Нереальная реальность. Вся трилогия в одной книге

Ключевое событие в развитии жизни произошло 2.7 млрд. лет назад.

Один из видов микроорганизмов, цианобактерии, изобрели кислородный фотосинтез. Им мы обязаны благоприятному для жизни составу атмосферы. Цианобактерии насытили воздух кислородом, поскольку обладали способностью выделять этот газ как побочный продукт жизнедеятельности.

Сообщества цианобактерий сыграли главную роль в преобразовании планеты. Они научились «подпитываться» солнечным светом. Под его воздействием цианобактерии стали извлекать водород из воды, а кислород выделять в виде отходов. Тем самым, они избавились от сероводородной зависимости.

Образовался первичный озоновый слой – защита от смертельного ультрафиолетового излучения. Этот щит позволил живым организмам освоить прибрежное мелководье и сушу.

Одновременно цианобактерии активно поглощали углерод из окружающей среды. Количество углекислого газа в атмосфере постепенно сокращалось, что уберегло планету от «парникового» эффекта.

Однако, остальной древней жизни пришлось заплатить за «изобретение» цианобактерий огромную цену. Начав выделять кислород, цианобактерии в прямом смысле слова отравили архейский мир, потому что для всех других организмов того времени кислород был сильным ядом. Под его воздействием ржавеет даже железо, что уж говорить о живых клетках.

Кислород очень токсичен, но наш организм, к счастью, за миллиарды лет научился использовать его во благо. А вот древние архебактерии практически полностью вымерли.

В целом же, насыщение атмосферы кислородом благоприятствовало появлению более сложных живых форм. Правда, на это потребовалось очень много времени, потому что работу осуществляли примитивные бактерии.

2.7 млрд. лет назад на Земле наступило резкое похолодание. К нему привело несколько факторов.

Во-первых, атмосфера насытилась кислородом, что вызвало разрушение важного парникового газа метана, который окисляется кислородом. Произошёл так называемый атмосферный переворот, содержание кислорода существенно повысилось, а метана понизилось.

Во-вторых, с ростом земной коры, существенно увеличилась площадь протоматериков. Здесь сыграл свою роль фактор альбедо. Известно, что белый цвет лучше отражает свет, чем чёрный. Альбедо – это доля отражённой в пространство энергии Солнца, и у светлой суши оно выше, чем у тёмных океанов. Рост материков повлиял на земное альбедо, а появившийся первый белоснежный покров усилил его значение критически.

Наконец, в-третьих, в атмосфере значительно сократилось количество ещё одного парникового газа – углекислого.

Наступила первая ледниковая эра в истории Земли.

В ту эпоху резкое похолодание оказало благотворное влияние на развитие жизни. Лёд охладил земные океаны, перемешал в них воду. Морские глубины насытились кислородом, а поверхность азотом, фосфором и железом, то есть химическими элементами, необходимыми для живых организмов более совершенного типа, чем простейшие бактерии.

Придонные воды океанов подняли на поверхность гидрокарбонат, что привело к образованию известняков. Этот процесс сопровождался выделением в атмосферу тёплого углекислого газа. Ледяной покров начал постепенно таять, и температура на Земле вновь пришла в норму.

Протерозой (2.5 млрд. – 635 млн. лет назад)

Почти на полтора миллиарда лет на Земле установилось относительное затишье. Казалось, что ничего особенного не происходило. Однако, это обманчивое впечатление.

Бактерии полностью поменяли своё внутреннее строение. Прокариоты сделали решающий эволюционный шаг – объединились в сложный организм, сложив свои индивидуальные хромосомы в единый общий геном.

У прокариот нет ядра, а гены расположены в кольцевой хромосоме, не имеющей оболочки. Именно в протерозое впервые возник новый вид клетки, содержавшей ядро.

Видимо, всё началось в тот момент, когда какая-то «неправильная» бактерия случайно захватила другую. Неожиданно выяснилось, что это положительный момент для них обоих. Захваченная бактерия стала митохондрией.

Это был главный этап, приведший к созданию сложных живых организмов. Новый тип клетки называется эукариоты, то есть содержащие ядро.

Эукариоты – это первый настоящий ядерный организм современного типа. Его клетки содержат ядро, в котором располагаются хромосомы, несущие гены.

У эукариот появился новый способ размножения, при котором наследственный материал находится в парных хромосомах. Именно эукариоты научились объединяться в сложные многоклеточные существа.

Когда вы едите – на самом деле вы кормите свои митохондрии. Они утилизируют кислород, благодаря чему высвобождается энергия из пищи.

Митохондрии являются базисом вашего организма и при этом остаются удивительно независимыми. Такое ощущение, что, внедрившись в живую клетку миллиарды лет назад, митохондрии продолжают быть любимыми, но всё же гостями нашего тела. У них своя ДНК, РНК и рибосомы, у них собственная генетическая программа. Митохондрии не зарождаются в клетке, они размножаются самостоятельно путем деления.

Симбиоз с митохондриями позволил эукариотам жить в кислородной атмосфере. Благодаря митохондриям наши клетки умеют дышать. Фокус в том, что в организме один атом кислорода автоматически присоединяет к себе два атома водорода. Ядовитый газ чудесным образом превращается в живительную воду.

