акад.В.К.Шумный —
Доклад Алексея Эмильевич Конторовича «Эволюция липидного вещества в живых системах».
акад.А.Э.Конторович —
После доклада Николая Леонтьевича и Георгия Александровича. которые подняли в своих докладах широкую панораму вопросов, я хотел бы сузить проблему и поговорить только об одном компоненте живого вещества. Я имею в виду липидный комплекс живого вещества. И о том, менялся ли он и насколько менялся со времени зарождения жизни на Земле. Я, в отличие от того, что говорил Николай Леонтьевич, почти не буду касаться, собственно говоря, нефти и истории нефтеобразования, и масштабов накопления нфти. Я использую нефть и свои знания по геологии и геохимии или химии нефти только как исходную базу для размышлений.
Дело в том, что из всех компонентов живого вещества до времени выхода растительности на сушу и появления лигнина в сколько-нибудь значительных количествах в осадках и в горных породах, которые из них образуются, по существу сохраняется только липидный комплекс живого вещества. Все остальное в результате тех окислительных процессов, о которых говорил Николай Леонтьевич, в результате деятельности бактерий в осадках практически нацело, как правило, разрушается. И когда мы имеем мощнейшие образования органического вещества в древних осадочных толщах (черносланцевых, как говорят геологи, толщах), это по существу есть концентрация, месторождение полимер-липидов. Это липидная компонента живого вещества, которая в результате, главным образом, бактериологической деятельности и в очень незначительной степени окислительной деятельности образовала вот такой мощный комплекс. И начало нефти дает в основном только липидная компонента живого вещества. Сохранились ли они, в какой мере сохранились, и что мы о них можем говорить, я и попытаюсь рассказать.
Известно, что живое вещество строит себя исключительно избирательно. И известно, что клетка как своеобразная химическая фабрика готовит, с одной стороны, огромное количество веществ, но построенных из крайне ограниченного количества строительных блоков. Липидные комплексы, с которыми нам приходится сталкиваться, содержат в качестве основных компонентов только два. Это неразветвленную алифатическую цепь и изопреновое звено, из которого строятся все изопреноидные структуры. Только два эти компонента. А вес остальное, это новообразованные продукты, это продукты превращения органического вещества как в осадках, так и главным образом уже в осадочных породах. Причем еще известно, что липидные комплексы бактерий и липидные комплексы более сложно организованных организмов, они несколько различаются. В липидном комплексе бактерий большую роль играют так называемые тритерпаны, которые дают начало таким группам углеводородов как гопановые углеводороды, как трициклановые углеводороды, и так далее. И, вообще говоря, здесь есть достаточно много загадок.
Вот Николай Леонтьевич приводил. Начнем с относительно простого. Николай Леонтьевич уже говорил здесь о результатах Шидловского. На самом деле я думаю, что эти результаты в очень сильной степени упрощают реальную картину. А что имеется в виду? Имеется в виду следующее. Да, действительно, живая клетка в результате своей деятельности селективно накапливает изотоп углерода С12. Если карбонаты, если абиогенный СО2, там содержание
? С13 в районе 0,0 плюс два — минус два промиля, то в органическом веществе всегда значительно больше изотопа С12, как указывает Шидловский, от -20, -18 промилей до -40 промилей. Я, честно гшоворя, думаю, что на самом деле от -25 до -40; те аномальные точки, о которых говорил Николай Леонтьевич, требуют специального исследования. А я думаю, что -20, -18, это своеобразный гибрид уже вторичных процессов.
