Самыми ранними теориями происхождения жизни, к которым сегодня относятся серьезно, являются теории A. И. Oпарина в России и Д. Б. С. Холдейна в Англии, написанные в 1920-ых годах в неведении друг о друге. Обе придавали особое значение метаболизму, а не наследственности. Обе натолкнулись на важный факт, что атмосфера Земли до жизни должна была быть "восстановительной", чтобы жизнь могла возникнуть. Этот довольно непрозрачный технический термин означает, что в атмосфере отсутствовал свободный кислород. Органические соединения (соединения углерода), при наличии вокруг свободного кислорода, уязвимы для сгорания или иного окисления в углекислый газ. Нам, умирающим без кислорода в течение минут, это кажется странным, но жизнь не могла возникнуть на какой-либо планете со свободным кислородом в атмосфере. Как я уже объяснял, кислород был бы смертельным ядом для наших самым ранних предков. Все, что мы знаем о других планетах, оставляет мало сомнений в том, что первоначальная атмосфера Земли была восстановительной. Свободный кислород появился позже. Он представлял собой загрязняющий окружающую среду продукт зеленых бактерий, сначала свободно плавающих, а позже включенных в клетки растений. В некоторый момент у наших предков эволюционировала способность справляться с кислородом, а позже они стали от него зависеть.
Между прочим, хоть я и сказал, что кислород произведен зелеными растениями и водорослями, это является упрощением, чтобы так оставить. Верно, что растения выделяют кислород. Но когда растение умирает, химические реакции его разложения, эквивалентные сгоранию всех его углеродистых материалов, израсходовали бы количество кислорода, равное всему кислороду, выпущенному этим растением за всю его жизнь. Поэтому не было бы никакой чистой прибавки атмосферного кислорода, если бы не одна деталь. Не все мертвые растения разлагаются. Некоторые из них откладываются в виде угля (или его аналогов), чем они изымаются из кругооборота. Если бы все ископаемое топливо в мире было сожжено человечеством, то большая часть кислорода в атмосфере была бы заменена углекислым газом, восстанавливая древний статус-кво. Это вряд ли случится в ближайшем будущем. Но мы не должны забывать, что единственная причина, по которой у нас есть кислород для дыхания, состоит в том, что большая часть углерода в мире связана под землей. Мы сжигаем его на свой страх и риск.
Атомы кислорода всегда присутствовали в ранней атмосфере, но не были в свободном виде газообразного кислорода. Они были связаны в соединениях, таких как углекислый газ и вода. Сейчас углерод главным образом заключен в живых телах или – в намного большем количестве – в горных породах, таких как мел, известняк и уголь, которые происходят из останков некогда живых тел. Во времена Кентербери эти же атомы углерода главным образом содержались в атмосфере в виде составных газов, таких как углекислый газ и метан. Азот, ныне основной атмосферный газ, был бы в восстановительной атмосфере соединен с водородом в виде аммиака.
Опарин и Холдейн поняли, что восстановительная атмосфера благоприятна для самопроизвольного синтеза простых органических соединений. Вот собственные слова Холдейна, которые я цитирую из его знаменитой заключительной фразы:
Это было написано в 1929 году, больше чем за 20 лет до часто упоминаемого эксперимента Миллера и Юри, который, как можно было бы понять из сообщения Холдейна, был своего рода повторением эксперимента Бэйли. Однако Э. Ч. Бэйли не изучал происхождение жизни. Его интересовал фотосинтез, и его целью было синтезировать сахар с помощью ультрафиолетовых лучей, направленных в воду, содержащую растворенный углекислый газ, в присутствии катализатора, такого как железо или никель. Именно Холдейн, а не сам Бэйли с его отличительным блеском, предвидел нечто замечательно напоминающее эксперимент Миллера-Юри и считал его возвращением к работе Бэйли.
