Только имея в распоряжении известные представления о составе, строении и процессах, протекающих в организме, можно попытаться создать представление о тех условиях, при которых могла бы возникнуть жизнь, и тех путях, которые могли привести к ее появлению. Это, бесспорно, самый сложный вопрос современной биологии, особенно если учесть, что возникновение жизни восходит к отдаленным периодам истории Земли, мало доступным изучению.
Попробуем представить себе место биологической эволюции в общем процессе развития материального мира. Для этого необходимо проследить пути преобразования вещества с самого начала – с образования неорганических веществ в космическом пространстве и формирования планетных систем.
2.2.1. Эволюция химических элементов в космическом пространстве
Что собой представляет межзвездное пространство? Какие процессы протекают в нем? Ответ на эти и многие другие вопросы лежит на стыке двух наук – химии и астрономии.
Спектроскопия – важнейшая точка соприкосновения астрономии и химии. Анализ света, излучаемого звездами, дает богатые сведения об их химическом составе. Исследование спектров позволяет не только идентифицировать химические элементы, но дает также и другую информацию. Например, сравнивая интенсивность линий одного и того же элемента, можно измерить температуру источника, а содержание каждого элемента можно найти, измеряя относительную интенсивность его главных спектральных линий.
С конца XIX в. было зарегистрировано более 2 млн спектров примерно 15 тыс. звезд и Солнца. На основе их изучения был сделан вывод, что всюду во Вселенной существуют одни и те же химические элементы и выполняются одни и те же физические законы (табл. 2.1).
Таблица 2.1. Содержание во Вселенной некоторых из наиболее распространенных элементов (по сравнению с числом атомов водорода)
Рис. 2.1. Реакции ядерного синтеза можно видеть на примере слияния атомов водорода, в результате чего образуется атом гелия
Водород – наиболее часто встречающийся и самый простой элемент. Его атом состоит из одного протона и одного электрона. Если первичное вещество Вселенной составлял исключительно водород, то можно объяснить не только наличие, но и распространенность всех остальных элементов в настоящее время. В такой первичной Вселенной, состоящей из чистого водорода, образовались звезды. Они являются довольно крупными гравитационно-связанными скоплениями вещества, в ходе образования которых температура повышается настолько, что начинают протекать ядерные реакции. Основной ядерной реакцией является слияние ядер атомов водорода. В этой реакции водород превращается в гелий с выделением энергии (рис. 2.1). Масса ядра атома гелия, состоящего из двух протонов и двух нейтронов, точно измерена и составляет 4,0026 атомной единицы массы (а.е.м.). При давлении и температуре, достаточно высоких для того, чтобы началась реакция слияния водородных атомов, четыре атома водорода сливаются в один атом гелия. Но масса одного атома водорода равна 1,0079 а.е.м., и, следовательно, четыре его атома имеют массу 4,0316
