Выбрать главу

Б.С.Соколов, М.А.Федонкин

РАННИЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

Самая уникальная особенность Земли как планеты Солнечной системы - ее стратисфера, т. е. оболочка водно-осадочного происхождения​, мозаичная по составу и структуре, но непрерывная в геологическом времени. Она заключает наиболее полную запись событий, касающихся истории как самой Земли, так и Вселенной на протяжении последних четырех миллиардов лет.

До недавнего времени исторический этап развития Земли определялся​ началом кембрийского периода (570 млн. лет). Дифференцированный​ органический мир кембрия, в том числе скелетные​ беспозвоночные всех типов, воспринимался как загадочный​ «популяционный взрыв». В настоящее время следы активной жизнедеятельности организмов и сами их остатки (от прокариотных безъядерных организмов до неминерализованных слоевищ растений и отпечатков бесскелетных многоклеточных животных) установлены во всем осадочном докембрии. Следы былых биот находят в столь древних отложениях, что невольно возникает вопрос - не древнее ли жизнь самой Земли?

Палеонтология докембрия ставит перед исследователями вопросы подобного рода, хотя вряд ли она способна разрешить их. Источником знаний о происхождении жизни являются скорее​ химия и молекулярная биология, биогеохимия и, возможно, астрономия. В последние десятилетия экспериментально» доказано абиогенное возникновение не только простейших органических​ веществ, обнаруженных теперь и в космосе, но и таких сложных веществ, какими являются аминокислоты, сахара, короткие​ пептиды и даже нуклеотиды. Однако в практическом и даже в теоретическом аспекте пока трудно представить себе скачок​, в результате которого химическая эволюция перешла в эволюцию​ биологическую. Вероятно, поэтому, особенно в последние годы, возрождается интерес к биокосмическим идеям В. И. Вернадского​.

Сведения о жизни в докембрии получают в результате исследований​ фитопланктона, акритарх и других органостенных мик­рофоссилий, сохранившихся в аргиллитах и сланцах, а также ископаемых строматолитов (их распределения, морфологии, микроструктуры​ и палеоэкологии) и минерализованных остатков клеток ископаемых прокарит (например, цианобактерий) из стро­матолитовых окремненных пород. Кроме того, изучают изотопный​ состав докембрийских пород и их керогеновых компонентов,. особенно изотопов углерода и серы. Однако эти свидетельства жизни на современном уровне изученности распределены неравномерно по стратиграфической шкале докембрия. Мы еще очень мало знаем о жизни в архее, много больше - о биотитах протерозоя​, особенно его поздней части.

По данным Дж. У. Шопфа, синтез всех данных палеобиологии​, палеобиогеохимии и геохимии позволяет предполагать следующий «сценарий» ранней биологической эволюции. Жизнь появилась на Земле более 3,5 млрд. лет назад и, вероятно, ранее этого рубежа в органическом мире уже были развиты такие явления​, как анаэробная хемогетеротрофия, анаэробная хемоавтотрофия и анаэробная фотоавтотрофия. Аэробная фотоавтотрофия и амфиаэробный (факультативный) метаболизм, возможно, уже существовали 2,9 млрд. лет назад. Микроорганизмы, зависимые от аблигатного аэробиоза, появились 1,7 - 1,5 млрд. лет назад.

Наиболее многообещающим подходом к проблеме реконструкции​ биологической и связанной с ней геологической истории Земли является выяснение сути и последовательности биогеохимических​ циклов, катализаторами которых были живые организмы​, в том числе литотрофные бактерии. Биохимические циклы элементов прокариотной экосистемы обусловили однонаправленное​ изменение продуктов дегазации планеты. Многообразие​ реакций, осуществляемых бактериями, допускает предположение​ о множестве трофических систем для различных начальных условий (что подразумевает полифилию). По мнению Г. А. Заварзина, взаимодействие живых организмов с продуктами дегазации​ является ключевым процессом в совместной геологической​ и биологической эволюции, вплоть до стабилизации системы при развитии биологических циклов. Новые эвкариотные организмы​ вкрапливаются в уже существующую систему трофических связей.

Докембрий составляет около семи восьмых времени существования​ нашей планеты и приблизительно пять шестых времени, представленного палеонтологической летописью. Наиболее древними​ свидетельствами жизни, возможно, следует считать формации​ углеродистых отложений глубокого докембрия, хотя основная​ масса углерода в докембрийских породах находится в рассеянном состоянии. Изотопный состав углерода из архейских и протерозойских углеродистых отложений может свидетельствовать​, скорее, о его органическом происхождении.