Неумолимата термодинамика: Борбата срещу хаоса
Във физиката съществува строг закон: затворените системи неизбежно се стремят към максимална ентропия и разпад. Живата материя обаче е локално отклонение от тази тенденция. Физикът Ервин Шрьодингер в своята работа „Какво е животът?“ от 1944 г. посочва, че организмите поддържат своята вътрешна подреденост чрез постоянно изпомпване на негативна ентропия от околната среда.
За да сработи този механизъм в ранен стадий, е необходимо наличието на селективна граница – липидна мембрана. Простите мастни киселини могат spontano да образуват мехурчета (везикули) при определена киселинност и соленост. Но тук изскача нов конструктивен проблем:
- Ако мембраната е твърде плътна, тя изолира вътрешността от хранителни вещества и йони.
- Ако е твърде пропусклива, синтезираните вътре РНК молекули изтичат в океана и концентрацията се губи.
Следователно първите структури трябва да са балансирали на ръба на физическия разпад, разчитайки на външни епизодични процеси като изпарение и повторно овлажняване върху крайбрежни вулканични скали. Чрез изсушаване мономерните среди се организират механично в полимерни вериги – хипотеза, активно развивана днес в лабораториите за биогенеза към Калифорнийския университет в Санта Круз.
Поради липсата на директен фосилен архив от първите сто милиона години на процесa, учените са принудени да разчитат на следи в химическия състав на най-старите известни скали – като исуа суитите в Гренландия (на над 3.7 милиарда години). Изместването на въглеродните изотопи (съотношението C-12 спрямо C-13) там загатва за биологична обработка, но геоложките процеси на метаморфизъм често копират същите сигнали по чист неорганичен път, което оставя място за аналитични съмнения.
Преходът от сложна автокаталитична химия към първична биология не съдържа романтични епизоди. Това е продължителен, индуциран от геологията процес на проби и грешки, ограничен от твърдите стени на термодинамиката, минералогията и достъпа до суровини. Всяка стъпка е била тествана от физическите лимити на средата, а оцелелите химически вериги са просто онези, които са успели да затворят своя енергиен цикъл преди да бъдат отмити от океанските проливи.
