100 великих тайн доисторического мира

Что касается Красной планеты, то на ней, говорит ученый, были более благоприятные условия. Во-первых, Марс был суше Земли, также на нем были распространены бор и молибден, которые, по словам Беннера, направили синтез «в нужное русло», и впоследствии жизнь на Землю была перенесена на метеорите.

Отметим, что в настоящее время действительно существуют метеориты, которые научный мир идентифицирует как марсианские. Всего их насчитывается как минимум три десятка, и это при том, что геологи обнаруживают только малую часть упавших на Землю объектов. В одном из таких метеоритов был обнаружен углерод, однако анализы полностью исключили его биогенное происхождение, а еще в одном было найдено 0,6 % воды!

Откуда мы взялись? Не из нефти ли?

Открытия нового научного направления – бактериальной палеонтологии – поражают воображение: жизнь могла зародиться внутри любой планеты, в том числе и Земли, а братья по разуму могут существовать и на дне наших океанов, и спать во льдах Антарктиды, и путешествовать во Вселенной в ледяном ядре кометы…

Может быть, нефть и была источником жизни

Сравнительно недавнее открытие американского ученого Джеда Клампета и профессора астрономии Томаса Голда повергло монументальную науку в шок: они считают, что все живое на Земле произошло из нефти, происхождение которой раньше связывалось с фитопланктоном – простейшими организмами, жившими в океане 300 млн лет назад. Геологи и биологи всегда считали, что глубоко под землей не может быть жизни из-за недостатка солнечного света и воздуха, а также чрезвычайно высоких температуры и давления. Но не так давно ученые обнаружили подземные бактерии, которые не нуждаются в свете и могут производить энергию химическим путем. Томас Голд полагает, что «наука пала жертвой теории, предполагающей, что раз мы живем на поверхности Земли, то на поверхности все и началось».

Профессор считает, что первые организмы зародились глубоко под землей и только по воле случая оказались снаружи, что в итоге привело к возникновению человека. Сердцевина Земли, по его мнению, со дня рождения планеты содержит почти неограниченное количество «ископаемого топлива». В доказательство Голд пробурил скважину в Швеции – стране, где нефти никогда не было и быть не могло, и на глубине 4 миль обнаружил углеводородное сырье. Нефть – превосходный источник для таких микробов, которые, как думают теперь ученые, проживают на огромных глубинах в течение миллиардов лет.

«Пока мы думаем, что жизнь возможна только на планетарных поверхностях, земные условия вполне можно назвать уникальными. Но если говорить о жизни, которая существует глубоко под землей, то наша планета довольно стандартна в этом отношении, и именно такая форма жизни может быть присуща всем планетам Вселенной», – считает сотрудник Астробиологического института НАСА Дэвид Ноэвер. Эту идею поддерживает и профессор генетики из Лондона Стив Джонес: «Там, внизу, имеется неизвестная Вселенная, которая уже произвела организмы с настолько странным метаболизмом (обменом веществ. – Примеч. ред.), что по сравнению с ними человек и гриб практически не отличаются друг от друга».

Согласно последним сообщениям, на Земле существуют микроорганизмы под названием Methanococcus Jannaschii, которые живут в океане при температуре минус 185 градусов по Фаренгейту и под давлением 3700 фунтов на квадратный дюйм, не нуждаясь в солнечном свете. Пока что найдено более 500 разновидностей таких микроорганизмов, но не исключено, что их гораздо больше.

Ученые из американского Института генома человека обнаружили, что две трети генов этих организмов не знакомы биологической науке. Это значит, что они составляют «отдельную магистраль ветви жизни». И эта неизвестная форма жизни на нашей планете составляет до 50 % всей биомассы Земли.

«Ихтиандры» могут использоваться для создания новых чистых источников энергии и даже очищать зараженные территории: некоторые из них выдерживают невероятно высокий уровень радиации. Если учитывать, что они живут на Земле более 3 млрд лет и прекрасно себя чувствуют даже в растворе сверхконцентрированной серной кислоты, то такая устойчивая форма жизни может существовать и на других планетах.