Митохондрии – это любящие кислород бактерии, живущие внутри клетки. Вся остальная клеточная цитоплазма кислород не переваривает. Газ, который в своё время погубил миллиарды живых существ, обеспечил создание биосферы нового типа благоприятной для эукариот.

Все, дожившие до нашего времени прокариоты, совсем не похожи на тот организм, который смог впервые объединить в себе две различные бактерии. Вероятнее всего, наш общий прапредок погиб за миллиарды лет эволюции. Загадка в том, что непонятно кто это был в принципе.

Ясно лишь, что это должен был быть достаточно крупный одноклеточный организм, который поглотил другой. Одни учёные считают, что начало многоклеточной жизни дала архея, другие, что это была химера, третьи предполагают, что основоположником была не архея и не бактерия, а некий особый вымерший вид прокариот.

Главное, что жизнь стала сложной и разделилась на два вида: потребляющих кислород, как мы, и выделяющих кислород, как растения. Наступило время господства эукариот на Земле.

Эукариоты качественно отличаются от прокариот. Последние потребляют всё что угодно, вплоть до сероводорода. Эукариоты поедают исключительно другие организмы, либо используют фотосинтез. Почти все эукариоты дышат кислородом.

Прокариоты внешне похожи друг на друга, как близнецы. Эукариоты потрясающе разнообразны. Человек, слон, таракан, мухомор, морская звезда – это всё эукариоты. Поскольку мы с вами относимся к эукариотам, то, по большому счету, являемся огромной колонией бактерий.

Эволюция эукариот пошла намного быстрее за счёт обмена генами и сохранения всего лучшего от предков. Появились первые многоклеточные организмы. Было снято ограничение на размер тела и внутренних органов, стёрта граница самосовершенствования. Кроме того, многоклеточный организм гораздо лучше приспособлен к изменчивой окружающей среде.

1.6 млрд. лет назад разошлись эволюционные дороги животных, растений и грибов.

Главным кандидатом на почётное первое место нашего прямого предка является городиксия, жившая 1.44 млрд. лет назад. Это было многоклеточное существо немного похожее на современных полипов. Конечно, городиксия лишь отдалённо напоминает современных животных.

Кто бы ни был первым «настоящим» животным, точно установлено два факта.

Во-первых, все мы произошли от воротничковых жгутиконосцев.

Во-вторых, вначале все животные очень походили на двуслойную лепёшку. Внутренние клетки отвечали за пищеварение, внешние за передвижение. Примерно так устроена губка. Многие специалисты уверены, что именно губка является наименее изменившимся потомком нашего общего предка.

В протерозое бурно развивались водоросли, что поспособствовало наступлению очередного ледникового периода. Водорослевый планктон резко повысил альбедо поверхности океанов. Кроме того, он выделял в атмосферу значительное количество соединений серы, что привело к повышенному сгущению водяных облаков. На поверхность планеты стало поступать меньше солнечного тепла.

Интересный факт – объективно сегодня на Земле самый настоящий ледниковый период. Нам только кажется, что на современной планете достаточно тепло. Это не так. Просто мы находимся не в самой острой стадии оледенения. Всего лишь 20 000 лет назад льдом было покрыто 30% суши. Сегодня – примерно 10%, не считая того, что еще 15% – область «вечной мерзлоты».

В типичном состоянии на Земле почти всегда очень тепло. Постоянных льдов нигде нет. Поэтому сегодняшнее положение планеты уникальное.

То, что кажется нам вполне естественным – аномально. Сейчас 75% пресной воды на Земле содержится в ледниках. Полярные шапки есть на обоих полюсах. Зимой на большей части суши выпадает снег. Такое состояние погоды очень необычно.

Современный ледниковый период начался 40 млн. лет назад. Всё это время на Земле стоит весьма скверная погода. Нам повезло в том смысле, что мы живём в эпоху просто плохих условий, но не катастрофически плохих.

Последние по-настоящему суровые холода случились около 2.5 млн. лет назад. Именно в то время появился наш прямой предок. Это вряд ли случайно. Резкое ухудшение погоды просто вынудило приматов проявить изобретательность для самосохранения. Похолодание и иссушение в Африке могло заставить обезьян спуститься с деревьев в саванну.

В древности на Земле не было периодически повторяющихся циклов тепла и холода. Ледниковые периоды случались не часто. Но были очень масштабными.

Очень сильное замерзание случилось 2.2 млрд. лет назад. Но по-настоящему катастрофическим было оледенение, которое произошло 1.2 млрд. лет назад. Эта эпоха получила название «Земля-снежок».

Причиной похолодания было снижение интенсивности солнечного излучения на 6%. Средняя температура на планете за короткий период понизилась на 45° C. Замёрзло абсолютно всё. Толщина льда составляла около километра в высоких широтах. Даже на экваторе поверхность была покрыта коркой льда, толщиной в десятки метров.

Жизнь должна была погибнуть. Однако, цианобактерии выжили, так как они вырабатывают энергию за счёт фотосинтеза.

Вероятно, где-то на древней Земле всё-таки сохранились открытые маленькие водоёмы. Скорее всего, они уцелели вблизи горячих термальных источников. Кроме того, органическая жизнь теплилась в самых глубинах океана. Несмотря на это, всеобщая гибель была неизбежна.