А на поверхности Земли продолжается титаническая борьба двух стихий: огня и воды. Гигантскими факелами светятся вершины вулканов, и струи горячего дождя обрушиваются из низко летящих туч на потоки раскаленной лавы. Бесчисленные химические реакции непрерывно совершаются в воде первобытных морей, в минералах, слагающих материки, в атмосфере. Химические элементы вступают в соединения друг с другом, образуя все более сложные по составу и строению вещества.
Проходят миллионы и десятки миллионов лет. Вид архейских материков все так же пустынен и дик. Почему же это древнейшее время названо учёными эрой начала жизни?
Вглядимся в толщу воды одного из заливов. В ней плавают какие-то мельчайшие студенистые комочки — капельки слизи в прозрачной оболочке. Они напоминают современных микробов и бактерий — простейшие одноклеточные организмы, видеть которые можно только с помощью микроскопа.
Мы замечаем, что они поглощают частицы различных веществ, растворенных в воде, как бы питаются ими и увеличиваются в размерах — растут. Время от времени они делятся пополам, и каждая часть продолжает самостоятельно существовать.
Но ведь это и есть признаки жизни: питание, рост и размножение! Ими обладает любой живой организм, будь то микроскопическая клетка, дерево или человек.
В основе этих признаков жизни лежит обмен веществ с окружающей средой. Живой организм питается окружающими веществами, строит из них свое тело и выделяет то, что отработано и не нужно. Растения питаются углекислым газом; животные, поедая растения, питаются органическими веществами, из которых построены растительные ткани.
Непрерывным потоком проходят через организмы поглощаемые ими вещества, обновляя составные части их клеток. Организмы самообновляются в процессе обмена веществ, и в этом самообновлении заключается основное отличие живого от неживого. Обмен веществ наблюдается и в неорганической природе, но там он ведет не к самообновлению неорганических тел, а к их разрушению. Например, железо во влажном воздухе покрывается ржавчиной. Ржавчина появляется в результате поглощения железом кислорода и воды. При этом железо разрушается. Но можно ли сказать, что в нашей «машине времени» мы присутствуем при зарождении жизни на Земле? Нет! Эти мельчайшие примитивные организмы существуют на Земле уже миллионы лет. Обмен веществ стал их неотъемлемым качеством, и это качество отделяет их от всех других веществ и тел неорганической природы. Но как возникло в материи это свойство жизни — непрерывный обмен веществ? Какими были самые первые живые существа на Земле? Иными словами, как возникла жизнь на Земле? Ответить на этот вопрос с полной точностью наука в настоящее время ещё не может. Ведь никто не присутствовал при зарождении жизни и не наблюдал за возникновением живой материи.
В древнейших пластах земной коры не сохранилось никаких остатков первичных организмов. У них не было ни твердой оболочки, ни внутреннего скелета, и остатки их исчезли бесследно, распались на атомы, вернувшись в великий круговорот химических веществ на Земле. И только тогда, когда появились организмы с твердыми частями тела, в земной коре начали сохраняться их следы — например, в виде залежей известняков.
И все же наука с уверенностью утверждает, что жизнь является высшей формой развития материи, а совсем не представляет собой какое-то «божественное», духовное начало, как учит религия. Современная наука — физика, химия, биология, геология, астрономия — накопила огромный запас сведений об окружающем нас материальном мире. Бесчисленное множество научных наблюдений, лабораторных исследований и опытов дало учёным возможность изучить свойства веществ, законы природы, управляющие физическими и химическими процессами. И этот громадный фактический материал позволяет нам представить себе последовательное развитие материи, которое в далеком прошлом привело к появлению жизни.
Великий философ-материалист Фридрих Энгельс в своих трудах обосновал материалистическое, научное разрешение великой проблемы происхождения жизни на Земле. В течение сотен миллионов и миллиардов лет происходили химические превращения веществ, составляющих каменную, водную и воздушную оболочку Земли. В результате этих превращений возникали все более сложные химические соединения, и в конце концов образовалось живое белковое вещество, способное совершать обмен веществ. Взгляды Ф. Энгельса в наши дни развиваются академиком А. И. Опариным и другими советскими учёными.
Современная наука предполагает, что развитие материи и возникновение жизни на Земле происходили следующим образом.
При вулканических извержениях из недр планеты вырывались на поверхность расплавленные массы карбидов, то есть соединений металлов с элементом углеродом. Углерод всем хорошо известен. Сажа, скопившаяся в печной трубе, графит, из которого изготовляют карандаши, и драгоценный камень алмаз — все это углерод в свободном виде. С карбидами вступали во взаимодействие вода и водяные пары. При этом углерод соединялся с составной частью воды — водородом, образуя углеводороды.
Возникшие углеводороды в большом количестве растворились в первобытных водоемах, вошли в состав насыщенной влагой атмосферы.
В углеводородах, как показывают лабораторные опыты, таятся большие возможности химических превращений. Вот, например, какой опыт был проделан знаменитым русским химиком Бутлеровым: он растворил формалин, молекула которого состоит из одного атома углерода, одного атома кислорода и двух атомов водорода, в известковой воде. Через некоторое время раствор, постоявший в теплом месте, стал сладким. Это произошло потому, что шесть молекул формалина соединились между собой в одну, более сложно построенную молекулу сахара.
Из недр Земли изливались не только соединения металлов с углеродом — карбиды, но и соединения металлов с газом азотом, так называемые нитриды.
При действии на них водяных паров нитриды образовывали соединение азота с водородом — газ аммиак (водный раствор аммиака всем известен под названием нашатырного спирта). Аммиак вошел в состав первичной атмосферы Земли.
Шло время. Многие углеводороды легко соединялись с водой, образуя спирты, жиры и другие вещества, содержащие углерод, водород и кислород. Это были простейшие органические вещества.
Первичные органические вещества образовались из неорганических чисто химическим путем. Учёные называют органическим веществом вообще все соединения углерода. Таких соединений в природе известно более миллиона. Из них только белки обладают признаком жизни — способностью к обмену веществ.
Все сложнее и многообразнее становились химические реакции в веществах неорганической природы. Простейшие органические вещества присоединяли азот в форме аммиака. В результате появился новый тип органических веществ — аминовые кислоты, в состав которых входит, кроме углерода, водорода и кислорода, также азот.
Появление аминовых кислот сыграло исключительно важную роль в возникновении жизни. Учёные установили, что живой белок в телах животных и растений построен из отдельных звеньев — из различных аминокислот. Аминокислоты — это как бы кирпичики, из которых построено сложное здание молекулы белка. Огромная белковая молекула состоит из тысяч или десятков тысяч молекул аминокислот. Эти кислоты хорошо изучены в лабораториях. Они даже получены искусственно — из аммиака, воды, водорода и газа метана. На первобытной Земле в природных условиях тоже должны были образовываться различные аминокислоты.