«Это открытие эквивалентно обнаружению новой Вселенной прямо у нас под носом, – считает ученый Иллинойского университета Карл Воес. – Если гомо сапиенс исчезнет с лица Земли вследствие какой-либо катастрофы, то эти микроорганизмы выйдут на сушу, чтобы покорить планету».

Следы жизни были обнаружены под толщей льда в Антарктиде. Ученых эта находка наталкивает на мысль, что подобная жизнь подо льдом может существовать и на других замороженных планетах. В течение 150 дней ученые грели и освещали микроскопические пылинки, просуществовавшие под ледяной двухметровой шапкой в течение миллиона лет, после чего они превратились в морские водоросли, которые даже сохранили способность к фотосинтезу.

Наличие живых бактерий в метеорите, найденном в 1996 г. в Антарктиде, также наталкивает на вывод, что эти микроорганизмы сегодня могут обитать на всех планетах Солнечной системы, а значит, и жизнь на Землю могла быть занесена извне.

Точку над «i» поставил Роберт Поред, один из авторов сенсационного научного сообщения: «Если метеорит или комета способны принести неповрежденные атомы углерода на поверхность Земли, то, вероятно, и другие органические соединения могут пережить подобное воздействие. А это значит, что именно космос обеспечил нашу планету теми материалами, из которых затем появилась жизнь».

Эти открытия зарубежных ученых комментирует директор Палеонтологического института, один из родоначальников нового направления в бактериальной палеонтологии Алексей Розанов:

– Остатки жизни, найденные американским ученым Мак-Кеем в 1996 г. в осколке метеорита, оказались цианобактериями, известными как сине-зеленые водоросли, которых полно и в земных водоемах. После этого открытия президент Клинтон лично отдал распоряжение переориентировать работу НАСА на биологический аспект освоения космоса.

Действительно, оказалось, что даже нефть образована цианобактериями, продуктивность которых настолько огромна, что ее хватит, чтобы создать все месторождения мира. Многие руды тоже образуются бактериальным путем!

Но цианобактерии живут там, где есть солнечный свет, они дышат. А это значит, что на их планетах должна быть атмосфера. Академик Иванов из Института микробиологии предполагает, что жизнь на Марсе есть: бактерии там живут под грунтом.

Экспедиция под руководством Сабида Обызова, организованная Институтом микробиологии, пробурив льды Антарктиды, обнаружила бактерии, которые «спали» уже 300 тыс. лет. Оттаяв, они ожили прямо в научной лаборатории! Значит, бактериям вполне под силу живыми пyтeшecтвoвaть на ядре кометы миллионы лет, пересекая гaлактики.

Растения и животные: где начало всех начал?

Зарождение первоначальной жизни

Земля сформировалась, вероятно, 4,5–5 млрд лет назад из гигантского облака космической пыли, частицы которой спрессовались в раскаленный шар. Из него в атмосферу выделялся водяной пар, а из атмосферы на медленно остывавшую Землю в течение миллионов лет в виде дождей выпадала вода. В углублениях земной поверхности образовался доисторический океан. В нем примерно 3,8 млрд лет назад зародилась первоначальная жизнь.

Имеется ряд гипотез о происхождении жизни на нашей планете. К примеру, одна из наиболее старых версий утверждает, будто жизнь принесена на Землю из космоса, однако бесспорных доказательств в ее пользу нет. Нужно еще учитывать то обстоятельство, что та жизнь, которую мы имеем, на удивление ладно привязана именно к земным условиям. И если она и возникла где-то вне нашей планеты, то на очень похожей, что называется, «земного типа». Подавляющее же большинство сегодняшних исследователей считают, что жизнь зародилась именно на Земле, а точнее, в ее морях. Но как возникла сама наша планета и моря на ней?

