Сульфид водорода – ядовитый газ, способный убить человека даже при небольших концентрациях. Однако для бактерий этот газ может быть источником питания. Более того, на нем основываться целая изолированная экосистема. И вполне возможно, что именно в таких условиях на Земле зародилась жизнь. Возможно, также, что аналогичные процессы протекают в подледном океане Европы, как об этом мечтал Артур Кларк. Вообще, хемосинтез был открыт в конце позапрошлого века, но особый интерес к нему появился всего полвека назад. В 1977 была предпринята экспедиция к Галапагосским островам, в ходе которой и была найдена экосистема, основанная только на хемосинтезе.

Хемосинтез – органические реакции превращения питательных веществ в органические соединения. В отличие от фотосинтеза, использующего солнечный свет в качестве энергии для получения органических соединений, выделяя при этом кислород как побочный продукт, хемосинтез использует неорганические соединения или метан и соединяет их с источником кислорода, например, морской водой, создавая при этом простые сахара. Эти сахара используются бактериями для питания, а они, в свою очередь, оказываются питанием более крупных организмов. В случае использования сульфида водорода в качестве продукта выделяется сера. Сульфида очень много в областях, близких к вулканически активным. Здесь они попадают в воду, создавая очень высокую концентрацию.

В 1988 году Гюнтер Вектерхойцер предположил, что аналогичный процесс хемосинтеза не только типичен для Земли, но даже был первым, который выработала жизнь, зарождаясь четыре миллиарда лет назад. Тогда Земля была совсем не похожа на современную голубую планету. Только оправляясь от удара, приведшего к образованию нашего огромного (для небольших твердых планет) спутника, планета была еще горяча, а ее климат уже не мог стать тем же, что до столкновения, так как оно наклонило ось вращения Земли на 23.5 градуса. Земля только-только остыла достаточно, чтобы у нее образовалась твердая кора, но ее формирование сопровождалось мощной вулканической активностью, сделавшей атмосферу планеты полной ядовитых газов. Не имея озонового слоя, поверхность планеты была подвержена огромным дозам ультрафиолетового излучения Солнца и бомбардировке заряженными частицами из космоса. Чуть позже началась поздняя тяжелая бомбардировка, когда на Землю внезапно обрушился поток астероидов и комет. Конечно, этот процесс не давал Земле принять устойчивое состояние, но зато оставлял после себя воду и испарившиеся летучие вещества, делая вклад в образование атмосферы. Фотосинтез не мог начаться еще два миллиарда лет, но в глубине океана, защищенная от происходящего на поверхности толщей воды, жизнь уже могла начать хемосинтез и развитие на пути к человеку.

Период высокой вулканической активности, подогревавшей в некоторых местах морское дно и дававшей питательные вещества, был очень удобен для зарождения жизни. Скорее всего, именно в таких условиях появился самый одинокий за всю историю жизни организм на Земле – первое живое существо, еще даже не бывшее клеткой. Впрочем, в таком одиноком состоянии оно, скорее всего, пробыло не более нескольких минут. Обогащенная минералами вода были благоприятна для химических реакций, а присутствующее в ней железо, по мнению Вектерхойцера, служило катализатором. После реакции, создавшей первое органическое соединение, начались следующие, усложняющие его. Однако сколько прошло времени и, тем более реакций, прежде чем органические соединения проявили признаки усиливающегося метаболизма, сопровождаемого ускорением сложных реакций, неизвестно. Равно как неизвестно, когда сложность дошла до того, что возникла первая молекула ДНК.

В любом случае, в течение длительного времени эволюция жизни задавалась совершенно случайными химическими реакциями. Условия в гидротермальных источниках были для этого идеальными. Горячие газы, вырывающиеся из трещин в океанском дне, попадая в холодную воду, создавали неустойчивую среду. Из-за того, что равновесная концентрация различных газов в горячем состоянии отличается от нее же в холодном состоянии, и из-за быстрого охлаждения, создавались условия, неблагоприятные для их сохранения, но зато благоприятные для их изменения путем химических реакций. При зарождении жизни условия, видимо, были еще лучше – продукты химических реакций только ускоряли дальнейший процесс. Такова теория Вектерхойцера, в которой сложность органических соединений нарастала, как снежный ком.

В целом теория Вектерхойцера относится к одному из двух основных типов. Первый тип указывает на постепенное наращивание сложности органических соединений, которые со временем становятся способны к делению. Противоположные теории предполагают наличие простых органических молекул, которые способны начать делиться намного раньше. В 1952 году химик Стенли Миллер поставил эксперимент по получению аминокислот из простых соединений под воздействием электрического тока – условий, похожих на раннюю земную атмосферу. К сожалению, пойти дальше пока не удалось – лабораторные попытки получить новую жизнь успехом пока не увенчались. И у второй группы теорий есть один большой минус – они не позволяют с оптимизмом смотреть на перспективы появления жизни в подледных океанах Европы.