https://zen.yandex.ru/media/funscien...71d16dac74e6e2
Жизнь возникла вовсе не из хаоса: базовая химия порождает структуру
30 мая
1,9 тыс. прочитали
Рубрика «Книга месяца»
Все мы со школьных лет помним зарисовки из учебников химии и физики, на которых проиллюстрирована главная теория о строении материи. В твердом состоянии аккуратные шарики-частицы у нас выстроены в решетку, а на иллюстрациях газообразного и жидкого состояния они хаотично движутся.
Вот эта «хаотичность» и сбивает нас с толку, когда нам говорят о возникновении жизни.
«Охарактеризоватть молекулярный мир как ‘мир случайности’ означает исказить ряд фундаментальных положений химии»,—пишет Андреа Селла в книге «Одиноки ли мы во Вселенной?».
University of Washington/NSF-OOI/WHOI — Гидротермальные источники на дне океана. Температура там достаточно высокая, а вода богата необходимыми элементами.
Еще в XIX веке австриец Людвиг Больцман и его студент, шведский химик Сванте Аррениус революционизировали мышление химиков. Они показали, что на химические реакции влияет «ландшафт» — условия окружающей среды. Речь шла о температуре, которая позволяла протекание одних реакций, но тормозила другие. По сути, их открытие позволило установить химический аналог зоны Златовласки.
Помимо температуры, не стоит забывать и о том, что «частицы» из учебника в реальности вовсе не бесформенные, и их строение и особенности играют большую роль в их «поведении».
В 1950-х гг. в игру вступил русских биохимик Борис Белоусов. Он открыл «химическую экосистему», в которой химические связи формировались и разрушались. Эсперименты последующих 70 лет показали, что такие экосистемы способны спонтанно создавать узоры, похожие на раскраски разных животных.
Итак,
химические реакции не хаотичны, они проходят в «энергетическом ландшафте», а частицы не бесформенны. Этого достаточно, чтобы образовывались «экосистемы», которые спонтанно создают узоры.
Это настолько базовые процессы, что они должны происходить на миллиардах планет. Достаточно лишь притока энергии от звезды.
Чтобы
добиться большей сложности, достаточно добавить один ингредиент — воду. Свойства воды уникальны: она невероятно стабильна, «всеядна» и «липуча» из-за отрицательного заряда кислорда.
Достаточно закинуть в воду молекулы в форме головастиков с заряженными головками, и вода сама сведет их в кластеры: либо в сферы с маслоподобным ядром (мицеллы, на иллюстрации выше), либо в мембраны. И вот уже у нас есть основа для клеток.
И последнее, должна ли жизнь быть углеродной? Углерод — это лишь один из 40 элементов, которые необходимы для жизни, какой мы ее знаем (земной жизни). Его преимущество в том, что он образует прочные соединения с другими элементами. За прошедший век мы обнаружили аналогичные свойства у других элементов. В частности, у фосфора и кремния.
В мире сегодня несколько групп ученых работает над воссозданием условий, в которых, как мы думаем, зародилась жизнь. Главная проблема тут — это время. У нас нет миллионов лет на проведение эксперимента. Но им уже удалось добиться появления всех этих базовых структур. Просто наберемся терпения!
Заказать книгу на сайте Альпины Паблишер.