На этот счет имеется лишь одна общепринятая версия. Если верить ей, Земля образовалась из облаков космической пыли, которая содержала в себе все химические элементы, распространенные в природе, которые сжались в некий шар. С поверхности этого раскаленного докрасна шара поднимался горячий водяной пар, при этом покрывая его сплошной облачностью. В облаках водяной пар постепенно охлаждался и в виде обильных и постоянных дождей без перерыва лился на еще горячую, огненную планету. А когда попадал на ее поверхность, то вновь превращался в водяной пар и поднимался наверх, в атмосферу.

За тысячи и миллионы лет Земля лишилась такого количества тепла, что ее поверхность, состоявшая из жидкости, начала твердеть, постепенно остывая. Земная кора появилась именно таким образом.

Примерно 450 млн лет назад появились первые рыбы. Тело одной из древнейших – цефаласписа – было покрыто панцирной чешуёй, а голова – панцирем

Миновали миллионы лет, и Земля еще больше остыла. Бесконечные ливни прекратили испаряться и стали образовывать гигантские лужи. А затем, когда температура еще больше снизилась, начался подлинный потоп. Вода, которая раньше уходила в атмосферу и стала ее главной частью, бесконечно падала на Землю. Громы и молнии сопровождали теперь мощные ливни. Постепенно в наиболее больших угублениях земной поверхности стала накапливаться та вода, что уже не успевала испаряться. Так на планете образовался огромный протоокеан. Однако он не был никем населен. Жизни в нем пока что не было.

Непрекращающийся дождь принялся превращать горы в настоящую кашу. Вода текла с них и бурными реками, и мелкими ручьями. За эпохи водяные потоки избороздили до неузнаваемости земную поверхность и изменили ее внешний вид. Постепенно в атмосфере уменьшилось содержание воды, а на поверхности планеты ее накопилось очень много. Непроницаемый, казалось бы, облачный покров все истончался, и вот в один прекрасный день к Земле прорвался первый солнечный луч. Ливень, который вроде бы не кончался, наконец прекратился. К этому времени большую часть суши уже покрывал древнейший океан. Из верхних слоев этой суши вода вымывала гигантское количество растворимых минералов и солей, и все они уходили в море. Вода устремлялась наверх, превращаясь в облака, а соли оседали на дно, и со временем морская вода становилась соленой.

По-видимому, при каких-то существовавших в древности условиях образовались вещества, из которых возникли особые кристаллические формы. Они росли, как и все кристаллы, и давали начало новым кристаллам, которые присоединяли к себе все новые вещества. Солнечный свет и, возможно, очень сильные электрические разряды служили в этом процессе источником энергии. Может быть, из таких элементов зародились первые обитатели Земли – прокариоты, организмы без оформленного ядра, похожие на современных бактерий. Они были анаэробами, то есть не использовали для дыхания свободный кислород, которого тогда еще не было в атмосфере. Источником пищи для них служили органические соединения, возникшие на еще безжизненной Земле в результате воздействия ультрафиолетового излучения Солнца, грозовых разрядов и тепла, образующегося при извержении вулканов. Жизнь существовала тогда в тонкой бактериальной пленке на дне водоемов и во влажных местах. Эту эру развития жизни называют архейской. Из бактерий, а возможно, и совершенно независимым путем возникли и крошечные одноклеточные организмы – древнейшие простейшие животные.

Они и сейчас составляют основу жизни в морях и пресноводных водоемах. Они так малы, что их можно увидеть лишь с помощью микроскопа. В капле воды из небольшого пруда их тысячи и тысячи. С этих простейших одноклеточных началось развитие всей животной жизни. В конце протерозоя, следующей эры после архея, 1000—600 млн лет назад, уже существовала довольно богатая фауна: медузы, полипы, плоские черви, моллюски и иглокожие.

От более простых по строению животных и растений, населявших море в конце протерозоя, не сохранилось следов. Можно только предполагать, что это были организмы, состоявшие только из мягких тканей, которые после смерти быстро полностью разлагались. Настоящих рыб в кембрии еще не было, но уже жили кишечнополостные, губки, ныне вымершие археоциаты, плоские и многощетинковые черви, улитки, каракатицы, раки и трилобиты. Последние походили на раков длиной до 10 см. Для того времени это были настоящие гиганты, крупнее всех других существ. (На суше в то время жизни еще не было.) В конце кембрия, очевидно, уже появились первые хордовые, похожие на современных ланцетников. В течение последующих миллионов лет животные постепенно изменялись, и в следующем геологическом периоде – силуре, начавшемся 500–400 млн лет назад, кроме многочисленных трилобитов на морском дне появились новые обитатели – морские скорпионы.

