Пустые калории. Почему мы едим то, что не является едой, и при этом не можем остановиться. Крис Ван Туллекен
на планете уже в первые 150 миллионов лет ее существования1.
Да, они были довольно-таки горячими. Плотная атмосфера древней Земли, состоявшая из углекислого газа, могла послужить «крышкой скороварки», благодаря которой океаны оставались жидкими, даже разогреваясь до невероятных 200 °C. В общем – да, это, конечно, был «период Аида», но уж точно не эпоха расплавленных горных пород. Да и атмосфера тоже была относительно мягкой, состоящей в основном из вулканических газов – углекислого газа, азота и двуокиси серы. Не хватало только одного главного компонента – кислорода.
В еще одном австралийском цирконе возрастом 4 млрд лет обнаружили нечто еще более неожиданное: углерод с «биогенной» сигнатурой[36] – первое косвенное доказательство существования жизни2.
Мы уверены, что одноклеточные организмы появились 3,5 млрд лет назад. Доказательства маленькие, но неопровержимые: микроокаменелости в отложениях железа на севере Канады, остатки строматолитов (микробных колоний) с «биогенным» углеродом на юго-западе Гренландии, маты с бактериальными отложениями в песчаниках Западной Австралии.
3,2 млрд лет назад живые существа уже размножались и меняли геологический состав земли, создавая объекты размером с графства – огромные жилы железа площадью в сотни квадратных километров, которые стали отходами жизнедеятельности древних бактерий3–6. Крупнейшие железные жилы находятся в Австралии, и по ним можно немало узнать о первой эре еды, которая началась с появлением первых живых существ.
В то время в океанах было полно растворенного железа, появлявшегося из подводных вулканов, и это железо стало пищей для древних бактерий. Мы дышим кислородом, а вот эти бактерии вдыхали углекислый газ. А отходами жизнедеятельности была ржавчина. Эти гигантские полосатые железные жилы, из которых добыли металл для производства множества окружающих нас объектов, скорее всего, являются огромными «выгребными ямами» из бактериальных экскрементов7–9.
Если идея поедания металлов кажется вам странной, не беспокойтесь. Здесь все дело в атомах.
Все вокруг состоит из атомов, которые, в свою очередь, состоят из протонов и электронов[37]. Разные химические элементы содержат разное число протонов и электронов, которые придают им те или иные свойства (некоторые элементы – прозрачные газы, другие – черные твердые вещества, и т. д.). Но в каждом элементе всегда должно быть поровну протонов и электронов. У кислорода восемь протонов и восемь электронов. У углерода – шесть протонов и шесть электронов. Но не все атомы довольны своей участью[38]. Углерод, например, любит отдавать электроны, а кислород отчаянно хочет захапать их побольше[39]. Недовольные атомы могут собраться вместе, поделиться друг с другом и стать счастливее – и продуктом этого идеального брака становится двуокись углерода (углекислый газ). На их «свадьбе» вырабатывается энергия – и именно благодаря этой химической реакции ездят автомобили.
Когда
У углерода есть несколько форм, и эти формы используются в определенных пропорциях, когда в клетках синтезируются белки.
А также нейтронов, у которых нет заряда, так что они мало влияют на химическое поведение атома.
Некоторые химики предпочитают не пользоваться словами типа «довольны», но другие не возражают. На субатомном уровне значения слов довольно расплывчаты. Система ведет себя так, словно у атомов действительно есть желания, так что мне кажется, что хотя бы в иносказательной форме эти слова применять можно.
Отдача электронов называется окислением. Кислород, так уж вышло, хочет заполучить ровно столько электронов, сколько требуется живым существам для того, чтобы его эксплуатировать. Несмотря на имя, он не является самым сильным окислителем: кислород просит электроны вежливо, а вот другие газы, например фтор или хлор, отрывают электроны у практически любых других атомов, даже не спрашивая. Вот почему они являются настолько мощными токсинами: вдохните немного хлора или фтора, и они окислят (отберут электроны) вообще все ткани вашего тела. По счастливой химической случайности кислород может сжечь любое органическое вещество на планете, но для этого ему требуется искра. Ферменты внутри клеток дают эту «искру», чтобы реакция проходила контролируемо, и из нее можно было получить энергию.