6.4. Центральный вопрос никого не волнует
Под давлением ментального вакууума в области происхождения жизни научный мир склоннен развлекаться кажущимися на первый взгляд научными идеями о возможности происхождения неуглеродной жизни на основе кремния, фосфора, бора, серы или любого другого элемента, способного образовывать структурно-сложные соединения. Происхождение жизни, мол, объяснить мы пока не можем, а вот эти вопросы обсуждать вполне можем, что в философии принято называть подменой понятий. Далее под влиянием этого ментального вакуума, фантазируют на тему того, что могло бы играть роль "кислорода", а что "водорода" для этой иной неуглеродной жизни. Всё это вызвано лишь неспособностью создать хоть сколько-нибудь правдоподобный сценарий происхождения углеродной жизни, основанный не на фантазии, не на чуде вероятной невероятности, а на процессах, вероятность которых может быть оценена с точки зрения конкретных химических взаимодействий, коррелирующих с тем, что сегодня науке известно об обмене веществ биологических объектов.
При всём разнообразии веществ, которые были обнаружены в межзвёздной среде, 84 связаны с углеродом и лишь 8 с кремнием, причём из этих 8 соединений 4 включают углерод. Примерное соотношение космического углерода к кремнию - 10:1 (http://www.faqs.org/faqs/astronomy/faq/part6/section-16.html). Это указывает на невозможность сколь-нибудь осмысленных рассуждений о кремний-углеродном варианте биохимии. И это притом, что кремний по своим химическим свойствам более всех элементов сходен с углеродом. На сегодняшний день известных науке неорганических соединений насчитывается порядка 100 тысяч, в то время как органических - более 8 миллионов при том, что каждый год открывается ещё порядка 300 тысяч соединений углерода (https://books.google.com/books?id=omHazQW2CDYC&pg=PA261#v=onepage&q&f=false).
Если рассмотреть состав предбиологической атмосферы Земли, то с позиций "углеродного шовинизма" существуют три потенциальных источника возникновения углеродной жизни. Это - метан, окись углерода и двуокись углерода. Метан - первый член гомологического ряда насыщенных углеводородов, наиболее устойчив к химическим воздействиям. Подобно другим алканам вступает в реакции радикального замещения, преимущественно в присутствии катализаторов и при температурах 800-1500 °C, но обладает в сравнении с другими алканами меньшей реакционной способностью, что не очень соответствует качествам persona grata родоначальника жизненных процессов. В окиси углерода углеродный и кислородный атомы связаны тройной связью, благодаря наличию которой молекула CO весьма прочна, она слабо поляризована.
В двуокиси углерода углерод четырёхвалентен, как и во всём многообразии известных органических соединений углерода биологического происхождения. С позиций преимущественно солнечного волнового поступления энергии к поверхности Земли никаких идей, кроме идеи взаимодействия двуокиси углерода с водой в голову придти не может. Тем более, что по своим химическим свойствам двуокись углерода относится к кислотным оксидам и тяготеет к соединению с водой с образованием угольной кислоты. Единственное, что правильно отмечается искателями секретов происхождения жизни, является интуитивная уверенность в особой роли воды. Не имея представлений о конкретной биохимической роли воды в зарождении жизни на Земле, её для чего-то ищут на Луне, Марсе и даже на предполагаемых планетах, расположенных за семь тысяч триллионов километров от Земли (http://cursorinfo.co.il/nasa-nashli-ogromnye-zapasy-vody-na-odnoj-iz-ekzoplanet/), полагая, что вода как-то связана с феноменом жизни. Ниже я расскажу о роли воды в разработанном мною сценарии происхождения жизни, но нужно понимать, что наличие где-то в космосе воды является необходимым, но вовсе недостаточным условием наличия жизни. А поиски воды проводятся именно с подтекстом возможного существования жизни на планетах, на которых обнаружено наличие воды.