В толще вод силурийского моря пассивно дрейфовали одноклеточные организмы и медузы. А по морскому дну ползали ракообразные и трилобиты, черви и животные, защищенные раковинами, например двустворчатые моллюски и улитки. Плавать могли лишь очень немногие из них. Даже первые позвоночные, внешне уже напоминавшие рыб, обитали на морском дне. В силуре в морях и пресных водах появились и странные «рыбы» – без челюстей и парных плавников. До наших дней дожили их родственники – миксины и миноги. В силурийский период уже появились первые настоящие рыбы. У этих похожих на акул пловцов было обтекаемое, покрытое панцирем тело, плавники, рот с подвижной челюстью, напоминавшей клюв и усаженной острыми зубами. Примерно 450 млн лет назад, в силуре, появились первые позвоночные животные – рыбы. Тело одной из древнейших – цефаласписа – было покрыто панцирной чешуей, а голова – костным панцирем. По-видимому, цефаласпис был плохим пловцом. За миллионы лет в том же геологическом периоде развились два больших класса рыб – хрящевые и костные (двоякодышащие, кистеперые и лучеперые). И хрящевым, то есть имеющим хрящевой скелет, относятся акулы и скаты. В отличие от них, скелет костных рыб частично или целиком состоит из костной ткани. К костным относятся почти все хорошо знакомые нам промысловые рыбы: сельдь, камбала, треска и скумбрия, карп, щука и многие другие. Всего на Земле в наши дни насчитывается 20 тыс. видов рыб, и населяют они не только моря, но и другие водоемы.

400 млн лет назад силур сменился девонским геологическим периодом, который длился около 60 млн лет. Тогда на суше появились первые растения – лишайники, которыми зарастали увлажненные берега водоемов. В течение девона от них произошли другие формы, в том числе и первые высшие растения – папоротники и хвощи. Кроме того, если прежде все животные дышали лишь кислородом, растворенным в воде, то теперь некоторые из них научились извлекать его из воздуха. Эти первые сухопутные животные – тысяченожки, скорпионы и бескрылые примитивные насекомые, вероятно, обитали поблизости от воды. Предком всех сухопутных позвоночных животных была кистеперая рыба с похожими на лапы грудными и брюшными плавниками. Постепенно у кистеперых рыб развились настоящие верхние и нижние конечности, и с течением времени появились земноводные (амфибии) и пресмыкающиеся (рептилии).

Фауна Эдиакары

Самые древние следы жизни животных на Земле датируются миллиардом лет, но древнейшим окаменелостям самих животных приблизительно 600 млн лет, они относятся к вендскому периоду.

Первые животные, появившиеся на Земле в результате эволюции, были микроскопически малы и мягкотелы. Они жили на морском дне или в донном иле. Такие создания едва ли могли окаменеть, и единственный ключ к разгадке тайны их существования – это косвенные следы, такие как остатки нор или ходов. Но несмотря на свои крошечные размеры, эти самые древние животные были жизнестойки и дали начало первым известным животным на Земле – фауне Эдиакары.

Название своё эта фауна получила от Эдиакаран-Хиллз (холмов Эдиакары), расположенных в Южной Австралии. В 1946 г. один австралийский геолог заметил какие-то необычные окаменелости в слоях древнего песчаника. Некоторые из этих окаменелостей напоминали кораллы, медуз и червей, но остальные не были похожи ни на одно из живущих в настоящее время существ.

