2.2.5. Условия среды на древней Земле

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ

Вопрос 1. Перечислите космические и планетарные факторы возникновения жизни абиогенным путём на нашей планете.

К космическим предпосылкам возникновения жизни на Земле от носят:

1. наличие солнечной системы (звезда и планеты);

2. расстояние от звезды не слишком далекое и не слишком близкое;

3. звезда земного типа, не карлик, не гигант.

К планетарным предпосылкам относят:

1. наличие водорода, азота, углерода. кислорода, серы, и других элементов нужных для жизни, привнесенных с метеоритами;

2. жидкая среда (вода);

3. горообразование (наличие атмосферы);

4. грозы, условия для появления сложных соединений аминокислот и азотистых оснований;

5. электромагнитное излучение как катализатор.

Вопрос 2. Какое значение для возникновения органических молекул из неорганических веществ на Земле имел восстановительный характер первичной атмосферы?

В отличие от современной, первичная атмосфера не должна была содержать кислород. По характеру она должна была быть восстановительной, а не окислительной средой. Восстановительный характер атмосферы тех времен подтверждается наличием в самых древних породах Земли металлов в восстановительной форме, например, как двухвалентное железо. Отсутствие кислорода в атмосфере, по-видимому, является необходимым условием для возникновения жизни.

Таким образом, в условиях восстановительной среды могли синтезироваться различные, начиная с простейших, органические соединения при наличии источников энергии. Необходимость наличия источников энергии диктуется тем, что такие реакции, как правило, для своего протекания требуют затрат энергии. Получить эту энергию тогда было не сложно. Источниками энергии являлись ультрафиолетовое излучение Солнца, радиоактивное излучение Земли, электрические разряды молний в атмосфере, тепло вулканов и многое другое.

Вопрос 3. Опишите аппарат и методику проведения опытов С. Миллера и Г. Юри.

Собранный аппарат представлял собой две колбы, соединённые стеклянными трубками в цикл. Заполнявший систему газ представлял собой смесь из метана (CH4), аммиака (NH3), водорода (H2) и монооксида углерода (CO). Одна колба была наполовину заполнена водой, которая при нагревании испарялась и водные пары попадали в верхнюю колбу, куда с помощью электродов подавались электрические разряды, имитирующие разряды молний на ранней Земле. По охлаждаемой трубке конденсировавшийся пар возвращался в нижнюю колбу, обеспечивая постоянную циркуляцию.

После одной недели непрерывного цикла Миллер и Юри обнаружили, что 10—15 % углерода перешло в органическую форму. Около 2 % углерода оказались в виде аминокислот, причём глицин оказался наиболее распространённой из них. Были также обнаружены сахара, липиды и предшественники нуклеиновых кислот. Эксперимент повторялся несколько раз в 1953—1954 годах. Миллер использовал два варианта аппарата, один из которых, т. н. «вулканический», имел определённое сужение в трубке, что приводило к ускоренному потоку водных паров через разрядную колбу, что, по его мнению, лучше имитировало вулканическую активность. Интересно, что повторный анализ проб Миллера, проведённый через 50 лет профессором и его бывшим сотрудником Джеффри Бейдом с использованием современных методов исследования, обнаружил в пробах из «вулканического» аппарата 22 аминокислоты, то есть гораздо больше, чем считалось ранее.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ

Вопрос 1. Какие, по вашему мнению, источники энергии преобладали на древней Земле? Как можно объяснить неспецифическое влияние различных источников энергии на процессы образования органических молекул?

На древней Земле, в первичной атмосфере были только тяжелый газы, пары воды. Источником энергии было Солнце. Солнце служило катализатором для многих химических процессов на древней Земле.

Еще по моему мнению, источником древней энергии химические процессы под влиянием искры молний или других форм электродов. Они вместе с газами, находящимися в первичной атмосфере образовывали энергию.

Значит, тепловая и электрическая виды энергии существовали на древней Земле.

Вопрос 2. Как Г. Юри и С. Миллеру удалось рассчитать параметры своего эксперимента? Как бы вы подошли к этому Вопросу? Из каких предпосылок исходили бы?