25757-1 (707531), страница 10
Текст из файла (страница 10)
К строматолитам были явно не готовы. Их открыли в начале нашего века в докембрийских слоях на западе Северной Америки. Тонкослоистые известняки привлекли внимание тем, что были сложены как бы многочисленными стопками блинов. А все вместе они походили на ворсистое покрывало (что и получило отражение в названии).
Их приняли было за рифы, построенные неизвестными водорослями. Но вскоре отнесли к минеральным отложениям. Представление о том, что жизнь возникла не ранее чем 600 млн. лет назад, было еще незыблемым, и сама мысль о каких-либо перестановках, композиционных изменениях в этом историческом полотне воспринималась как кощунство. То, что слои докембрия абсолютно мертвые, считалось общепризнанным фактом.
Должно было пройти полвека, прежде чем в том появились серьезные сомнения. В обнажении докембрийских пород близ озера Верхнего в канадской провинции Онтарио американским палеонтологам попались остатки ископаемых микроскопических растений. Они были сходны с более молодыми находками синезеленых водорослей, среди которых вроде бы имелись и строители строматолитов. Но настоящей веры в родство тех и других все же долго не приходило. Уж очень древней была находка в Онтарио.
Сомнения рассеялись лишь лет 20 спустя, когда в Западной Австралии у побережья Индийского океана к северу от города Перт объявились живые фабрики строматолитов. В мелководной лагуне Хамелин Пул залива Щарк Ёей производством «ворсистых покрывал» и в самом деле поныне занимаются сообщества синезеленых водорослей и бактерий, удивительно сходные по форме с докембрийскими находками.
Аналогичные ископаемые уже обнаружены в десятках строматолитовых отложений на всех континентах земного шара. Микроорганизмы хорошо сохранили свою первоначальную форму, так как в свое время были пропитаны (как бы замещены) кремнеземом. Они стала основным источником сведений о ранних периодах в истории жизни на Земле. Арсенал биохимии и радиометрии позволил установить: именно эти существа принимали важное участие в насыщении атмосферы нашей планеты кислородом. Изотопные исследования горных пород, образовавшихся 3,3—3,8 млрд. лет назад, показали, что эти самовоспроизводящиеся системы микроорганизмов существовали уже тогда.
Их называют по-разному: дианеи, или синезеленые водоросли (из-за присущей им окраски), а чаще цианобактерии (ведь это водорослево-бактериальные сообщества). Современных потомков первожителей планеты можно встретить в самых невероятных местах, совершенно, казалось бы, не пригодных для обитания. Невероятная выносливость, пластичность обмена веществ позволяют им в равной степени благоденствовать на недоступных скалах высоко в горах и в пустынях, заселять полярные окраины и горячие источники, где вода клокочет у точки кипения. Можно также сказать, что они известны каждому, кто видел обильное цветение воды в застойных прибрежных полосах водохранилищ, прудов и озер.
Неприхотливость синезеленых поразительна. Свет, углекислый газ и вода — вот все, что им надо. Кислород — побочный продукт их жизнедеятельности. Правда, если рядом обнаружится кДкая-нибудь органика, они непременно используют и такой дополнительный источник углерода. Но прекрасно обходятся и без подобных подкормок. Потребности их предельно скромны.
Цианобактерильные сообщества интересны еще и тем, что в них спокойно уживаются организмы, производящие кислород, и те, для которых он — сущая погибель (метанообразующие бактерии). По-видимому, именно такое сообщество составляло большую часть населения раннего докембрия. Итог их деятельности грандиозен: мощные толщи осадочных пород, отложения окислов металлов. И конечно, им принадлежит решающий вклад в создание кислородной атмосферы.
Но еще больше в их деятельности неясного. Хотя бы сами строматолиты. По какой причине цианобактерии их строили? Согласно единодушному мнению специалистов, возведение этих известковых сооружений непосредственно не связано с внутренними потребностями клеток сине-зеленых водорослей. Зачем же в таком случае им понадобилось без устали ткать из камня причудливые «ворсистые одеяла»?
Еще серьезнее загадки, связанные с атмосферным углекислым газом и с продукцией цианобактерии — кислородом.
Вспомните, первичная атмосфера Земли были богата углекислым газом, который способствовал возникновению парникового эффекта и разогреву поверхности планеты. И вот появились активнейшие потребители этого газа. Кроме того, он участвовал в образовании и осаждении могучих толщ карбонатных горных пород — известняков и доломитов. Следовательно, он должен бы очень заметно выводиться из обращения. Иными словами, запасам углекислого газа в атмосфере полагалось таять даже с учетом его притока из рифтовых долин и из молодых вулканов, принявшихся за строительство первых островов и микроконтинентов. Но его количество практически не уменьшалось. Чем это объяснить?
