8. Дыхание

После того как в атмосфере накопилось достаточное количество кислорода, смог возникнуть процесс дыхания; по-видимому, это тоже произошло в результате мутации. Дыхание в некотором смысле противоположно фотосинтезу: в этом процессе двуокись углерода не разлагается, а образуется. С другой стороны, оно имеет много общего с фотосинтезом. Во-первых, дыхание тоже является высокоэнергетическим процессом обмена - оно дает гораздо больше энергии, чем, например, брожение. Во-вторых, дыхание и фотосинтез, приводящие к столь разным результатам, в наши дни осуществляются при участии очень схожих между собой сложных молекул- гема и хлорофилла (фиг. 41).

Фиг. 41. Структура тема и хлорофилла [18]. В центре этих сложных молекул находится атом металла, окруженный четырьмя атомами азота. В молекулу гема входит атом железа, а в молекулу хлорофилла - атом магния. Длинный 'хвост' молекулы хлорофилла химически устойчив. Эта цепочка атомов способна более или менее полно сохраняться миллиарды лет. Именно она служит основой пристана и других соединений, входящих в состав молекулярных ископаемых (гл. XII, разд. 10-12)

Всем современным аэробным существам - и животным, и растениям - свойственно дыхание^*. Различие состоит в том, что у растений имеется и дыхание, и фотосинтез, а у животных - только дыхание. В жизни растений фотосинтез важнее, и они производят кислород в количестве, достаточном и для всего животного царства.

^* (Существует еще один тип окисления, в котором используется не молекулярный кислород, а кислород, высвобождаемый из окислов, например из окиси двухвалентного железа [21]. Значение этого типа окисления неясно)

Из следующей главы мы узнаем, что для каждой группы животных существует некоторый критический уровень содержания кислорода, ниже которого свободное дыхание, а следовательно, сама жизнь становится для них невозможной. Бактериям достаточно гораздо меньших количеств кислорода, чем животным, - примерно 1% современного количества кислорода в атмосфере (21%). Более того, многие бактерии, так называемые факультативные анаэробы, способны в случае необходимости переключать свой обмен с дыхания на брожение. Это происходит при падении содержания кислорода до 1% современного атмосферного. Хотя не исключено, что дыхание появилось, когда в атмосфере было гораздо меньше свободного кислорода, - на такую возможность указывает "фотогальваническая модель" Граника [18], изображенная на фиг. 40, - все же при низком содержании кислорода, менее 1% современного, брожение и родственные процессы были, по-видимому, выгоднее дыхания. Поэтому для простоты можно принять, что дыхание возникло после того, как благодаря фотосинтезу содержание свободного кислорода в атмосфере дошло до этого критического уровня (гл. XV).