Энциклопедия жизни. Продолжительность существования жизни на земле. Исследование углеводородов


	Исследование углеводородов

При исследовании углеводородов, выделенных из осадочных пород, замечательнее всего оказалось то, что некоторые из них по своей структуре поразительно напоминают те или иные молекулы, участвующие в ключевых процессах метаболизма современных организмов. Так, например, углеродные скелеты углеводородов пристана и фитана - главных компонентов изопреноид-ных фракций, полученных из всех обсуждавшихся выше древних осадков, - близко напоминают углеродный скелет фитола, который входит в состав хлорофилла в качестве боковой цепи. Точно так же другие углеводороды, идеитифицироваиные в древних осадочных породах, например холестан и 3-каротан, очень сходны с биологическими молекулами - холестерином и Р-каротином. Такое близкое структурное соответствие позволяет с большой долей вероятности предполагать, что эти углеводороды ведут свое происхождение от аналогичных соединений, присутствовавших в древних организмах. Следует, однако, отметить, что процессы, посредством которых биологические соединения могли бы превращаться в соответствующие углеводороды в осадочных породах, пока что не были продемонстрированы в лаборатории.

Если правомерно рассматривать изопреноидные углеводороды пристан и фитан в качестве "биологических маркеров", то их присутствие в осадочных породах Соуден и Фиг-Три служит довольно веским подтверждением в пользу заключения, сделанного на основе весьма скудных морфологических данных, - заключения, согласно которому какие-то простые формы живого существовали на Земле еще в те времена, когда происходило образование этих осадков.

Такое заключение представляется крайне заманчивым, однако здесь приходится учитывать следующее. Решение вопроса о том, можно ли рассматривать такие соединения, как пристан и фитан, как несомненные следы древних биологических процессов, зависит от ответа на другой вопрос, а именно: могли ли эти углеводороды образоваться из простых исходных компонентов исключительно в результате небиологических процессов, протекавших в естественных геологических условиях. С другой стороны, можно предположить, что хлорофилл, возможно, мог возникать небиологическим путем и впоследствии, опять-таки за счет небиологических процессов, превращаться в углеводороды, обнаруживаемые в осадках. В любом случае эти углеводороды уже нельзя рассматривать как биологические маркеры.

До сих пор мы не имеем прямых указаний на то, что пристан и фитан или вообще любые другие изопреноидные алканы могли образовываться преимущественно небиологическим путем в гипотетических условиях первобытной Земли. В лаборатории в довольно простых условиях, например при воздействии искровых разрядов на газовые смеси простых алканов, образуются сложные смеси нормальных и разветвленных углеводородов. Однако состав продуктов в таких смесях отличается от типичного состава углеводородных фракций органического материала, экстрагируемого из древних осадков. В то же время некоторые свойства экстрактов, в частности такое распределение"- алканов, при котором чаще встречаются цени с нечетным числом углеродных атомов, чем с четным, характерны для явно биогенных углеводородов, экстрагированных из осадков более позднего происхождения.

В качестве продуктов реакции Фишера - Тропша (катализируемое металлами взаимодействие СО и Н2 при повышенной температуре) образуются многочисленные алканы. Проведенные недавно предварительные исследования показали ,что в числе продуктов этой реакции обнаруживаются представители гомологического ряда низкомолекулярных изопрепоидов (от G, до С14). Однако полиизопреноиды (С>14), а также более сложные и структурно специфичные стераны, тритернаны и производные кароти-поидов до сих пор не обнаружены.

Другая реакция, представляющая для нас интерес, - полимеризация бутадиена, 1,3-пентадиена и изопрена (которую можно провести с небольшими выходами путем термической обработки смесей этана и пропана). В результате образуются почти исключительно полимеры с линейной, 1,4-трзансконфигурацией, характерной для природных полиизопреноидов. Однако этот синтез проходит успешно только тогда, когда он проводится в присутствии высокоспецифичных катализаторов и в органических растворителях. В связи с этим весьма сомнительной кажется сама возможность того, что подобные реакции могли происходить в условиях первобытной Земли. Тем не менее возможность абиогенного происхождения пристана и фитана нельзя исключить полностью, особенно в связи с возрастающим количеством данных, говорящих о том, что для гипотетических реакций, протекавших в ходе предполагаемой химической эволюции, была характерна спонтанная организация (см. гл. V и VI).

В ходе исследований было найдено и прямое доказательство биологического происхождения химических ископаемых. Одно из таких свидетельств было получено методом масс-спектрометрии. Известно, что из двух природных изотопов, 12С и 13С, биологические системы селективно используют более легкий.

Чем больше абсолютная величина 613С, тем выше относительное содержание легкого изотопа в данном образце. Так, например, для атмосферного С02 значение 613С колеблется от -7 до -8. Растения в процессе фотосинтеза утилизируют преимущественно более легкий изотоп, и для них значение й13С составляет около -25.