Убыль стала ощутимой только спустя почти 1,5 млрд. лет после начала активных действий упомянутых массовых потребителей углекислого газа. А до того уровень двуокиси углерода в атмосфере оставался почти неизменно высоким. По крайней мере, парниковый эффект по-прежнему продолжал действовать на поверхности Земли. Ее температура местами продолжала держаться в пределах 50°С, несмотря на то что Солнце все еще Светило существенно слабее, чем сегодня.
А кислород в это же время, наоборот, исчезал неизвестно куда. Так, во всяком случае, получалось из значительной суммы фактов. То, что атмосфере с появлением цианобактерии полагалось иметь кислород, кажется само собой разумеющимся. Но эта очевидность растаяла, как дым, лишь только в дело вмешались геохимики.
У них в руках был уранинит (двуокись урана), и он говорил о многом. В присутствии кислорода зерна этого минерала легко окисляются (до U3O8 и в таком виде растворяются в воде. Его отложения не могут накапливаться, если концентрация кислорода в атмосфере превышает один процент. Так вот, уранинит на Земле содержится только в породах старше 2 млрд. лет. Никак не моложе. Из чего следует, что раньше атмосфера была практически бескислородной.
То же подтверждает и другой довод. Так называемые красноцветы — плотные, обогащенные окислами железа глины — встречаются исключительно в осадочных слоях; моложе 2 млрд. лет. И никогда — в более древних. Считается, что красноцветы сформировались под действием кислорода на суше, а не под водой. Но раз раньше красноцветы не появлялись, то, значит, не было для этого условий — не было кислородной атмосферы.
Куда же в таком случае девалась вся продукция цианобактерий? И что за странная межа легла в истории Земли 2 млрд. лет назад?
Следующая тайна докембрия связана еще с одним фундаментальным событием в развитии жизни на Земле.
Примерно лет 25 назад (где-то в 60-х) биологи пришли к убеждению, что в мире организмов существует грань куда более существенная, чем между растениями и животными, внутриклеточные хозяйства которых, кстати сказать, довольно сходны. Но и те и другие решительно отличаются от цианобактерий. В клетках этих простейших нет ядер со строгими наборами хромосом, заключенных в особую оболочку. Прямо в цитоплазме плавает ничем не отгороженная петелька нуклеиновой кислоты. Потому-то Их назвали прокариотами, то есть доядерными. А растения и животных — эукариотами (от греческих корней «эу» — настоящий и «карион» — орешек). Итак, у первых нет ядер, у последних есть.
Только и всего? Неужели это так важно — в оболочке или без оной ядро, чтобы говорить чуть ли не о какой-то пропасти в ходе эволюции организмов? Разве содержимое чего-либо меняется только оттого, что его заключают в упаковку?
Дело, конечно, не в упаковке. Вернее, не только в упаковке. Главное в другом: клетки растений и животных стали дышать. У прокариотов отношение к кислороду разное. Одни его энергично вырабатывают, другие терпеть не могут, третьи терпят, но не любят, четвертые обожают. Эукариоты без кислорода просто не могут жить.
Характерно, что в клетках всех растений, начиная с одноклеточных, есть хлоропласты, которые обеспечивают фотосинтетическую активность этих организмов. В связи с чем ученые делали предположения о том, что в свое время какие-то из цианобактерий вошли в состав других клеток и положили начало то ли сожительству, то ли деловому сотрудничеству. Возможно, оно стало первым опытом симбиоза. Так сказать, в порядке эксперимента. Между прочим, в подтверждение такого варианта говорит то, что у хлоропластов есть немного своей нуклеиновой кислоты.
Но так или иначе растения, как известно, живут благодаря фотосинтезу. Свет, углекислый газ и вода — их средства к существованию. Фотосинтез ведет к образованию глюкозы, а та под действием ферментов распадается, выделяв энергию, А что дает кислород? Очень многое. Его участие в разложении глюкозы увеличивает ее энергетическую отдачу почти в 20 раз. Выгодно? Еще бы!
Ясно, что эукариоты должны были появиться только тогда, когда атмосфера в состоянии была предоставить им в достатке кислород. Так оно и произошло. Хотя непросто в палеонтологических окаменелостях отличить первых эукариот от прокариот, но в конце концов сделать это удалось.