Что удалось наблюдать нам? На огромной статистике, вот если вы возьмете битуменозное вещество и кероген высшей наземной растительности, то вы увидите, что изотопный состав меняется от -25 до, в редких случаях, -30. Как правило, -29-28. А если вы возьмете планктонное и бентосогенное органическое вещество, органическое вещество черносланцевых толщ, то вы увидите, что изотопный состав его существенно легче, -30 — -35 промилей. Кстати сказать, все докембрийские нефти, это самые изотопно легкие нефти, они сидят вот в этой части, -3 — -35 промилей. Фанерозойские нефти в тех же черносланцевых толщах до -34 доходят очень редко, они больше сидят вот здесь вот. Так что какая-то селекция тут во времени имела место. Но вот такая картина имеет место быть. А теперь вот я специально попросил у Николая Леонтьевича картину, которую построил Шидловский. А вот картинка, которую лет 20 теперь уже тому назад опубликовали мы, и которая за это время только пополнялась новыми точками. Вот это органическое вещество, снизу изотопно легкое органическое вещество, связанное генетически с планктоном и бактериальной деятельностью. А вот органическое вещество, связанное с высшей наземной растительностью. Я буду еще об этом говорить, но вот эта самая точка, точка появления озонового слоя и точка выхода растительности на сушу, она породила и принципиально новую жизнь, относительно изотопно тяжелую. Она и по химической структуре, эта жизнь, иная, я о ней расскажу чуть позже. Но важно, что та картина, которую показывает Шидловский, когда он все смазывает в одно, она затушевывает вот этот переход. У нас просто в Сибири я не имел возможности работать с более молодыми черносланцевыми толщами, эта картина проходит до самых современных событий. Тут никакого обрыва этой линии нет, она существует и по сей день. Это изотопно легкое органическое вещество проходит через всю геологическую историю с момента первых находок органического вещества.
Теперь возникает вопрос, откуда у Шидловского и целого ряда других исследователей вот эти легкие изомеры? Они имеют место и в нашей практике. Скажем, когда наши специалисты работали на Енисейском кряже, там отчетливо фиксируется одна и та же толща шунтарской свиты, хорошо известная в литературе. Но в зонах относительно низкого метаморфизма и в зонах относительно высокого метаморфизма. Так вот, в зонах относительно высокого метаморфизма, там, где она контактирует с карбонатными толщами и в ней есть какое-то количество карбонатного материала, происходит утяжеление углерода. Происходит изотопный обмен между тяжелым изотопом углерода карбонатов и легким изотопом углерода собственно органического вещества шунтарской свиты и других аналогов. Как только вы приходите вот сюда… Вот мы сейчас только что закончили работу по Алтаю здесь. Фактически в единичных точках мы зафиксировали изотопно легкий углерод. Всюду высокий метаморфизм, всюду высокое количество карбоната. А если вы берете чистые и слабо измененные черносланцевые толщи, имеет место вот такая картина.
акад.Н.Л.Добрецов —
Там интересно в размере 40, вот эти аномальные точки.
акад.А.Э.Конторович —
Эти точки надо исследовать специально, конечно.
акад.Н.Л.Добрецов —
Метаморфизм может не понизить, метаморфизм может поднять опять вверх. До 30, 20.
акад.А.Э.Конторович —
Там мало метаморфизма. Надо, чтобы в контакте с этим веществом было еще изотопно тяжелое вещество, изотопно тяжелый углерод рядом, карбонатный, чтобы пошел изотопный обмен.
Теперь я перейду собственно к органическому веществу. Что установлено? Мы сегодня знаем широкий спектр соединений, которые известны в нефтях. Причем они известны в аномально высоких концентрациях. И для каждого из них можно, как правило, указать биологического предшественника липидного компонента. Это какие соединения, составляющие основу, каркас нефти? Это нормальные алканы, это монометилалканы, это неразветвленные изопреноидные алканы с достаточно длинными изопреноидными цепями, главным источником которых является хетоловая цепь хлорофилла или других соединений, которые живое вещество использовало для дыхания. Так вот, я приведу только некоторые из этих соединений, которыми я буду больше пользоваться.
Что важно еще отметить? Что на всей истории, начиная от первых находок формации исуа — я не видел тех последних работ, на которые ссылается Николай Леонтьвич, но там метаморфизм, по-видимому, достаточно высокий, там спектр биомаркеров ограничен. Или он ограничен метаморфизмом последующим. Все те биомаркеры, которые имеют в основе нафтеновое кольцо, насыщенное шести- или пятичленное кольцо, при высоком метаморфизме разрушаются все-таки. А вот углеводороды, которые имеют в основе алифатическую изопреноидную цепь, сохраняются до более высоких температур. Там фигурировала температура 250-300 градусов, о которой говорил Николай Леонтьевич. И все углеводороды с нафтеновыми структурами оказались разрушенными, мы просто не сохранили эти улики. Но вот что мы имеем. Я не говорю о нормальной алифатической цепи, это известно.
