Георгий Гамов - Мистер Томпкинс внутри самого себя

— Прошу простить, — прервал объяснение мистер Томпкинс, — а что вы понимаете под органическими соединениями?

— Органические соединения — это соединения, содержащие углерод, — пояснил английский натуралист. — Атомы углерода обладают интересным свойством образовывать длинные цепи или кольца, соединяясь друг с другом. К такому «углеродному скелету» могут присоединяться другие атомы — водорода, кислорода и азота. Поэтому углеродных соединений существует больше, чем соединений всех других элементов, вместе взятых, и именно это практически неисчерпаемое разнообразие соединений углерода делает возможным жизнь. — А каким образом соединения эволюционируют? — удивился мистер Томпкинс. — Я думал, что состав соединений всегда один и тот же.

— Вы правы, но некоторых соединений раньше просто не было.

Чтобы возникла жизнь, прежде всего на планете должны быть органические соединения. Ныне на Земле существует огромное количество органических соединений, но все они — продукт жизнедеятельности живых организмов. Возникает вопрос: могут ли органические соединения возникнуть в отсутствие жизни? Разумеется, мы знаем, что химики умеют синтезировать органические соединения, но поскольку любой химик сам по себе служит живым воплощением такого рода синтеза, этот пример отнюдь не свидетельствует о том, что синтез органических соединений может происходить и без участия живых существ.

Теперь нам известно, что синтез органических соединений может происходить и в отсутствие жизни. Русский биохимик Опарин впервые отметил, что когда Земля только образовалась, ее атмосфера должна была состоять из водорода, водяного пара, метана и аммиака с небольшой примесью других газов, с невысоким содержанием или даже при полном отсутствии кислорода. Такая атмосфера была бы для вас весьма нездоровой. В такой атмосфере, по словам Опарина, органические соединения должны были синтезироваться спонтанно.

Идею Опарина подхватил и развил американский химик Гарольд-Ури, который произвел тщательный анализ химического состава планет и их атмосфер. Ури отметил, что атмосферами с высоким содержанием водорода еще и поныне обладают более крупные планеты, слишком большие и слишком холодные для того, чтобы утратить свои первоначальные газовые оболочки, и что органические соединения встречаются на кометах. Поэтому неразумно предполагать, что в давние времена атмосфера Земли была такой же, как сейчас.

Один из учеников Ури развил теорию своего учителя и показал, что если через такую искусственную атмосферу в лабораторных условиях пропускать электрический разряд или облучать ее ультрафиолетовым светом, то в атмосфере начинают возникать всевозможные органические соединения, в том числе многие из аминокислот, входящих в состав белков. Химики называют это случайным синтезом: продукты получаются в результате естественно протекающих реакций. Так как солнце всегда освещало земную атмосферу ультрафиолетом, а при грозах нет недостатка в электрических разрядах, не подлежит сомненью, что в глубокой древности, когда планета наша была совсем юной, в ее атмосфере происходил синтез органических соединений, в большинстве своем они растворялись в первобытном океане, образуя своего рода органический суп, а уже из этого супа зародилась жизнь.

— Но если это так, — недоверчиво заметил мистер Томпкинс, — то почему современный мировой океан не обладает свойствами органического супа?

— По двум важным причинам. Жизнь ныне достигла высокого уровня развития, и любая вновь образовавшаяся органическая молекула становится пищей для бактерий. Например, огромное количество нечистот и отбросов сбрасывается в море таким городом, как Нью-Йорк, но изливаемая в океан органическая материя не остается в первозданном виде, а становится пищей для бактерий, которых в свою очередь поедают другие крохотные организмы. Теми в свою очередь питаются более крупные существа. Часть отходов ненадолго появляется на столе жителей Нью-Йорка в виде копченой сельди, омаров, устриц и других даров моря, а затем снова сбрасывается в океан. И так круг за кругом.

Вторая причина заключается в том, что для накопления больших количеств органических соединений требуются десятки или сотни миллионов лет. На заре истории Земли, до появления жизни, в атмосфере нашей планеты почти не было свободного кислорода, и поэтому органические соединения могли образовываться. В наше время атмосферный кислород сжигал бы органические соединения быстрее, чем они успевали бы накапливаться.

— Понимаю, — с глубокомысленным видом произнес мистер Томпкинс, — на такой планете, как Земля, мог накопиться изрядный запас органических соединений. Но как перейти от них к живым существам?

У моей жены дома хранятся много банок с супом, и в каждой банке полным-полно органических соединений, но жизнь в банках никогда не зарождается, разумеется, если герметичность банки не нарушена и в нее не попали споры и зародыши. Если же в какой-нибудь банке жизнь все же зародится, то я вправе подать в суд на производителей супа за отравление вследствие недостаточной стерилизации. Но если жизнь не зарождается в густом гороховое супе, который уже содержит белки, то как она могла зародиться в первобытном океане?

— Ваш вопрос бьет, что называется, не в бровь, а в глаз. Ответ на него заключается в том, что океан в одном очень важном отношении отличается от банок с супом, которые хранятся в чулане у вашей жены: первобытный океан был открытой динамической системой.

— А что это такое? — озадаченно спросил мистер Томпкинс.

— Позвольте мне пояснить, что такое открытая динамическая система на примере, — предложил английский натуралист. — Энергия солнечного света вынуждает атмосферные газы вступать в химические реакции и образовывать различные органические соединения, содержащие много энергии. Эти соединения растворяются в океане и продолжают вступать между собой в химические реакции, растрачивая энергию, до тех пор, пока не разложатся на газы и не просочатся обратно в атмосферу. Солнце действует, как своего рода насос, заставляя органические соединения совершать кругооборот между атмосферой и океаном.

— Такой кругооборот мне кажется лишенным всякого смысла, — заметил мистер Томпкинс. — Ведь вы заканчиваете там, откуда начинали.

— Как сказать, это зависит от точки зрения. Современные растения, используя энергию солнечного света, образуют из двуокиси углерода и воды сахара и другие органические соединения. Вы употребляете в пищу либо растения, либо животных, поедающих растения. Затем вы расщепляете съеденные органические соединения снова на двуокись углерода и воду. И это вы называете бессмысленным хождением по кругу?