Древо познания - страница 8
Рис 8 Схематическое изображение последовательных превращений звезды при ее образовании примерно за 8 миллиардов лет расходуется в термоядерных реакциях. Когда весь сконденсированный водород израсходуется, главная последовательность завершается рядом весьма драматических трансформаций. Сначала звезда превращается в красного гиганта, затем — в пульсирующую звезду, и наконец — в сверхновую, взрываясь в чудовищном космическом «апчхи!», при котором образуются тяжелые элементы. Вещество, оставшееся в центре звезды, коллапсирует в звезду меньших размеров, отличающуюся необычайно высокой плотностью. Такую звезду называют белым карликом.
Наше Солнце находится на полпути в главной последовательности. По оценкам, оно будет светить в течение еще по крайней мере 3 миллиардов лет, прежде чем израсходует свой запас водорода. В ходе описанных выше превращений звезды вокруг нее неоднократно образуется вращающееся кольцо, состоящее из вещества, которое звезда притягивает из межзвездного пространства. Это кольцо начинает зависеть от тех превращений которые претерпевает звезда. Земля и другие планеты солнечной системы образовались именно таким образом; по-видимому, они возникли из остатков сверхновой, поскольку содержат много атомов тяжелых элементов.
По мнению геофизиков, возраст Земли достигает по крайней мере 5 миллиардов лет, а ее история — этс цепь непрерывных превращений. Если бы мы посетили Землю 4 миллиарда лет назад и прогулялись по ее поверхности, то обнаружили бы атмосферу, состоящую из метана, аммиака, водорода, гелия, т. е. весьма далекую от той, которую Земля имеет в наше время
Атмосфера была бы заведомо иной еще и потому, что, помимо прочего, она постоянно подвергалась интенсивному воздействию ультрафиолетовых лучей, гамма-излучения и электрических разрядов, бомбардировке метеоритами, сотрясалась от вулканических извержений. Все эти энергетические воздействия приводили к появлению на первобытной Земле и в ее атмосфере огромного разнообразия молекулярных форм. Если на заре истории звезды существовала фундаментальная молекулярная гомогенность, то после образования планет в результате постоянно происходивших химических процессов возникло множество разнообразных сортов молекул, как в атмосфере, так и на поверхности Земли.
Однако во всей сложной и непрерывной истории молекулярных трансформаций для нас особый интерес представляет момент накопления и увеличения разнообразия молекул, образованных углеродными цепями, или органических молекул. Так как атомы углерода обладают способностью, самостоятельно или в комбинации с атомами других элементов, образовывать неограниченное число цепей любой длины и состава, разветвленные, линейные или скрученные, возможное морфологическое и химическое разнообразие органических молекул в принципе бесконечно. И именно это морфологическое и химическое разнообразие органических молекул делает возможным существование живых существ, допуская бесконечное разнообразие реакций между молекулами в процессах, порождающих жизнь. К этому мы еще вернемся в дальнейшем. А пока что ограничимся утверждением, что на первобытной Земле любой мог бы наблюдать абиогенное (т. е. без участия живых организмов) производство органических молекул в атмосфере и в морях, где, как в гигантских котлах, непрерывно бурлили молекулярные реакции. На рис. 9 предпринята попытка наглядно представить возникавшее разнообразие: молекула воды включает лишь малое число химических связей по сравнению с органическими молекулами.
Возникновение живых существ
Когда трансформация молекул в морях первобытной Земли достигла этой стадии, стало возможным образование молекулярно-реакционных систем. Иначе говоря, потенциальная диверсификация и пластичность семейства органических молекул сделали возможным формирование сетей молекулярных реакций, которые воспроизводят молекулы тех же типов, которые в них участвуют, и в то же время устанавливают границы того пространства, в котором молекулы формируются. Такими молекулярными сетями и взаимодействиями, которые воспроизводят себя и устанавливают свои же собственные пределы, являются, как мы увидим в дальнейшем, живые организмы.