Вот монометилалканы. Что характерно для современного живого вещества и для всех нефтей, скажем, фанерозоя? Среди монометилалканов резко доминируют по концентрации углеводороды с заместителями возле второго атома углерода или возле третьего атома углерода, 2- и 3-монометилалканы. Соответственно и в карбоновых кислотах преобладают такие вот структуры. Я не берусь утверждать, что это эволюция. Но, что интересно, в нефтях докембрия мы впервые столкнулись, причем в целом ряде районов (о геологии я скажу чуть позже), с присутствием монометилалканов с разветвлением в середине цепи, возле 12-го или 143-го атома углерода. Вот такие сочетание характерно для нефтей Сибирской платформы. Большинства, скажу я теперь. Такое же точно сочетание обнаружено в нефтях Омана и Индостана, ну, в зоне, тяготеющий к Персидскому заливу. В древних нефтях. В более молодых нефтях ничего этого нет, там присутствует вот такая вещь. И вначале, когда это явление Александр Александрович Петров, известный наш исследователь, в прошлом году удостоенный Губкинской премии за эти работы, обнаружил это явление, то казалось, что это характерная метка нефтей докембрия. А дальше вдруг выяснилась такая вещь.
Мы начали изучать нефти докембрийские Автраслии в бассейне Макартур, и обнаружили, что они ничем не отличаются от наших фанерозойских нефтей. Там нет вот этих углеводородов. Затем появились работы, очень немногочисленные, по нефтям вендским Русской или Восточноевропейской, как теперь предпочитают говорить, платформы. И там тоже оказался вот такой тип нефтей. То есть складывается впечатление, и я на этом потом буду несколько раз снова и снова останавливаться.
Поначалу казалось, что вот это характерная линия докембрийских липидов, а это характерная линия фанерозойских липидов, и где-то произошло это изменение. Оказывается, не так. Оказывается, с самого начала, по-видимому, во всяком случае, мы можем фиксировать с протерозоя, существовали две эти линии соединений в липидном комплкесе. Но где-то с началом кембрия, в венде и кембрии эта линия исчезла и больше никогда не появлялась.
акад.Н.Л.Добрецов —
Более сложная.
акад.А.Э.Конторович —
Не более сложная, а с ответвлением в середине. Я не могу утверждать, что она более сложная. Но, во всяком случае, вот эта ветвь фиксируется только в докембрийских нефтях, и долгое время ее не удавалось найти в фоссилизированном органическом веществе, вне нефтей. Но вот в последнее время опубликованы данные американских геологов, которые исследовали черносланцевые толщи Персидского залива, и в верхнепротерозойских черносланцевых толщах такие структуры в аномально высоких концентрациях тоже обнаружили.
Чем еще занимательны эти компоненты? Они присутствуют все всегда, вот эти биомаркеры, как их называют, в аномально высоких концентрациях. Проценты на них. То есть нормальный абиогенный синтез дает ведь более-менее равномерное распределение элемента. А вот тогда, когда специфически накапливается только один компонент, либо нужно изобрести такую химическую машину, чтобы она это создавала, либо этой машиной является клетка.
Теперь я вернусь к нормальным алканам и тоже буду говорить о веточке. Нормальные алканы известны в самых древних толщах. Они зафиксированы и в формации исуа, и фиксируются до сегодняшнего дня. С выходом растительности на сушу появилась следующая особенность. В древних нефтях и в древнем рассеянном органическом веществе и фактически не видим нормальных алканов с цепью больше 22-25. И максимум концентраций приходится на углеводороды с 15-17 атомами. В высшей наземной растительности этот пик сдвинут в более высокомолекулярную цепь, тут преобладают углеводороды с 21-25 атомами углерода. Вы можете даже не знать биографию образца, но если вы смотрите на его хроматограмму, вы можете заранее предсказать, какова его история с точки зрения геологии. Вот та же картинка (я ее уже пояснял) для монометилалканов. В докембрии мы видим две эти ветви, и в фанерозое и в рассеянном органическом веществе, связанном с планктоном, и в планктонно-бактериогенном органическом веществе, и в органическом веществе высшей наземной растительности присутствуют, как я уже говорил, только эти монометилалканы.