Эдиакарская фауна и каменный отпечаток древней медузы

Сначала решили, что эдиакарские животные – это живые существа кембрийского периода, времени, когда началось бурное развитие животного мира (приблизительно 570–540 млн лет назад). Однако более тщательное исследование показало, что найденные окаменелости ещё древнее и относятся к вендскому периоду. Он непосредственно предшествовал кембрийскому периоду. До находки этих окаменелостей вендский период казался биологической «чёрной дырой», так как учёным не удавалось найти никаких следов существования живых организмов.

После 40-х гг. XX в. эдиакарские животные были найдены в нескольких достаточно удалённых друг от друга районах Земли, в том числе в Гренландии, России и Намибии. По мере обнаружения всё новых окаменелостей биологи пытаются разгадать образ жизни существ, обитавших на Земле в то далёкое время, и понять, что с ними случилось в дальнейшем.

Это окаменевшее животное около 2 см в диаметре, медузина мавзони, внешне похоже на медузу, выброшенную на берег. Многие думают, что это животное или другие, похожие на него, были прямыми предками медуз, появившихся в начале кембрийского периода.

В отличие от большинства современных животных ни одно из эдиакарских животных не имело головы, хвоста или конечностей. Не было у них также ротовых отверстий и органов пищеварения. Они, вероятно, просто впитывали органические вещества из окружающей их воды. Некоторые из них могли служить прибежищем для водорослей. Этот симбиоз давал им большое количество энергии, которую водоросли аккумулировали из солнечного света. Среди эдиакарских животных были неразрывно связанные с морским дном и внешне очень похожие растения.

К таким видам относились чарния, похожая на студенистое перо, и свартпунтия, с четырьмя полукруглыми «гребешками». Самым же крупным из них была дикинсония, которая могла достигать размера коврика перед дверью. Притом она была не толще бумаги, что весьма существенно для животного, которое поглощает питательные вещества поверхностью тела.

Эдиакарские обитатели вели жизнь бедную событиями. У них не было никаких органов или средств для самозащиты и отражения нападения. В этом, впрочем, не было необходимости. Море в ту эпоху было безопасным местом, потому что эволюция ещё не породила хищников.

Это воображаемая картина жизни эдиакарских животных, найденных в различных частях земного шара. В центре дикинсония, самый крупный представитель этой фауны, достигавший иногда в длину 1 м. Слева похожие на три пера чарнии, как будто выросшие из ила, а на заднем плане мы видим трио свартпунтий кирпичного цвета. Сприггина – мелкое животное перед дикинсонией – похожа на примитивных трилобитов, хотя, как и у всех представителей эдиакарской фауны, у неё не было твёрдых частей тела.

Неудачный эксперимент?

Прошло уже более 70 лет после открытия первых эдиакарских животных, а учёные всё ещё продолжают спорить об их месте в животном мире. Некоторые исследователи убеждены, что эти существа вообще не были животными, а представляли собой организмы, более похожие на современные лишайники. Другие заявляют, что эти существа – представители абсолютно обособленного царства живых существ, так называемых вендобионтов, которые вымерли в начале кембрийского периода. Сторонники этой теории указывают на необычное строение тел эдиакарских животных, которые были похожи на наполненные жидкостью матрацы, разделённые на части. Они утверждают, что вендобионты были эволюционным экспериментом, протекавшим успешно, пока не появились более энергичные и агрессивные животные кембрийского периода.

Поскольку фактического материала очень мало, ни одна из этих теорий не убедила специалистов, занятых проблемами эволюции. Напротив, многие учёные полагают, что представители эдиакарской фауны были животными в полном смысле слова, но судьбы их в конце вендского периода сложились весьма неодинаково. Некоторые из них дали начало знакомым нам животным, которые широко распространились в кембрийский период, а другие вымерли.

Находки говорят: Уидлена-Паунд, огромный каньон в скалах песчаника шириной 17 км, находится в Южной Австралии. Это та же геологическая формация, в которой были найдены первые ископаемые эдиакарские животные. Песчаник, из которого состоят эти формы, сформировался более 540 млн лет назад, ещё до появления первых животных с раковинами и панцирями. Находки ископаемых животных в этих скалах изменили во многом наши представления об эволюции животного мира.