Эукариоты, как правило, гораздо крупнее. Долгое время представлялось, что самые древние из них были найдены в Сибири — ветвящиеся ниточки, похожие на зеленуе водоросли. А они считались не старше 800 млн. лет. Но затем в руки палеонтологов попали ископаемые остатки одноклеточных водорослей, содержащие мелкие плотные тельца. Это было в Центральной Австралии. Возраст находок превышал 850 млн. лет. Постепенно коллекция очень древних ископаемых эукариот стала расти. Хотя пополнения были буквально единичными. Из сибирских глинистых сланцев, из доломитов Калифорнии и Южной Австралии, наконец, самые древние и Хорошо сохранившиеся — из Северной Австралии, СССР, Китая и США. Некоторые из них раз в 10 больше самых крупных сферических прокариот.
Сегодня уже не вызывает сомнений, что клетки о ядрами начали расселяться по Земле примерно 1,5 млрд лет назад. Именно к тому времени они стали многочисленными.
Что же, это не противоречит рубежу (2 млрд. лет), о котором свидетельствуют ураниниты и красноцветы. Хотя и остается разрыв 0,5 млрд. лет.
Но вот что все-таки странно. Среди безъядерных прокариот ведь тоже существовали и любители кислорода, и даже те, что без него не могли жить. Конечно, они использовали более примитивный механизм расщепления глюкозы и получали меньше энергии. Но ведь использовали и получали! Разве на них давил пресс какого-то дефицита? Что вынудило живую природу прибегнуть к эукариотным сложностям? Или в самом деле двигатель эволюции живого—фатальное стремление самих организмов к усовершенствованию? Тот же вопрос возникает и в связи с еще одним биологическим взрывом докембрия.
...Советская программа геологического изучения так называемой Русской платформы разворачивалась в буквальном смысле и вширь и вглубь. К концу 40-х гг. исследовательские скважины уже заглядывали в самые низы осадочных толщ под Москвой и в Гатчине, в Белоруссии и у Беломорья. Там добурились до 1 тыс. м, тут — до 1,5 тыс., где-то — почти до 4 км... Керны. Их много. С виду просто серые или бурые цилиндрики, высверленные из камня. Но благодаря им в Палеонтологическом институте АН СССР, куда их шлют и с севера и с юга, с мест далеких и ближних, могут все пристальнее вглядываться в то, что еще недавно считалось несуществующим. Бурением впервые вскрыт мощный комплекс неисследованных отложений.
Весь материал о докембрии сходится y Бориса Сергеевича Соколова — впоследствии академика, все научные интересы которого отданы изучению именно этого периода в истории Земли. Еще недавно период представлялся почти мертвым. И вот он буквально на глазах ученого как бы оживает. Медленно от образца к образцу, от полной немоты к смутной, не сфокусированной картинке. Так бывает, когда в ванночке с проявителем начинают проступать нечеткие контуры фотографического изображения, Контуры докёмбрийской жизни, обнаруженные Соколовым и сотрудниками его лаборатории, были крайне необычны. Они включали в себя сложное сообщество многоклеточных (да, многоклеточных!) животных, большая часть которых либо вообще не значилась в реестрах систематики, либо известна была только по своей более молодой родне. Все они некогда проживали в эпоху, непосредственно предшествовавшую кембрийскому времени. Но ни одно из них не оставило после себя чего-либо •вещественного — части тела, органа, хотя бы какого-ни» будь обломка. Да и не могло оставить. В том-то и особенность открытого Соколовым сообщества. В него входили существа исключительно мягкотелые.
Найдены были не какие-либо окаменелые остатки тех животных, а лишь следы их жизнедеятельности или отпечатки тел. Судя по всему, тогда еще не существовало трупоедов, поэтому некоторые погибшие организмы могли сохраниться нетронутыми и оставить четкий отпечаток своего тела.
Следы той былой жизни как раз и поражают не разнообразием, а сохранностью. По прошествии сотен миллионов лет осталось почти в неприкосновенности нечто эфемерное, бестелесное, в сущности, утратившее даже свою материальность. Вот неровный бугристый круг с концентрическими выпуклостями в центре. Вот другой круг — с расходящимися лучами. Еще один — покрытый волнистыми бороздками. Круглые выпуклости, похожие на сдобные булочки, с неглубокой поперечной вмятиной, на поверхности. Или вот целая серия перистых отпечатков с мелкими насечками. Плоские узкие ленты с множеством параллельных черточек, похожих на те, что наносят на современные градусники. И даже обломок «веточки» с аккуратным, слегка волнистым, вроде бы только что трепетавшим на ветру листиком то ли калины, то ли черемухи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