Трудно сомневаться в том, что одним из первых шагов в направлении возникновения биоорганических молекул на Земле явилось появление фотосинтеза, в суммарной реакции которого шесть молекул углекислого газа взаимодействуют с шестью молекулами воды с образованием одной молекулы глюкозы и шести молекул кислорода. Только лишь фотосинтезу мы обязаны своим происхождением и возможностью дышать кислородом. Я ещё раз хотел бы напомнить о том, что стало бы с Землёй, если бы на земле не зародились организмы, способные оттягивать на себя энергию Солнца и трансформирующие её в себе подобные организмы. Средняя энергия которая поступает на всю поверхность Земли в единицах в 10 в двадцатой степени кал/год составляет для УФ излучения с длиной волны < 1500 ангстрем 13, а для 2000 анстрем - 4.5. Радиоактивный распад в наше время оценивается величиной 0.3 единицы (2.6 миллиарда лет назад эта величина составляла 1.2 единицы). От падения метеоритов, ударов молний и вулканов Земля получает 0.14 единиц энергии. Таким образом, Земля получает от Солнца энергию в 103 раза большую, чем от всех остальных источников энергии.
С точки зрения возможности утилизации энергии для биосферного роста подходящей могла быть только лишь энергия излучения солнца. Понятно, что энергия от падения метеоритов и извержения вулканов для этой цели никак не подходит. Таким образом, фотосинтез был единственным механизмом, способным подготовить фундамент для существующего многообразия живых существ на Земле и продолжает питать всё живое на Земле энергией солнечного излучения. Фотосинтез происходит с помощью хлорофиллов, в которых есть своего рода "атомная антенна", принимающая энергию Солнца, и почему-то обязательный атом магния, хелатированный с помощью атомов азота четырёх тетрапиррольных колец.
Различают три вида фотосинтеза, первичным из которых по всей вероятности является т.н. С3-фотосинтез, основанный на фиксации углекислоты из воздуха. Брутто-реакцию фотосинтеза можно назвать очень просто: восстановлением углерода двуокиси углерода атмосферы с помощью водородных атомов воды. Иными словами, при посредстве хлорофиллов и реакции фотосинтеза энергия излучения Солнца стала использоваться для восстановления углерода CO2. По существу большая часть многообразие органических веществ биосферы представляет собой продукты переработки материнского вещества биоферы - глюкозы C6H12O6, то есть органические вещества биосферы представляют собой продукты восстановления углерода углекислого газа.
Веществами, содержащими предельно восстановленный углерод, являются углеводороды, за ними идёт огромное многообразией полиизопреноидных соединений, затем - высокомолекулярные спирты и жирные кислоты... Глюкоза, синтезируемая растениями, частично превращается в растительную ткань, состоящую из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. После целлюлозы лигнин является самым распространённым органическим полимерным веществом на Земле. В древесине хвойных пород содержится 23-38% лигнина. Суммарные формулы, которые приписываются лигнину: C9H10O2, C10H12O3, C11H14O4. Из этих формул видно, что лигнин содержит более восстановленные, соответственно, менее окисленные формы углерода в сравнению с глюкозой. Вот почему до возникновения ядерной и солнечной энергетики дрова, нефть и газ служили и продолжают служить источниками энергии в процессе сжигания (окисления) этих веществ.
Так вот, точно так же феномен жизни заключается в обратном процессе - в окислении восстановленных углеродов органических веществ в двуокись углерода с поглощением энергии, использующейся в живом организме для широкого спектра конструктивных синтезов, позволяющих поддерживать активный процесс окисления углерода и воспроизводство живых организмов, без которого жизнь была бы немыслимой. Таким образом на Земле и поддерживается основная часть круговорота углерода: восстановление путём фотосинтеза и окисление живыми организмами с целью извлечения поглощённой в процессе фотосинтеза энергии солнечного излучения. Свойством переносчика выделившейся живыми организмами энергии Солнца для поддержания космического многообразия метаболитических процессов Природа наделила аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ), которая почему-то не синтезируется живыми организмами в отсутствие магния.
Без магния не происходит фотосинтез, без магния не синтезируется АТФ. Не без кальция, который является ближайшим родственником магния. А ведь содержание кальция в земной коре в два раза больше содержания магния. Соединения магния и кальция встречаются во всех живых организмах без исключения. Но почему-то биохимическая, биосферная роль этих чрезвычайно близких по химическим свойствам элементов кардинально различна. Магний участвует во всех без исключения энергетических процессах в живых клетках, магний - это динамика. А кальций - это статика. Так, гидроксиапатит кальция составляет основу костной ткани позвоночных, из карбоната кальция CaCO3 состоят раковины и панцири многих беспозвоночных, яичная скорлупа и др.
