Биологияның дүниеге келуі: тіршіліктің пайда болуы

ЖЕР ШАРЫ ЖӘНЕ ОНЫҢ ЖАСЫ. Осы кезеңге дейінгі уақыт арал ығын алар болсақ, тіршіліктің бары күмәнсіз деп біз бір ғана планетаны мойындай аламыз: ол біздің әлем. Біздің түсінігіміз бойынша, тіршіліктің ең негізгі көзі мен оны қамтамасыз етіп отыратын жағдай — Жер шары мен ондағы су екендігі баршаға түсінікті. Әрине, ең бірінші туатын сұрақ: әлем және оның бір бөлігі болып табылатын Жер шары қалай пайда болды? Жер шары қашан және қалай пайда болды? Бүгінгі таңда, әлемнің пайда болуы туралы ең кең танылған космологиялық теориялардың бірі—үлкен табиғи жарылыс теориясы. Жарылыс теориясы бойын- ша, алғашқыда Әлемдегі заттардың барлығы, сал ыстырмал ы түрде алғанда шағын көлемді, шектеулі кеңістіктің ішінде болған. Метеор деуге болатын бұл «бастапқы аспан денесі» орасан зор жарылыстың нәтижесінде өте күшті қарқындылықпен кеңейе бастады. Жарылыс барысында әлемдегі температура бірден көтеріліп, 15 млрд (15 х Ю9) К жетті (Кельвин температурасы дәрежелік белгімен көрсетілмейді). Ал жарылыстан кейін Жердегі температураның орташа көрсеткіші бірте-бірте төмендей бастады. Температураның төмендеуі планеталар мен жұлдыздардың түзілуіне мүмкіндік берді. Ежелгі кезеңдегі Жер шарының құрылысы өте қарапайым болған. Ол орасан зор жарылыс кезінде түзілген сутегі, гелий және біршама литий (периодтық кестедегі ең кішкентай және де ең қарапайым үш эле- мент) элементтерінен тұрған. Ал қалған химиялық элементтер мынадай үш түрлі жолмен пайда болды деп саналады: (1) әдетте жұлдыздарға тән болып табылатын термоядролық реакциялар арқылы, (2) жұлдыздардың жарылуы барысында және (3) жұлдыздардан тыс, космостық сәулелердін әсерінен, галактиканың (барлық жұлдыздар кеңістігі) пайда болуы салдарынан. Элементтердің жұлдыздарда пайда болуына алып келетін үдерістер тек химия мамандарында ғана емес, астрофизи- ка ғалымдарында да қызығушылық тудыруда. Біздің мақсатымыз — биология л ы қ жағынан алғанда маңызды изотоптарға тоқталу. Көміртегі, оттегі, азот, фосфор және күкірт сияқты атомдардың ядрола- ры ерекше тұрақты болып табылады. Аталған элементтер Жер шарындағы ең алғаш пайда болған жұлдыздардың ядролық реакцияларынан туған (1.2-кес- те). Ең алғаш туындаған бірінші қатарлы жұлдыздардың көпшілігі, алып жұлдыздардың жарылысынан жойылып, олардың қалдықтарынан Күн мен күн жүйесі сияқты екінші қатарлы жұлдыздар қайта түзілді.

Тұрақсыз ядролардың ыдырауы негізінде жасалынатын, хронологиялық мерзімді радиоактивтік жолмен анықтау әдісі бойынша Жер шарының жа- сы (және күн жүйесіндегі қалған планеталардың жасы) 4-5 млрд. жылды құрайды (4,3 х Ю9-5,3 х 109дейінгі уақыт аралығы). Ежелгі Жер шарындағы атмосфераның бүгінгі таңдағы атмосферадан айырмашылығы өте үлкен, оның қазіргі кұрамы қалыптасқанға дейін бірнеше өзгешеліктерге ұшыраған. Жердің шығу тегіне байланысты теорияларға сәйкес, ең негізгі айырмашылық ретінде ежелгі атмосфераның құрамында оттегінің болмауын немесе өте аз мөлшерде кездескендігін атауға болады (1.3-сурет). Ежелгі Жер шарын Күннің ультракүлгін толқындары сәулелендірген, себебі ол уақытта атмосфера- да ультракүлгін толқындарды бөгейтін озон қабаты (О3) болмаған. Аталған жағдайлардың ықпалынан қарапайым биомолекулаларды тудырған химиялық реакциялар пайда болды. Ежелгі Жер шарындағы атмосферада НН3, Н25, СО, С 0 2, СН4, ІЧ2, Н2 мен қатар, сұйық және бу түріндегі Н20 кездескен деп саналады.

Алайда, түбінде биомолекулалардың тууына алып келген бұл қосылыстардың сандық мөлшері туралы ортақ тұжырым жоқ. Тіршіліктің пайда болуына қатысты алғашқы теориялардың көпшілігі, көміртегінің көзі ретінде СН4 газын қарастырды, бірақ соңғы зерттеулердің нәтижесі бойынша, С 0 2 айтарлықтай мөлшері ат- мосферада 3.8 млрд. (3.8 х Ю9) жыл бұрын пайда болды деп есептеледі. Бұл корытынды геологиялық дәйектерге негізделген: ең ежелгі тау жыныста- ры 3.8 млрд. жыл бұрын түзіле бастаған және олар карбонат тектес, яғни С 0 2 қосылысынан пайда болатын тау кендері қатарына жатқан. Кез келген ежелгі ЫН3барлығы мұхиттарда еріп, түрінде атмосферада жинала бастаған. Ал атмосферадағы Щ ақуыздар мен нуклеин қышқылдарының түзілуіне қажет болып табылатын азот көзі ретінде болды.