Стераны. Очень интересный класс углеводородов, берущий начало от стеролов живого вещества. Тут намечается очень интересная метаморфоза. Поначалу изучались только вот эти нефти и вот это рассеянное органическое вещество. И мы прекрасно знаем, что во всех фанерозойских толщах, а особенно в мезозойских и кайнозойских толщах, есть стераны с 27 атомами углерода в цепи, и есть 28 и 29 атомов углерода, если там радикал на месте RC2H5. Высшая наземная растительность. Липиды высшей наземной растительности дают начало стеранов преимущественно с 29 атомами углерода, с так называемым этилхолестаном. Планктоно- и бактериогенное органическое вещество дает начало стеранам с 27 атомами углерода в цепи холестана. И опять первая находка тут принадлежала Александру Александровичу Петрову. Берем докембрийские нефти Сибирской платформы, заведомо морские, и вдруг оказывается, что в них резко довлеет стеран С-29. Это обстоятельство в рассеянном органическом веществе тоже прослеживается очень хорошо. С-29 стеран мы видим в аномально высоких концентрациях и во многих докембрийских черносланцевых толщах, и никогда — в фанерозойских, как никогда в фанерозойских нефтях. Этот стеран и липид, который дает начало этому стерану, в планктоне и бактериях, начиная с фанерозоя, не присутствует.
Я уже приводил тот пример Австралии, который пришлось изучать нашим специалистам, это наши публикации. Есть публикации, которые я опять же упомянул, по Русской платформе. А там в докмебрийских нефтях фиксируется вот эта веточка, характерная для черносланцевых толщ фанерозоя. То есть и по стеранам уже в докембрии зародилось два типа организмов с двумя типами липидных комплексов, в одном из которых накапливался вот этот 12-13-монометилалкан и накапливались стеролы, которые дают начало стеранам С-29. Мы сейчас только что закончили изучение панамской свиты, которую очень любит Алексей Юрьевич и которой мы с ним в разные годы по много раз занимались. Сейчас мы ее воспроизвели на новом биомаркерном уровне, и уже в панамской свите мы фиксируем наличие двух этих ветвей. Там сохранилось и то, и другое. Часть организмов дает концентрацию на С-29, а часть на С-27. Если вы уйдете в девон, скажем, в доманиковую формацию и ли баженовскую свиту Западной Сибири, или кембрийские сланцы Северного моря, там будет преобладать ситуация в черносланцевых толщах с С27. Но что интересно? Вот эти две линии были, одна из них отмерла, а с появлением высшей наземной растительности появилось органическое вещество, в котором снова появился этот С-29. При выходе растительности на сушу она по каким-то причинам вспомнила этот липидный комплекс и восстановила его снова. Это факты, которые требуют объяснения, но которые имеют место быть.
Вот соединения, которые вели себя более устойчиво. Трициклановые углеводороды, имеющие вот такую структуру. Радикал R может иметь длинную изопреноидную цепь, а может иметь очень короткие цепочки. Так вот, в зависимости от этого это или С-19-С-20, или там до С-31. До 31 атома углерода в молекуле…
…истории планктоно- и бактериогенное органическое вещество генерировало только такие липиды, которые давали начало… А вот с выходом растительности на сушу здесь появились новые, не характерные для этих липидных комплексов вещества, которые стали давать начало С-19 и С-20 трициклану. Назвать это эволюцией, называть это дивергенцией, — ну, это надо обсуждать. На самом деле вся система как целое на протяжении всей геологической истории (3,8 млрд. лет) страшно устойчива. Основная структура не менялась совершенно. Но вот эти скачки имеют место.
Есть некоторые соединения, которые появились очень поздно. Вот есть такой пятичленный углеводород алеанан, он встречается только в кайнозойском органическом веществе и в кайнозойских нефтях. Он никогда не встречался на протяжении всей палеозойско-мезозойской и фанерозойской истории и в докембрии. В сколько-нибудь значительных концентрациях его обнаружить не уавалось.
