Жизнь до человека
Шрифт:
Этот рисунок переносит нас на миллиард лет назад на дно докембрийского моря, где, словно перевернутые вафельные рожки, выстроились ряды строматолитов, возникших благодаря деятельности сине-зеленых водорослей, которые слоями откладывают захваченную известь. Такие строматолиты достигали в высоту 15 м, но процессы, определявшие их своеобразную форму, все еще остаются необъясненными
На протяжении миллиарда лет после рождения планеты в ее атмосфере и водах накапливались физические компоненты жизни. И вот теперь в теплом первобытном океане начинает зарождаться настоящая жизнь. Она останется в океане более двух миллиардов лет, непрерывно изменяя свои формы и функции. С самого начала изменения
Возможность жизни на беспокойной Земле 3,5 млрд. лет назад была ограничена до предела, но все-таки такая возможность существовала.
В соединения, из которых слагалась первоначальная ядовитая земная среда, входили углерод, водород, кислород и азот-основные элементы органических веществ, составляющих все живое. В современной лаборатории из четырех химических веществ, преобладавших в атмосфере и морях Земли на заре ее существования - воды, водорода, аммиака и метана,-можно создать органические соединения, служащие материалом для жизни. Эксперимент этот на удивление прост. Достаточно нагреть смесь и подвергнуть ее действию какого-нибудь вида энергии-электричества или жесткого излучения. В первый миллиард лет существования Земли природа, несомненно, осуществляла этот эксперимент бесчисленное множество раз-необходимые для него реактивы в изобилии имелись в атмосфере и в воде. Не было недостатка и в энергии: небо бороздили молнии, Солнце щедро слало на Землю ультрафиолетовые лучи, теплоту же обеспечивали вулканы, извергавшиеся тогда повсюду.
Мало-помалу эти химические реакции, по-видимому, создали на первобытной Земле те вещества, которые лежат в основе жизни, - в первую очередь аминокислоты, органические соединения, являющиеся структурными элементами белков, а также ДНК, носителя наследственности всего живого. Особенно богат всеми этими материалами был океан - современные исследователи называют его "первичный бульон". И вот в океане около 3,5 млрд. лет назад произошло поворотное событие, положившее начало новому этапу. До этого момента шло накопление сырья для жизни, но самой жизни еще не было. Затем великие силы естественной энергии заставили уже существовавшие вещества соединиться в новые, еще более сложные субстанции. И у некоторых из этих субстанций обнаружилась поразительная способность - способность к самовоспроизводству. Из окружавшего сырья они собирали вещества, входившие в их собственный состав, и размножались. Это были первые живые организмы на Земле.
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПРОТЯЖЕННОСТЬ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ЭР
Об этих первых организмах мы знаем очень мало. Они, несомненно, имели микроскопические размеры и скорее всего несколько напоминали современные вирусы, бактерии и грибы. Они, безусловно, не дышали кислородом, потому что свободного, пригодного для дыхания кислорода еще не существовало. Энергию для поддержания своего существования они получали, расщепляя вещества "первичного бульона" с помощью ферментации - химического процесса, который до сих пор используют многие бактерии и грибы. Но поскольку первые организмы питались органическими веществами, среди которых возникли, они в конце концов должны были бы полностью уничтожить "первичный бульон". Это было роковое несообразие, которое направило первые формы жизни на Земле в эволюционный тупик. С течением времени, по выражению эколога Барри Коммонера, "жизнь уничтожила бы условия, необходимые для ее собственного выживания".
