система? Тривалий час пошуки відповіді на це питання багато вчених взагалі вважали безперспективними. Проблема зрушила з мертвої точки тільки на початку 1980-х років, коли до вирішення її підключили теорію систем, що самоорганізуються.
Нехай на одному субстраті йде кілька реакцій. Тоді більш повільні з них стануть затухати і припиняться, тобто будуть витіснені швидкоплинними. Так, вже на самих ранніх стадіях предбиологической еволюції починає діяти природний добір. Перевагу отримують ланцюгові (автокаталитические) реакції, що прискорюються власними продуктами. На наступних рівнях організації – автокаталитических циклах і гиперциклах – процеси також відбираються на ефективність та складність, оскільки по досягненні певного рівня складність системи стає ланцюгової і може зростати.
Слід зауважити, що класична термодинаміка безсила допомогти в питанні про те, як і коли виникла біосфера, і всі ці висновки зроблені вченими в рамках нерівноважної, пригожинской термодинаміки. В цьому контексті життя визначається як процес хімічної самоорганізації на основі автокатализа високомолекулярних сполук вуглецю в нерівноважних умовах, і можна вважати живою первісну середу – калюжу, в якій протікають згадані реакції. Це в буквальному сенсі жива речовина – без істот. Така первинна біосфера – практично ровесниця Землі. У всякому разі, якщо вона молодша нашої планети, то не набагато.