И, наконец, я хочу вернуться к тому рубежу, который играет особую роль, наверное, в биохимической эволюции живого вещества. Это выгод растительности на сушу и появление высшей наземной растительности. И Николай Леонтьевич об этом говорил, и наверное много здесь еще будет говориться, что произошло это где-то в конце ордовика — начале девона, в течение силура и девона. Но по-настоящему нормальную органику, связанную с высшей наземной растительностью геохимически, мы повсеместно наблюдаем только с верхнего палеозоя, с появления первых мощных угольных толщ. Я думаю, что некие уникальные находки, конечно, рано или поздно появятся и в более древних слоях, ордовикских, силурийских, девонских, но сегодня я могу говорить только об этом. Так вот, с моей точки зрения выход растительности на сушу как раз сделал революцию. Если до этого липидная и вообще природа всех органических соединений была, если можно так выразиться, алифатическая, и преобладала алифатическая жизнь, то с появлением высшей наземной растительности алифатические структуры стали в живом веществе, в вышедшей на сушу растительности играть огромную роль. Это в первую очередь лигнин, который создает огромную массу растительности и который в первую очередь фоссилизируется в угленосных толщах. Огромная масса угля, которую мы сгеодня наблюдаем, это преимущественно по химизму структуры, имеющие изначальным своим источником лигнин. Появилась ароматическая жизнь, и она дала начало новому органическому веществу, между прочим.
Появился новый компонент для углеводородообразования. Если до этого главным источником были алифатические структуры, полимер-липидное органическое вещество, и это органическое вещество в результате превращений при высоких температурах и давлениях (катагенеза, как говорят геологи) давало начало преимущественно нефти и жирному газу, метан был уже побочным продуктом на очень высоких стадиях преобразования, то это органическое вещество изначально генерирует из углеводородов преимущественно метан. А вот углеводороды С2-С5, а также жидкие углеводороды генерирует в значительно меньших количествах. Я вам говорил об изотопии этого вещества, вы помните этот скачок. Я вам показывал, как на этом рубеже появились в липидном комплексе новые стераны, новые трицикланы. Перед этим рубежом, задолго до этого исчезли 12-13-монометилалканы, а помимо этих структур появились еще.
Если для докембрийского органического вещества характерно преобладание вот таких ароматических структур, нафталиновые и фенонтреновые ядра, которые находят себе предшественников в циклоалифатических структурах липидных комплексов, то после этого скачка в органическом веществе, связанном с высшей наземной растительностью, достаточно в высоких концентрациях появляются и вот эти антраценовые ядра, которые существенным образом меняют структуру живого вещества и которые отчетливо фиксируются в нефтях. Если вы возьмете нефти, связанные с угленосными толщами, и нефти, связанные с морскими черносланцевыми толщами, то они по всему набору этих параметров опознаются очень легко.
Теперь, если подвести итог всему тому, что я хотел сказать, оно сводится к следующему. Если геологи, если биологи, когда они строят эволюцию жизни, имеют дело главным образом с морфологическими характеристиками, выраженными морфологическими характеристиками этих ископаемых организмов, то в данном случае химия органического вещества позволяет понять некоторые элементы биохимии этого живого вещества. И не всего его в целом, а только одной его компоненты, главным образом, липидных комплексов. Мы знаем и следующее, скажем, что липидные комплексы в простейших организмах, их роль в массе живого вещества значительно больше, чем высшей наземной растительности. Это первое. Мы наблюдаем изменчивость липидных комплексов и сегодня, когда изучаем липидные комплексы, допустим, планктона в разных зонах океана. Скажем, в арктических широтах это всегда ненасыщенные жирные кислоты присутствуют в липидах, потому что только в этом случае при низких температурах организм сохраняет устойчивость. В тропических широтах преобладают в составе липидных комплексов насыщенные жирные кислоты, которые сохраняют подвижность и жидкую консистенцию в более узком интервале температур. То есть организмы приспосабливались и приспосабливаются, и строят себя химически так, чтобы приспособиться к сере обитания. Строили всегда и продолжают это делать сегодня. И в этом нет ничего удивительного. Реконструируя липидные комплексы живого вещества, мы можем понять маленькие элементы того, как оно химически эволюционировало в течение времени.
