Совокупность факторов, позволяющих возникнуть жизни на Земле, ученые называют жизнепригодностью. Она определяется массой планеты, ее составом, орбитальными характеристиками и параметрами звезды, вокруг которой вращается. Для того чтобы на планете Земля образовались океаны, моря, реки, озера, горы необходимо было, чтобы множество факторов сошлись в едином целом, и было «достаточным» расстояние до звезды, у которой был определенный «запас» водорода, превращающийся в гелий.
ВОДА. Жизнь невозможна без воды. На планете Земля оказалась вода первичного океана со всеми необходимыми для появления жизни химическими веществами. В эволюции геологических систем планеты вода непрерывно растворяет горные породы, накапливает в себе химические элементы, формирует новые связи между ними. Вода «обеспечивает» единство неживого и живого. (В.И. Вернадский) О появлении воды на Земле существует две гипотезы. Первая состоит в том, что соединения водорода с кислородом накапливались в период остывающей горячей планеты. Вторая состоит в том, что вода может иметь не планетное происхождение. Вода обнаружена в виде спектральных линий излучения Солнца и с ним попадала на Землю. Молекулы воды находятся во внутреннем пространстве «нашей» звезды. Возможно, вода попадала на Землю при бомбардировке триллионами ядер комет на 80 % состоящих из воды. На Земле вода находится в жидком, твердом, газообразном, ионном состоянии. Обнаружилось и пятое ее состояние – канальное: нейтронного рассеяния в условиях ограниченной среды (расстояний ядра атома), использования энергии связей.
Вода выступает катализатором многих химических реакций. Химическая активность воды удивительна. Зарождение жизни, возможно, произошло в бескислородной водной среде. Кислород из-за высокой окислительной способности первоначально был ядовит для протоорганизмов, у которых отсутствовали защитные биохимические системы. Протоорганизмы по способу питания являлись гетеротрофами, использовали в пищу органические соединения абиотического происхождения водоемов раннего археозоя (первичного химического бульона) океанских лагун. В них и произошел 3.7 млрд. лет назад переход усложняющихся аминокислот в органеллы – цианобактерии. (Их «родственниками» являются сине-зеленые водоросли.) Цианобактерии были способны к фотосинтезу – усвоению энергии солнечного света для «своих» химических реакций, в процессе которых часть воды разлагается и выделяет в атмосферу кислород. Это радикально изменило содержание химического состава земной атмосферы и позволило жизни довольно быстро распространяться по всей поверхности планеты.
Вода – составная часть живых организмов. Любой живой организм содержит не менее 60 – 65 % воды, а у некоторых организмов воды 98%. Человеческий организм на 70 % состоит из воды, и она содержится во всех его 100 миллиардах клеток. Все его ткани насыщены водой. Ее в коже 65 %, в мышцах 60 %, в головном мозгу 71%. Даже кости наполовину состоят из воды. Поэтому человека можно считать рожденным водной планетой? При весе в 70 кг организм человека состоит из 44 кг кислорода, 14 кг углерода, 7 кг водорода, 2 кг азота. В нем 1 кг кальция, 700 г фосфора, 170 г калия, 140 г серы, по 70 г натрия и хлора, 30 г магния, 3 г железа, а также менее 1 г меди, марганца, йода и других веществ. В течение 5 – 7 лет происходит смена всех атомов человеческого организма.
УГЛЕРОД – фундамент живого организма. Земные организмы основаны на углероде. Атомы углерода могут формировать сразу четыре связи и образовывать цепочки и кольца, что объясняет разнообразие органических молекул. Они «просты» у предбиологических образований. Связи усложняются у вирусов, у бактерий, которые преобладали на планете первые 3 млрд. лет и были на ней единственными живыми организмами. Существует несколько конкурирующих вариантов понимания начала биологического развития. Проблемой остаются «начальные» истоки, неизвестны условия, невозвратимо исчезнувшие на планете миллиарды лет назад, когда произошло «оживление» сложных химических образований – органел. Признаются две стадии в возникновении жизни. Первая: химическая эволюция через биохимическое реакции привела органическое вещество к живой клетке. (Автотрофные образования создают органическое вещество из неорганического вещества.) Вторая: неизвестно как возникла «первая» живая клетка, но ее потомки развиваются в разных направлениях, порождая многообразие жизни на Земле. Жизнь – самосохраняющиеся и самовоспроизводящиеся химические процессы органического вещества. Происходило усложнение и упорядоченность молекул и атомов неорганической материи. Принцип дифференциации выразился в образовании новых видов жизни и в освоении ими различных экологических ниш. Для каждого элемента периодической системы существует «свой» вид бактерий, химически преобразующий его. Бактерии генерировали энергию, ассимилировали неорганическую среду и углерод. Переход от неживого к живому облегчался тем, что в одном и том же химическом бульоне одновременно появился комплекс химических молекул (системы доклеточного уровня – нуклеиновые кислоты и др.) белки с углеродистыми скелетами, присоединяющие химические элементы, нужные для жизни.