Земля и жизнь

Вологдин Александр Григорьевич

Первичные формы жизни и их эволюция

Для первичных организмов Земли среда была столь же благоприятной, как и для, существующих сейчас,- современная среда их жизни. В жидких средах биосферы - в почвенной влаге и в прибрежной водной среде - возникали организмы, условия питания и жизни которых были различны. Состав первичной биосферы, несомненно, определял и состав организмов. Это были потребители углеводородных соединений и аммиака: серные бактерии - окислители сероводорода вулканического происхождения, водородные бактерии - окислители молекулярного водорода и т. д. Такие группы организмов прекрасно представлены и в современном бактериальном мире. Появились же

их предки в то время, когда они были лучше всего обеспечены питанием. Вообще можно полагать, что эти группы живых существ во все геологические времена на Земле были в достаточной мере обеспечены пищей и что естественный отбор быстро привел к выработке устойчивых биохимических форм. Многие из этих групп расселились потом шире и глубже. В частности, распространились они и в недра Земли, где стабильные условия не давали им особых стимулов для проявлений изменчивости.

Отмеченную группу микроорганизмов можно считать древнейшей группой живых существ на Земле, размах жизнедеятельности которой уже на ранних этапах ее развития, вероятно, быстро приобрел планетарный характер. Эти организмы способствовали сокращению в биосфере исходных запасов аммиака, водорода, метана, сероводорода. Они потребляли и углекислоту, хотя запасы последней в общем все же увеличивались за счет выделения из недр Земли.

Зарождение фотосинтезирующих бактерий и одноклеточных микроскопических водорослей, подобных тем, которые составляют в основном морской и пресноводный фитопланктон, было событием большого геологического значения. Имеющиеся в настоящее время находки остатков бактериальных организмов, начиная С отложений возраста 3100 млн. лет, на разных стратиграфических уровнях докембрия датируют время их возникновения и начала интенсивного развития. Бактерии содействовали накоплению в биосфере высокоорганизованных углеродных соединений, водоросли приводили к обогащению биосферы свободным кислородом с одновременным обеднением ее углекислотой.

Появление свободного кислорода, возможно еще в малых дозах, стимулировало массовое развитие микроорганизмов, окислявших железо самородное, закисное, вообще недоокисленное. Продукты жизнедеятельности этих организмов в виде мощных залежей железных руд или рассеянных масс окислов железа указывают на большое их распространение в бассейнах и почвах древней биосферы. Геологическое время проявлений этого процесса в основном известно. Это в большей степени поздний докембрий - гуронские слои в Северной Америке, раннепротерозойские отложения в Европе и Азии.

Замечательно, что осадочные горные породы и многие рудные образования осадочного происхождения, сформированные именно на дне водных бассейнов далекого геологического прошлого, часто способны сохранять следы бактериальных структур. По-видимому, это связано со стойкостью некоторых органических соединений остаточного вещества бактерий, а отчасти с условиями захоронения.

Многие осадочные породы, если из них изготовить тонкие прозрачные шлифы, позволяют видеть под микроскопом обильные остатки телец по форме и размерам близких к бактериям. Осадочные железные и марганцевые руды часто представляют собой сплошную массу оруденелых оболочек - "чехликов" клеток железобактерий. Бокситы, фосфориты, глинистые морские и пресноводные отложения часто содержат большое разнообразие таких микроскопических бактериеподобных телец.

Таким образом, появившись около 3000 млн. лет назад, мир микроорганизмов быстро овладел биосферой нашей планеты. Его история исследователями-микропалеонтологами еще раскрыта слабо, но имеются достаточные основания надеяться, что она будет раскрыта. Она может быть исследована по форме и размерам окаменевших остатков бактерий и их скоплений, а также по геологическим продуктам их жизнедеятельности, как это имеет место в отношении железных и марганцевых пластовых руд, отложений пирита, глубинных залежей бактериального азота и т. д.

Удивительное, бесспорно доказанное сохранение в ископаемом состоянии остатков спор древнейших растений, обнаружение множества осадочных пород с явными остатками бактериальных структур позволяют надеяться, что этот раздел палеонтологии получит свое развитие.

Естественно, современные процессы не могут помогать выявлению процессов далекого геологического прошлого, но принцип актуализма помогает понять их, если мы правильно учитываем при этом ход и характер явлений, процессов эволюции среды и жизни за геологическое время.

Микробы, которые способны получать жизненную энергию путем окисления различных веществ, являются аэробами. Микробы, способные получать жизненную энергию в отсутствие свободного молекулярного кислорода в среде их обитания, являются анаэробами. Какая же из этих групп микроорганизмов является на Земле древнейшей?

Мнение о большей древности автотрофных бактерий по сравнению с гетеротрофными поддерживается и специалистами, занимающимися проблемой происхождения нефти, причем принято считать, что в общем случае существование гетеротрофных организмов немыслимо без существования автотрофов. Но в общем миры автотрофов и гетеротрофов образуют в биосфере единую неразделимую систему, которая геологически возникла, несомненно, очень рано.

Обратимся к фактам. Изучение под микроскопом в тончайших шлифах при значительных увеличениях древнейших осадочных горных пород, часто даже измененных последующими процессами, указывает на местные концентрации остаточного органического вещества, которое почти никогда не бывает полностью бесструктурным. Оно не бывает ни коллоидным, ни кристаллическим, если не представлено чистым графитом. Обычно это скопления микроскопических бактериеподобных образований, размещенных с различной степенью густоты. Чаще это нитевидные образования, прихотливо изогнутые, иногда сфероидальные, как бы смотавшиеся в маленькие клубки, прежде чем заглохла их жизнь. При этом все следы древнейшей жизни ясно указывают на водную среду.

Прослеживая состав организмов в различные геологические этапы жизни нашей планеты, исследователи обычно переходят от более поздних к более ранним - в направлении, противоположном ходу эволюционного процесса.

Используя материалы палеонтологии, мы можем убедиться, что следы человека прослеживаются в глубь веков не далее чем на 3 млн. лет. Следы млекопитающих исчезают 60 млн. лет назад. Следы пресмыкающихся отсутствуют в слоях, возраст которых более 185 млн. лет. Земноводные (амфибии) и костистые рыбы не существовали во времена, удаленные от современности более чем на 340 млн. лет. Остатки примитивных рыбообразных - бесчелюстных и хрящевых рыб - не встречаются в слоях, образовавшихся более 420 млн. лет назад. Археоциаты - своеобразные древнейшие строители морских рифов с изящнейшим известковым скелетом, видимо, начали свое развитие 600 млн. лет назад. В более древних отложениях, образовавшихся до 1800-1900 млн. лет назад, мы находим лишь остатки водорослей и следы жизнедеятельности бактерий.

Если же рассматривать развитие жизни по группам организмов в нормальном ходе их эволюции, то мы увидим, что каждая из групп проходила свои этапы развития. Появлялись новые формы, вымирала часть старых. Некоторые группы существовали ограниченное время, потомки других живут даже в наше время. Таким образом, "корни жизни" на Земле оказываются весьма многочисленными, представленными действительно наиболее просто построенными, притом преимущественно мельчайшими по размерам организмами. Несомненно, жизнь появилась более 2700 млн. лет назад.