Зарождение жизни
Материал опубликован в статьях данного раздела нашего сайта.
Об авторах статьи:
Главное научное направление д-ра Игнатова связано с исследованиями воды, “памятью” воды и зарождением живой материи. Является создателем методики спектрального Кирлианова анализа, соавтором исследований по биолечению глазных заболеваний, а также исследований по дистанционной регистрации биофизических полей.
Автор десятков книг. Награждён международной премией им Верн
Олег Викторович Мосин - фото справа, российский учёный-биохимик, кандидат химических наук, заслуженный деятель науки, автор работ в области биотехнологии изотопно-меченных биологически-активных соединений, проблемам адаптации клетки к тяжёлой воде и эволюции. Награждён Президентской премией в 1996 г.
ЗАРОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ
Д-р И. Игнатов (Болгария), Олег Мосин, к.х.н. (Россия)
3-4 миллиарда лет тому назад воздух на Земле отличался от воздуха, которым мы дышим сейчас. Он практически не содержал кислорода и состоял, в основном, из углекислого газа, водорода, водяных паров, аммиака и метана. Кроме того, высокая вулканическая активность того времени способствовала выбросу в атмосферу также таких компонентов как азот (N), сероводород (H2S) и двуокись серы (SO2).
Вода также была не такая как сейчас. В 1996 г. российский учёный О. В. Мосин предположил, что первичная вода содержала намного больше дейтерия в начале эволюции жизни. Согласно его мнению жизнь начала зарождаться в воде с большим количеством молекул воды, содержащих дейтерий. О. В. Мосин считает, что в первичной атмосфере Земли не было защитного кислородно-озонового слоя, способного защитить поверхность Земли от жёсткого коротковолнового излучения Солнца, несущего огромную энергию. Поэтому излучение свободно проходило через бескислородную атмосферу и достигая гидросферы, вызывало фотолиз воды. Энергия излучения, вулканические геотермальные процессы на горячей поверхности Земли и электрические разряды в атмосфере, могли явиться результатом обогащения гидросферы дейтерием в виде тяжёлой воды, которая испаряется медленнее обычной воды.
Изотопный состав Вселенной на ранних этапах её эволюции также отличался от современного изотопного состава. Вселенная, образовавшаяся в результате “Большого взрыва” 13,7 миллиардов лет тому назад, была значительно горячее и плотнее, чем сейчас и состояла, в основном, из одного элемента – водорода. Дейтерий сформировался в последующие мгновения эволюции Вселенной в результате столкновения свободного нейтрона и протона при температурах миллион градусов Цельсия. А ещё позже два атома дейтерия вошли в состав ядра гелия, который состоит из двух протонов и двух нейтронов (рис. 1).
В 2007 году американский астроном Джефри Лински с помощью ультрафиолетового телескопа FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer) провёл исследование дейтерия в галактике Млечный Путь и обнаружил, что дейтерия в нём содержится значительно больше, чем об этом свидетельствовали данные предыдущих исследований. В частности, на звездообразование было потрачена не треть, а всего 15% изотопа водорода и он распределён неравномерно. Эти данные свидетельствуют о том, что для формирования звёзд требовалось значительно меньше водорода, превратившегося затем в гелий, как предполагалось раньше. По мнению Дж. Линдски этот факт меняет прежде существующие взгляды на эволюцию звезд и галактик.
Таким образом, дейтерий может служить своеобразным индикатором эволюции Вселенной, поскольку количество дейтерия в мире постоянно. Вплоть до настоящего времени считалось, что в процессе формирования гелия израсходовался почти все атомы дейтерий, и лишь 10 тысяч атомов дейтерия остались неизрасходованными. Исходя из этого количества дейтерия в Космосе, природная распространённость дейтерия составляет по расчётам 0.015% (от общего числа всех атомов водорода).
Рис. 1. Ядерные реакции с участием дейтерия
Источником дейтерия во Вселенной сейчас являются вспышки сверхновых звёзд и термоядерные процессы, идущие внутри звёзд. Возможно, этим объясняется тот факт, что мировое количество дейтерия повышается в период глобальных потеплений и изменений климата.
Гравитационное поле Земли по мнению астрономов недостаточно сильное для удержания лёгкого водорода, и наша планета постепенно теряет водород в результате его диссоциации в межпланетное пространство. Водород улетучивается быстрее тяжелого дейтерия, который способен накапливаться в гидросфере Земли. Поэтому в результате этого природного процесса фракционирования изотопов в течение всей эволюции Земли должно происходить накопление дейтерия в поверхностных водах, в то время как в атмосфере и в водяном паре содержание дейтерия низкое. Таким образом, на планете Земля происходит гигантский Вселенский природный процесс разделения изотопов водорода и дейтерия, играющий существенный роль в поддержании жизни на планете. При этом важным обстоятельством, является то, что углеродные связи с участием дейтерия более прочны и стабильны, чем углеродные связи с участием водорода. Изотопные эффекты, энергия связи, константа диссоциации, подвижность, длина связи для пары водород/тритий также различны. А это означает, что в первичной воде на Земле самоорганизующиеся дейтерированные структуры смогли сохраниться дольше во времени. Есть основания полагать, что в ту эпоху существовал процесс структурирования в водной тяжёловодородной среде органических молекул, поскольку структурирующее свойства и стабилизирующее воздействие тяжёлой воды на химические связи более выражены, чем у обычной воды (О. В. Мосин, 1996).
Таблица. Физические свойства обычной и тяжёлой воды
Физические свойства
D2O
H2O
Молекулярная масса
20
18
Плотность при 20 0C (г/см3)
1,1050
0,9982
T кристаллизации (0C)
3,8
0
T кипения (0C)
101,4
100
Тяжёлая вода (D2O или 2H2O) впервые была открыта американским учёным Юри в 1939 году. Тяжёлая вода имеет ту же химическую формулу, что и обычная вода, но вместо атомов водорода содержит два атома тяжёлых изотопа водорода — дейтерия. Внешне тяжёлая вода выглядит как обычная — бесцветная жидкость без вкуса и запаха, однако физико-химические свойства тяжёлой воды – температура плавления, кристаллизации, плотность, вязкость, теплота испарения и др. отличаются от свойств обычной воды.
См. ссылку: /article/oleg/deiterii_tagelaa_voda_evolucia_i_gizn.htm
В следующих статьях - продолжение статьи.