Такое удивительное "разделение труда" химически очень близких элементов почему-то не сильно удивляет специалистов, пытающихся понять, как произошла жизнь на Земле. Апологетам биополимерного подхода к вопросу происхождения жизни опускаться до неорганических элементов не позволяет научно-религиозный фундамент их мыслительной активности. Вопрос о том, почему исключительно только магний, а не кальций, стронций, барий или бериллий облигатно участвует, как в процессах усвоения энергии Солнца, так и в процессах использования усвоенной солнечной энергии для жизнедеятельности всех живущих на Земле организмов, этот по существу центральный вопрос функционирования биосферы Земли почему-то никого особенно не волнует. Признанного научного объяснения этого феномена в настоящее время почему-то не существует.
При всём разнообразии веществ, которые были обнаружены в межзвёздной среде, 84 связаны с углеродом и лишь 8 с кремнием, причём из этих 8 соединений 4 включают углерод. Примерное соотношение космического углерода к кремнию - 10:1 (http://www.faqs.org/faqs/astronomy/faq/part6/section-16.html). Это указывает на невозможность сколь-нибудь осмысленных рассуждений о кремний-углеродном варианте биохимии. И это притом, что кремний по своим химическим свойствам более всех элементов сходен с углеродом. На сегодняшний день известных науке неорганических соединений насчитывается порядка 100 тысяч, в то время как органических - более 8 миллионов при том, что каждый год открывается ещё порядка 300 тысяч соединений углерода (https://books.google.com/books?id=omHazQW2CDYC&pg=PA261#v=onepage&q&f=false).
Если рассмотреть состав предбиологической атмосферы Земли, то с позиций "углеродного шовинизма" существуют три потенциальных источника возникновения углеродной жизни. Это - метан, окись углерода и двуокись углерода. Метан - первый член гомологического ряда насыщенных углеводородов, наиболее устойчив к химическим воздействиям. Подобно другим алканам вступает в реакции радикального замещения, преимущественно в присутствии катализаторов и при температурах 800-1500 °C, но обладает в сравнении с другими алканами меньшей реакционной способностью, что не очень соответствует качествам persona grata родоначальника жизненных процессов. В окиси углерода углеродный и кислородный атомы связаны тройной связью, благодаря наличию которой молекула CO весьма прочна, она слабо поляризована.
В двуокиси углерода углерод четырёхвалентен, как и во всём многообразии известных органических соединений углерода биологического происхождения. С позиций преимущественно солнечного волнового поступления энергии к поверхности Земли никаких идей, кроме идеи взаимодействия двуокиси углерода с водой в голову придти не может. Тем более, что по своим химическим свойствам двуокись углерода относится к кислотным оксидам и тяготеет к соединению с водой с образованием угольной кислоты. Единственное, что правильно отмечается искателями секретов происхождения жизни, является интуитивная уверенность в особой роли воды. Не имея представлений о конкретной биохимической роли воды в зарождении жизни на Земле, её для чего-то ищут на Луне, Марсе и даже на предполагаемых планетах, расположенных за семь тысяч триллионов километров от Земли (http://cursorinfo.co.il/nasa-nashli-ogromnye-zapasy-vody-na-odnoj-iz-ekzoplanet/), полагая, что вода как-то связана с феноменом жизни. Ниже я расскажу о роли воды в разработанном мною сценарии происхождения жизни, но нужно понимать, что наличие где-то в космосе воды является необходимым, но вовсе недостаточным условием наличия жизни. А поиски воды проводятся именно с подтекстом возможного существования жизни на планетах, на которых обнаружено наличие воды.
Трудно сомневаться в том, что одним из первых шагов в направлении возникновения биоорганических молекул на Земле явилось появление фотосинтеза, в суммарной реакции которого шесть молекул углекислого газа взаимодействуют с шестью молекулами воды с образованием одной молекулы глюкозы и шести молекул кислорода. Только лишь фотосинтезу мы обязаны своим происхождением и возможностью дышать кислородом. Я ещё раз хотел бы напомнить о том, что стало бы с Землёй, если бы на земле не зародились организмы, способные оттягивать на себя энергию Солнца и трансформирующие её в себе подобные организмы. Средняя энергия которая поступает на всю поверхность Земли в единицах в 10 в двадцатой степени кал/год составляет для УФ излучения с длиной волны < 1500 ангстрем 13, а для 2000 анстрем - 4.5. Радиоактивный распад в наше время оценивается величиной 0.3 единицы (2.6 миллиарда лет назад эта величина составляла 1.2 единицы). От падения метеоритов, ударов молний и вулканов Земля получает 0.14 единиц энергии. Таким образом, Земля получает от Солнца энергию в 103 раза большую, чем от всех остальных источников энергии.
