Ранний архей: Первые шаги жизни на планете
Ранний архей: Первые шаги жизни на планете
Архей (4-2.5 миллиарда лет назад), особенно самое начало эона, примечателен тем, что условия на Земле в это время не отличались от таковых на Марсе и (возможно, хоть и спорно) на Венере. При этом на нашей планете жизнь уже появилась и даже успела пройти некоторый путь развития. Следовательно, и на Марсе… Впрочем, это отдельный вопрос.
К первой эпохе архея — эоархею относятся несомненные следы жизнедеятельности бактерий. И уже в этой фразе два момента заслуживают пристального внимания. След в виде строматолитов — специфических карбонатных отложений — оставили не сами микроорганизмы, а их жизнедеятельность. И речь идёт именно о бактериях. То что в этот же период на планете существовали ещё и археи, выводится аналитическим путём из общих соображений. Археи — отдельный от бактерий (прокариот) и имеющих ядро клеток (эукариот) домен живого мира. Они сильно отличаются от бактерий на уровне биохимии и во многих отношениях примитивнее прокариот. Значит, не произошли от них, а возникли одновременно с бактериями или раньше них. Значит, тоже существовали в архее. Но бесспорных следов не оставили.
В последнем нет ничего странного. Археи были обнаружены лишь относительно недавно — в прошлом веке — и долгое время считались разновидностью бактерий. А также существами крайне редкими, обитающими лишь в экстремальных условиях. Хотя теперь установлено, что археи образуют примерно 20% всей биомассы на планете. То есть, их и сейчас-то обнаружить необычайно трудно. Наличие архей в пробе воды обычно устанавливается лишь путём химического анализа — по присутствию специфических нуклеиновых кислот.
Пространное же упоминание архей требовалось для иллюстрации важного обстоятельства. Архейская фауна изучена косвенно и слабо. Так что, кроме архей и бактерий вполне вероятно и существование в этот период других неизвестных пока доменов микроорганизмов, либо в последствии вымерших, либо даже ныне здравствующих, но не составляющих 20% планетарной биомассы, а потому не найденных или не идентифицированных. Также, в начале эона могли ещё сохраняться и изолированные водоёмы с катархейской «коацерватной» преджизнью. Это зависит от момента, в который бактерии научились образовывать споры и приобрели способность расселяться по воздуху.
К следующей за эоархеем эпохе палеоархея (3.6-3.2 миллиарда лет назад) относится появление фотосинтеза. Пока — аноксигенного, происходящего без выделения свободного кислорода. И безхлорофилльного. В настоящий момент некоторые археи ещё используют эту технологию. Вместо хлорофилла использовался другой катализатор — родопсин. Менее эффективный, но позволяющий за счёт энергии поглощённого фотона ионизировать атом водорода, затем использующийся, чтобы восстановить углерод из окисла. Водород же извлекался не из воды, представляющей собой соединение наиболее доступное, но и крайне стойкое, а использовался чистый, либо входящий в состав нестойких соединений, подобных сероводороду. Таким образом, на раннем этапе фотосинтеза его побочным продуктом являлся не кислород, а вода.
Здесь может возникнуть вопрос: откуда в первичной атмосфере архейской Земли взялись товарные количества водорода, который планета земной массы не способна удержать? Ну, во-первых, не способна удержать — это значит неспособна удержать долго. Какая-то часть небулярного водорода, изначально входившего в состав туманности, в архее ещё не выветрилась из атмосферы. Во-вторых же, металлическое ядро, сформировавшееся к началу эона, на его протяжении продолжало расти. Дифференциация недр планеты в общих чертах уже произошла, но ещё не завершилась. Так что, и к палеоархею напряжённость магнитного поля составляла лишь половину от современного уровня. В атмосфере же присутствовало большое количество метана, сероводорода, аммиака, водяного пара, — то есть, содержащих водород соединений, разлагавшихся (с выделением водорода) под воздействием прорывающихся через слабые ещё радиационные пояса космических излучений.
Таким образом, в атмосфере происходили те же процессы, что и в клетках в процессе фотосинтеза. Родопсин лишь усовершенствовал механизм, работающий и так. Катализатор позволял использовать для ионизации водорода видимый свет. Разложение же водородосодержащих соединений с помощью более жёстких излучений может быть и некаталитическим… Это к вопросу о появлении радиосинтеза, который вполне мог предшествовать фотосинтезу на ранней Земле.