И у меня такое ощущение — я перехожу тут на территорию биологов, и это всегда очень опасно, — что усложнение шло за счет увеличения количества макромолекул, конструируемых из набора строительных блоков, которые были выбраны жизнью на очень ранних стадиях ее формирования. И усложнение шло при ограниченном количестве строительных блоков, которые проходят через всю историю жизни на планете, через всю ее геологическую историю. И это главная линия эволюции. Вот надо ли считать те отклонения, о которых я здесь показывал, за исключением, конечно, верхнепалеозойского скачка, рассматривать их как эволюционные или как поиск некого оптимума, который предпринимало живое вещество, строя себя, — вот это вопрос, который требует обсуждения и по которому я хотел бы услышать ваше мнение. Я сознательно ухожу сегодня от всех нефтяных проблем. Я думаю, что об этом можно говорить отдельно. Николай Леонтьевич действительно прав. Скажем, в фанерозойской истории Земли мы редко знаем черносланцевые формации, вот эти концентрации, эти месторождения органического вещества, образованного простейшими доклеточными и одноклеточными организмами и бактериями. Так вот, в фанерозойской истории мы редко имеем такие толщи с мощностью больше 20-40 метров. А в докембрийских формациях мы знаем эти толщи мощностями и в сотни метров. То есть концентрации такого органического вещества в древних толщах были огромны, и масштабы генерации нефти и других углеводородов в докембрийской истории Земли были, наверное, а точнее, наверняка, значительно более значительные. Существенно более значительные.
Не учитывают еще и такого обстоятельства, на которое обратил внимание Николай Леонтьевич, что Земля была более разогретая, тепловой поток был более сильный. Сегодня для того, чтобы начались процессы нефтегазообразования в осадочных толщах, чтобы достигнуты были необходимые температуры необходимо в разных зонах, в зависимости от тепловых потоков и состава осадочных пород, от их теплопроводности, от 1,5-2 до 3-4 километров осадков сверху. При существенно более сильном тепловом потоке, который имел место в докембрии, это достигалось на значительно меньших глубинах. Поэтому масштабы, которые охватывали эти процессы, были иными. И если говорить об эволюции нафтидогенеза , то это, конечно, значительно более широкое понятие, чем тот круг проблем, который я пытался осветить сегодня, потому что мне так представляется, что для понимания биологической эволюции важнее те обстоятельства, которые я вам и рассказал.
К сожалению, новая информация пяовляется не так быстро, во-первых. Во-вторых, очень часто великолепные химики — сегодня мне Алексей Юрьевич рассказывал, как делают американские исследователи. Сделали один образец, сфотографировали и тут же начинают публиковать в «Нейчур». А мы стараемся собрать большие коллекции. Очень часто такие тонкие исследования, которые делаются, опираются на не систематически подобранные геологические коллекции. И тогда они химию-то дают, а интерпретации нормальной не поддаются. Мы старались строить все наши исследования, выжимку из которых я вам дал сегодня, на очень тщательно предварительно отобранных геологических коллекциях, и мы к ним на протяжении последних 40-30 лет неоднократно возвращаемся, по мере того, как меняются, благодаря развитию аналитической техники, возможности наши аналитические. Наверное, это и надо продолжать делать.
Спасибо.
акад.В.К.Шумный —
Спасибо, Алексей Эмильевич. Валентин Николаевич, потом Сергей Эдуардович.
акад.В.Н.Пармон —
если можно, два вопроса. Один терминологический, второй по науке. Алексей Эмильевич, когда вы говорите «липидный комплекс», что вы имеете в виду? Для химиков как-то это не совсем ясно. Это не липиды, а это то, что в мембранах. Потому что, допустим, кетонные группировки, это же не липиды, … группировки, это тоже не липиды в химическом плане. То есть, липидный комплекс, это то, что накопилось в мембранах, и именно это потом захоронилось и трансформируется, так?
акад.А.Э.Конторович —
Не только в мембранах. Я попробую ответить на этот вопрос.
акад.В.Н.Пармон —
Почему липиды. Липиды по химии, это жиры.
акад.А.Э.Конторович —
Ну, вот был такой очень известный наш геохимик. Я нарочно стал говорить «липиды», потому что в одном из последних биологических изданий я прочитал, что липоиды — устаревший термин. Вот Николай Брынцалович Вассоевич предпочитал термин «липиды и липоиды», имея в виду следующее, что все соединения, которые имеют неразветвленную цепь и связаны с алкановым рядом, это липиды, а соединения, в основе которых лежат изопреноидные структуры, это липоиды. Независимо от того, в каких частях организма они накапливаются. Вот если химически, то я бы так выразился.
