Pochodzenie życia

Przyjęto, że główne siły kształtujące pierwotną atmosferę /praatmosferę/ stanowiły produkty kolizji z meteorytami* /impakty/ oraz intensywny wulkanizm. Wpierw tlen, wodór, węgiel i azot (grupa tzw. pierwiastków biologicznych) uformowały w temperaturze ok.+20ºC (sic!) atmosferę pierwotną złożoną z wodoru, pary wodnej, amoniaku i metanu. Potem powstała atmosfera wtórna obfitująca ponadto w lotne związki węgla i azotu (zwłaszcza CO2, CO, N2), SO2 i kwas solny w ilościach śladowych. Wodór, najlżejszy gaz, uciekał w przestrzeń okołoziemską, a tlen obecny był zwykle w wyższych warstwach atmosfery, w ilości 0,1% (powstawał zwykle w wyniku fotodysocjacji CO2). Blisko powierzchni tlen występował niezmiernie rzadko (tu był produktem fotodysocjacji wody), w stężeniu niemal bilion razy mniejszym (!?) niż w atmosferze. Ubóstwo tlenowe stwarzało cząstkom organicznym większą szanse na powstanie, przetrwanie. Energia, zawsze niezbędna do przebiegu reakcji chemicznych, pochodziła z: promieniowania słonecznego (zwłaszcza UV**), naturalnych procesów radioaktywnych (wtedy dostarczały 3-krotnie więcej energii niż dziś), procesów wulkanicznych i wyładowań elektrycznych.

Wody pierwotnego oceanu /tzw. Wszechocean, Ocean Światowy/ zawierały ogromną ilość rozpuszczonych związków dwuwartościowego żelaza*** oraz krzemionki /SiO2/ wypłukiwanej przez kwaśne deszcze z wietrzejących skał magmowych. Transportowane do mórz produkty atmosferycznych reakcji chemicznych już w drugiej połowie archaiku**** neutralizowały rozpuszczone w oceanach kwasy pochodzenia wulkanicznego – morza stawały się zbiornikami roztworów chlorków. Krzemionka ulegała samoczynnemu wytrąceniu, natomiast „oczyszczanie” wód z żelaza i węglanu wapnia było możliwe dopiero po powstaniu fotoautotrofów. Warto pamiętać, że tlen jest jedynie ubocznym produktem fotosyntezy, swoistą „spaliną”, u zarania dziejów wolny tlen był natychmiast całkowicie zużywany do utleniania żelaza. Powstały wodorotlenek żelaza Fe2(OH)3 sedymentował na dnie; pozostałością są największe złoża rud, tzw. wstęgowane formacje żelaziste.***** Cząstki węglanu wapnia były wychwytywane przez sinice******, tak – w przedziale 2,8-0,6mld lat temu - powstały stromatolity, pierwsze kopalne makroślady życia. Są to swoiste budowle wapienne złożone z żywych pasm sinic rozdzielonych bruzdami wypełnionymi przez osiadający ił (żywe maty kolonii sinic i glonów były wielokrotnie niszczone przez osadzający się wapień, za każdym razem powstawały na nowo, powyżej warstwy osadów). Właśnie rozwojowi stromatolitów prawdopodobnie zawdzięczać należy powstanie atmosfery tlenowej*******; masowy zanik tych konstrukcji wynikał z rozwoju roślinożerców (lub konkretniej pożeraczy). Interesującą teorię tłumaczącą pojawienie się dużych dawek tlenu w ziemskiej atmosferze przedstawiono w roku 2006 (geolog Kennedy M.). Według niej tlen zaczął kumulować w powietrzu po tym, jak lądy pokryły się gliniastą glebą składającą się z minerałów ilastych; reagowały one ze związkami węgla, które wcześniej wiązały się właśnie z tlenem. Wystarczyło kilkadziesiąt milionów lat, aby „pozostawiony” samotnie tlen osiągnął w powietrzu koncentrację wystarczają do utrzymania przy życiu organizmów tkankowych, o dużych potrzebach metabolicznych. Pojawiły się zwierzęta…



________________

* Np. chondryty węglowe, zawierające do 20% wagowych wody, były źródłem pary wodnej.

** Inaczej nadfiolet; długość fali od ok.0,01 do 0,4 µm, promieniowanie odkryte w 1801 r. przez J. Rittera i W.H. Wollastona. Ma dużą aktywność biologiczną, obecnie biosfera chroniona jest przed jego nadmiarem warstwą ozonosfery. Ozon ma największą koncentrację na wysokości ok.22km, absorbuje promieniowanie UV (ogólnie promieniowanie o długości fali poniżej 240nm).

*** Bardzo dobrze rozpuszczają się one w warunkach beztlenowych /redukcyjnych/. Dane szacunkowe: każdy metr sześcienny wody morskiej zawierał wówczas ok.10g czystego żelaza.

**** Zastosowałem podział wg którego archaik obejmuje przedział 4mld-2,5mld lat temu.

***** Inaczej prążkowane formacje żelaziste /BIF/, złoża szacowane na 600bilionów ton. W warunkach wzmożonej produkcji tlenu powstawała warstwa wodorotlenków, przy deficycie tlenu /tym samym dużych ilościach rozpuszczonego CO2/ tworzyła się krzemionka.

****** Ściśle: wbudowywały węglan w otoczki komórek. Do fotosyntezy zużywały CO2 pochodzący z bogato występującego, acz słabo rozpuszczalnego w wodzie, kwaśnego węglanu wapnia Ca(HCO3)2. Produktem tego procesu prócz wody jest trudno rozpuszczalny w wodzie wtórny węglan wapnia CaCO3, czyli wapień.

******* Od około 2mld lat temu następuje powolna transformacja atmosfery beztlenowej w tlenową (ściśle to atmosfera Ziemi była, jest i będzie azotowa...); w okresie wendyjskim (620mln lat temu) poziom tlenu w atmosferze wzrósł z 0,2 do 17%.