С точки зрения возможности утилизации энергии для биосферного роста подходящей могла быть только лишь энергия излучения солнца. Понятно, что энергия от падения метеоритов и извержения вулканов для этой цели никак не подходит. Таким образом, фотосинтез был единственным механизмом, способным подготовить фундамент для существующего многообразия живых существ на Земле и продолжает питать всё живое на Земле энергией солнечного излучения. Фотосинтез происходит с помощью хлорофиллов, в которых есть своего рода "атомная антенна", принимающая энергию Солнца, и почему-то обязательный атом магния, хелатированный с помощью атомов азота четырёх тетрапиррольных колец.
Различают три вида фотосинтеза, первичным из которых по всей вероятности является т.н. С3-фотосинтез, основанный на фиксации углекислоты из воздуха. Брутто-реакцию фотосинтеза можно назвать очень просто: восстановлением углерода двуокиси углерода атмосферы с помощью водородных атомов воды. Иными словами, при посредстве хлорофиллов и реакции фотосинтеза энергия излучения Солнца стала использоваться для восстановления углерода CO2. По существу большая часть многообразие органических веществ биосферы представляет собой продукты переработки материнского вещества биоферы - глюкозы C6H12O6, то есть органические вещества биосферы представляют собой продукты восстановления углерода углекислого газа.
Веществами, содержащими предельно восстановленный углерод, являются углеводороды, за ними идёт огромное многообразией полиизопреноидных соединений, затем - высокомолекулярные спирты и жирные кислоты... Глюкоза, синтезируемая растениями, частично превращается в растительную ткань, состоящую из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. После целлюлозы лигнин является самым распространённым органическим полимерным веществом на Земле. В древесине хвойных пород содержится 23-38% лигнина. Суммарные формулы, которые приписываются лигнину: C9H10O2, C10H12O3, C11H14O4. Из этих формул видно, что лигнин содержит более восстановленные, соответственно, менее окисленные формы углерода в сравнению с глюкозой. Вот почему до возникновения ядерной и солнечной энергетики дрова, нефть и газ служили и продолжают служить источниками энергии в процессе сжигания (окисления) этих веществ.
Так вот, точно так же феномен жизни заключается в обратном процессе - в окислении восстановленных углеродов органических веществ в двуокись углерода с поглощением энергии, использующейся в живом организме для широкого спектра конструктивных синтезов, позволяющих поддерживать активный процесс окисления углерода и воспроизводство живых организмов, без которого жизнь была бы немыслимой. Таким образом на Земле и поддерживается основная часть круговорота углерода: восстановление путём фотосинтеза и окисление живыми организмами с целью извлечения поглощённой в процессе фотосинтеза энергии солнечного излучения. Свойством переносчика выделившейся живыми организмами энергии Солнца для поддержания космического многообразия метаболитических процессов Природа наделила аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ), которая почему-то не синтезируется живыми организмами в отсутствие магния.
Без магния не происходит фотосинтез, без магния не синтезируется АТФ. Не без кальция, который является ближайшим родственником магния. А ведь содержание кальция в земной коре в два раза больше содержания магния. Соединения магния и кальция встречаются во всех живых организмах без исключения. Но почему-то биохимическая, биосферная роль этих чрезвычайно близких по химическим свойствам элементов кардинально различна. Магний участвует во всех без исключения энергетических процессах в живых клетках, магний - это динамика. А кальций - это статика. Так, гидроксиапатит кальция составляет основу костной ткани позвоночных, из карбоната кальция CaCO3 состоят раковины и панцири многих беспозвоночных, яичная скорлупа и др.
Такое удивительное "разделение труда" химически очень близких элементов почему-то не сильно удивляет специалистов, пытающихся понять, как произошла жизнь на Земле. Апологетам биополимерного подхода к вопросу происхождения жизни опускаться до неорганических элементов не позволяет научно-религиозный фундамент их мыслительной активности. Вопрос о том, почему исключительно только магний, а не кальций, стронций, барий или бериллий облигатно участвует, как в процессах усвоения энергии Солнца, так и в процессах использования усвоенной солнечной энергии для жизнедеятельности всех живущих на Земле организмов, этот по существу центральный вопрос функционирования биосферы Земли почему-то никого особенно не волнует. Признанного научного объяснения этого феномена в настоящее время почему-то не существует.