Условия возникновения жизни

Что же надо, чтобы объяснить возникновение жизни с позиций физики и химии, какие нужны условия для появления живого из неживого? Считается, что требуются четыре основных условия:

- наличие определенных химических веществ,

- наличие источника энергии,

- отсутствие газообразного кислорода О₂,

- длительное время.

Из необходимых химических веществ вода имеется в изобилии на Земле, а неорганические соединения присутствуют в горных породах, в газообразных продуктах извержений вулканов и в атмосфере. Необходимой энергией всегда обеспечивало в первую очередь Солнце, ультрафиолетовое и другие виды излучений, затем тепло от вулканов, горячей лавы, гейзеров и от радиоактивного распада элементов земных пород, молнии.

Предполагают, что жизнь могла возникнуть, когда атмосфера Земли не содержала кислорода. Дело в том, что кислород, взаимодействуя с органическими веществами, разрушает, окисляет их и лишает тех свойств, которые делали бы их полезными для предбиологических систем. Поэтому если бы органические молекулы на ранней Земле вступали в реакцию с О₂, то они существовали бы недолго, препятствовали химической эволюции, т.е. не образовывали бы более сложных структур. В наличии атмосферного кислорода кроется одна из причин невозможности самопроизвольного зарождения жизни из органических веществ в наше время. То есть для возникновения жизни требуется не окислительная, а восстановительная атмосфера.

Из геологических данных известно, что древнейшие породы земли образовывались в то время, когда ее атмосфера не содержа О₂, а состояла к моменту предполагаемого зарождения Жизни из водяных паров, диоксида углерода аммиака и азота. В древних породах Земли находят железо в двухвалентной восстановленной форме Fe²⁺, а в более молодых породах - в трехвалентной Fe³⁺, г.е. в окисленной, которые приводили к образованию Н₂, О, СН₄, NH₃, HCN, а затем и СО, СО₂, создавая восстановительную атмосферу. Атмосферы других, самых больших планет Солнечной системы, Юпитера и Сатурна, по современным данным состоят в основном из газообразного и металлического водорода и гелия. При этом Земля не могла удержать легкий водород, он рассеивался в космическом пространстве, так же как и тот водород, который получался при разложении аммиака NH₃ под действием солнечного излучения.

Химические реакции, приводящие к образованию новых веществ, могут протекать с разными скоростями. Такие превращения первородной атмосферы Земли требовали миллионы лет. Однако с учетом предполагаемого времени образования Земли в 4,6 млрд. лет простые подсчеты показывают, что даже если вероятность события, от которого зависело возникновение хотя бы однажды простейших форм жизни, составляет 0,001, то за 10000 лет оно обязательно произойдет. Поэтому как бы ни казалось маловероятным появление живых систем, времени для этого было настолько много, что на самом деле это событие стало неизбежным. Например, первые известные остатки прокариотических клеток были обнаружены в горных породах, сформировавшихся всего (!) на 1,1 млрд. лет позднее образования Земли.