акад.В.Н.Пармон —
То есть, это гидрофобные соединения?
акад.А.Э.Конторович —
Да, конечно.
акад.В.Н.Пармон —
Теперь второй вопрос, уже более по науке. Вы сказали, что сейчас у геологов мнение, что для очень древних углеводородов, которые находятся в толще карбонатов, происходит изотопный обмен, и они более тяжелые. Как представляется этот обмен? Для химиков вообще-то изотопный обмен возможен с молекулами карбонатов, точнее, ионами, либо в решетке кристаллической, только по кольцевым группировкам. Это кто-то проверял, либо нет, что утяжеление идет только по кольцевым группировкам?
акад.А.Э.Конторович —
Есть небольшие наметки на это в одной разработке Эрика Михайловича Галимова. Систематических исследований такого рода не проводилось, хотя интуитивно я думаю, что это идет именно так, как вы говорите. Я могу сказать таким образом. Я бы так сказал тогда. Я думаю, что это правдоподобные ассоциативные рассуждения, то, что я говорю. Вот одна и та же толща, фационально по облику она не меняется. А вот по изотопному составу, когда она сидит в метаморфических зонах с карбонатами, она меняется. Как происходит этот процесс? Ну, давайте изучать. Не знаю.
акад.Н.Л.Добрецов —
Там на самом деле происходит графитизация, и это уже изотопный состав графита.
Вопрос —
Но откуда в графите?
акад.Н.Л.Добрецов —
А в графите он берется просто из карбонатов. Обычная реакция, где может появиться.
акад.В.Н.Пармон —
В графите — да, но Алексей Эмильевич сказал…
акад.А.Э.Конторович —
Это еще не графит, это еще не в буквальном смысле. Это не графит еще. Это высокопреобразованное органическое вещество. Я думаю так. Этот вопрос мне до конца не ясен, он требует изучения.
Вопрос —
Можно еще раз картинку поставить про стерины? Здесь учитывается, как говорят, общий, валовой состав стеринов и не учитывается огромное разнообразие стеринов и присутствие в разных группах разных бактерий.
акад.А.Э.Конторович —
Ну, наверное мы еще сегодня до этого не добрались. На самом деле, только есть что еще? Мы можем различать. Это касается и стеринов, и гопанов. Мы можем различать при том аналитическом состоянии дел, которое у нас есть, скажем, альфа-альфа изомеры, бета-бета изомеры. Стереоизомеры разные. Я не касался этого сегодня, но видно там, что их соотношение определяется уровнем катагенетической преобразованности органического вещества. А с точки зрения видовой, более детально не знаю. Может быть, если бы мы определили детально, мы бы сказали больше. Это очень интересно.
Из зала —
Но один намек, что такая мощная группа живых организмов, как все членистоногие, скажем, не умеют …, но жить без него не могут не только насекомые, а и ракообразные, и паукообразные.
Вопрос —
А откуда берут?
акад.В.К.Шумный —
Берут извне, пытаются.
акад.Н.Л.Добрецов —
Алексей Эмильевич, вы прекрасно показали, что выход растительности на сушу и дальше развитие высшей растительности внесли существенный вклад в изменение того состава живого вещества, которое при этом синтезируется и в той или иной мере захороняется. А вот появление эукариот и существенный рост всякого разнообразия, с этим связанный, на рубеже 1,600-1,700 млрд. лет как-то все-таки сказался или нет? Все-таки, есть достоверные нефти — не углистые сланцы, а нефти древнее этого возраста?
акад.А.Э.Конторович —
Нет. Задокументированных фактов мы пока не знаем. Это 1,200-1,400, максимум.
акад.Н.Л.Добрецов —
Жидкие нефти — максимум 1,400?
акад.А.Э.Конторович —
Да. А дальше все, что угодно, могло быть.
Вопрос —
Владимир Константинович, маленький вопрос можно? Вы говорили о том, что одна из фракций липидов когда-то исчезла и больше не появлялась в следующие геологические периоды. А может это быть связано с тем, что какая-то группа организмов, которая базировалась на этих липидах, исчезла раз и навсегда, и это можно было бы попытаться проследить в шкале геологической?