Затем, около 3 млрд. лет назад, произошло второе поворотное событие, открывшее перед жизнью новый путь. При ферментации происходит выделение двуокиси углерода - того углекислого газа, пузырьки которого придают особый вкус ферментированным напиткам вроде пива или шампанского. Благодаря этому побочному продукту ферментации появились новые формы жизни, содержащие вещество хлорофилл. Благодаря хлорофиллу стал возможен фотосинтез - процесс преобразования углекислого газа, воды и солнечного света в сахар, который служил пищей для форм жизни, содержащих хлорофилл. Эти формы, перестав зависеть от готовых молекул "первичного бульона",
Фотосинтез, как и ферментация, сопровождается выделением побочного продукта. Это - кислород. На протяжении миллиарда лет он насыщал воду, в которой обитали первые растения, и поднимался в атмосферу. Кислород был смертелен для многих древних ферментирующих организмов, однако через миллиард лет, накопившись в атмосфере, он открыл путь еще одному, более могучему виду жизни. Чуть меньше чем миллиард лет назад некоторые микроскопические организмы начали поддерживать свое существование, соединяя кислород с органическими веществами других подобных им организмов или растений. Эти дышащие кислородом животные, самые древние предки человека, вскоре уже кишели в океане, питаясь растениями и друг другом. Из крохотных одноклеточных комочков они за очень короткое время развились в высокоспециализированные существа. Некоторые были подвижны и плавали с помощью похожих на хлысты хвостиков, другие же не были способны к самостоятельному передвижению и либо пассивно висели в воде, либо прикреплялись к подводным склонам. Со временем из них развились губки, медузы, черви и кораллы.
Море 550 млн. лет назад, в середине кембрийского периода, полно жизни. Слева на переднем плане напоминающий рака трилобит альбертелла ползет мимо водорослей и губок к тритоэхиям, похожим на двустворчатых моллюсков. Справа от них кольчатый червь подбирается к эокриноидеям, предкам морских лилий. Позади них плывут медузы. В нижнем правом углу многощетинковый кольчатый червь зарывается в дно. Выше располагаются лингулиды, над губками плывут моллюскоподобные хиолиты, и на берегу видны строматолиты, сходные с теми, которые изображены на стр. 26
Кое-какие из этих древних форм жизни оставили множество следов своего существования. Микроскопические сине-зеленые водоросли, первые растения Земли, захватывали частицы ила и слой за слоем создавали огромные структуры, так называемые строматолиты, которые в заметно уменьшенном варианте все еще существуют на побережье Флориды. Некоторые очень древние строматолиты очень похожи на перевернутые вафельные рожки, с той только разницей, что эти "рожки" достигали в высоту 15 м и имели у основания в поперечнике 10 м. Миллиард лет назад они высились над безмолвным океанским дном зеленовато-белыми "рощами" из сине-зеленых водорослей и песка, тянувшимися на сотни километров без единой поляны.
Остатками строматолитов исчерпывается почти все, что дошло до нас от тех древнейших времен. Большинство живших тогда растений и животных не имели ни костей, ни раковин, ни стеблей, из которых могли бы образоваться окаменелости. Лишь с наступлением следующей эры летопись окаменелостей обогащается настолько, что ее уже относительно нетрудно читать.
История жизни на Земле включает три такие эры: палеозойскую (по-гречески "древняя жизнь"), мезозойскую ("средняя жизнь") и кайнозойскую ("новая жизнь"). Каждая эра делится на периоды, а некоторые периоды - на отделы (см. таблицу на стр. 28). Начало палеозойской эры, кембрийский период, проводит своего рода черту в истории Земли, черту, с которой начинается палеонтологическая летопись живых существ.
Гроза морей силурийского периода, 410 млн. лет назад, двухметровый ракоскорпион эвриптерид (внизу), гребет хвостом и задними конечностями, протягивая клешни к добыче - стайке покрытых панцирем бесчелюстных рыб биркений (справа вверху). Спасаясь от хищника, рыбы плывут вверх, нижние лопасти хвостов помогают им стремительно метнуться к поверхности
Кембрийский период оставил нам весьма богатый клад окаменелостей, особенно в сравнении с докембрийскими временами, от которых, за крайне редкими исключениями, не сохранилось ничего, кроме строматолитов. Декорации по сравнению с докембрийским миром изменились мало. Климат по-прежнему оставался тропическим и не знал сезонных изменений; соленый океан по-прежнему опоясывал единственный материк из голого камня. Но вот список действующих лиц бесконечно увеличился, и они встречались в кембрийских морях повсюду.