акад.А.Э.Конторович —
Это или какие-то бактерии, или прокариоты. И, наверное, это очень трудно установить. И это только если нам подскажут биологи. Это произошло на уровне миллиарда, может быть.
акад.Н.Л.Добрецов —
Тогда отпечатков не было, были сплошные продукты жизнедеятельности. Ничего не сохранилось.
акад.В.К.Шумный —
И последний вопрос я задам. Вот Георгий Александрович дал на животных 3 %. Сколько вы даете на растения? Чтобы просуммировать и высчитать, сколько остается за микроорганизмами.
акад.Н.Л.Добрецов —
Баланс вот этих …, которые произошли из растений. Ну, с тех пор, как ни появились.
акад.А.Э.Конторович —
Ну, я начну с другого конца. С газа. Вот всегда считается, и любят говорить о том, что основная масса газа… С газом происходят очень интересные вещи. Склонность живого вещества использовать легкий изотоп углерода ведет к тому, что самое изотопно легкое соединение природы, которое генерируется, это метан. Биогенный болотный метан имеет содержание соотношение изотопов на уровне -60 — -70 промилей.
акад.Н.Л.Добрецов —
В исуа 58.
акад.А.Э.Конторович —
Интересно. В начале года мы проводили совещание вместе с академиком Дмитриевским по проблемам происхождения нефти, и там выступала одна дама из нашего Института океанологии. Она, к сожалению, сразу уехала, а я ей даже заказал статью. Так вот, они работали в районе этих «черных курильщиков». Там метан имеет возле нуля изотопный состав углерода. И, соответственно, образующиеся в «черных курильщиках» липиды, они все страшно изотопно тяжелые. Это еще одна область жизни, которую можно и нужно изучать. Но это буквально я на слух воспринял. Я попросил ее: давай статью, мы срочно это опубликуем, но вот она уехала.
Из зала —
Это естественно.
акад.А.Э.Конторович —
Конечно, естественно. Но публикаций таких, как следует грамотных и систематических, нету. Это крайне важно. Это целая новая область знания, которая открывает нам возможности. Так вот, сеноманские залежи западно-сибирского газа, как вы знаете, это 30-35 % сегодняшних мировых ресурсов газа. Этот газ варьирует от -65-70 до -50 промилей, он весь изотопно легкий. Причем мы с профессором Вышемирским скончавшимся даже сделали несколько лет тому назад работу, где мы посчитали, какая часть более глубоко генерированного газа из юрских толщ, может быть, из триасовых поднялась наверх. так вот этот газ на 60-80 % (такие залежи как Уренгой и так далее) представлен по существу газом самых верхних слоев, угольным газом. Там генерировала угольная органика апта, альба, сеномана. Поэтому в газах роль растительной компоненты, я думаю, в целом по миру будет фифти-фифти.
По нефти ситуация совершенно иная. Там ведь опять, когда говорят о континентальной нефти, чаще всего имеют нефть, образованную в озерных системах. Опять же, древние сапропели ископаемые, китайские и так далее. Это в лучшем случае первые проценты. Вся остальная нефть, это, конечно, нефть морская.
акад.В.К.Шумный —
Все, спасибо
акад.Н.Л.Добрецов —
Но там тоже фитопланктон мог играть…
акад.А.Э.Конторович —
Нет, нет, скорее даже играл определяющую роль простейшие. И там вот еще что.
акад.Г.А.Заварзин —
Это даже не зеленые растения.
акад.А.Э.Конторович —
Да, да. Вот к тому, что говорил Георгий Александрович о роли бактерий. Я так думаю, что вся нефть или вес вот эти ископаемые липиды, которые мы знаем, это все продукты, переработанные бактериями. И поэтому это липидные комплексы не в том первоначальном виде, в каком они были в тех организмах, а уже прошедшие бактериальную переработку. Но, поскольку видно, что они наследуют структуру, различается структура, по-видимому, какая-то изначальная матрица сохранялась. Вот как это сказать более точно на вашем тарабарском языке, вы мне подскажите.
акад.В.К.Шумный —
Все, спасибо, Алексей Эмильевич. У нас есть шанс вовремя уйти на обед. Мы поменяли доклады здесь по просьбе авторов, и сейчас сделает доклад академик Юшкин Николай Павлович, «Углеродная кристаллизация живых систем». А потом Сергей …