Михаил Гремяцкий - Как возникла и развилась жизнь на Земле
Изучив множество находок — остатков вымерших растений и животных, исследователи смогли нарисовать картину развития жизни на Земле. Они узнали, как сильно живой мир менялся в прошлом и как эти перемены шли в связи с переменами климата, с поднятиями или опусканиями суши, с передвижениями морей и другими изменениями условий жизни на земной поверхности. Весь ход развития жизни ярко освещен учением Дарвина. Дарвиново эволюционное учение и нужно все время иметь в виду при чтении следующих глав нашей книги. Оно дает убедительное объяснение тех движущих сил, которые вели к постепенному усложнению и усовершенствованию организмов, начиная от простейшего одноклеточного существа.
Чтобы легче разобраться во всех этих переменах и составить точную и ясную картину последовательного развития жизни, ученые делят историю Земли на отдельные крупные промежутки времени, называемые эрами. Каждая такая эра имеет свой особый характер и охватывает несколько крупных ступеней в эволюции жизни. Со времени начала развития жизни Земля пережила следующие эры:
1. Архейскую («начальную») эру.
2. Палеозойскую («древнюю») эру.
3. Мезозойскую («среднюю») эру.
4. Кайнозойскую («новую») эру.
Эры длились сотни (или самое малое — десятки) миллионов лет. Поэтому каждую эру делят еще на периоды, что облегчает обзор развития жизни. Общая продолжительность их чрезвычайно велика. Геологи, изучившие, как образовалась земная кора, предложили несколько способов для вычисления того времени, которое потребовалось на это. Большая часть их теперь согласна с тем, что это время надо измерять миллиардами лет. Если ученые и спорят еще по этому поводу между собой, то спор идет лишь о большей или меньшей точности — о миллиардах или сотнях миллионов лет, но никто не защищает библейского летосчисления, и все одинаково видят в нем лишь наивную, детскую сказку. В этом вопросе, как и во всех других научных вопросах, библия выдает грубое невежество своих составителей и авторов.
X. Архейская («начальная») эра в развитии жизни
Самые древние остатки организмов и создавшихся при их участии веществ дошли до нас из архейских отложений земной коры. Отложения эти чрезвычайно мощные (толстые): ясно, что проходили сотни миллионов лет, пока они накоплялись. Наиболее древние, нижние отложения, сдавленные огромной тяжестью вышележащих пластов, сильно изменились: из слоистых они превратились в кристаллические. Помимо давления этому помогло и действие внутренней теплоты земного шара. Остатки организмов, которые могли в них находиться, при этом тоже изменились до неузнаваемости. Мы не знали бы даже, была тогда жизнь или нет, если бы не некоторые вещества, накопленные в архейских пластах; эти вещества, как мы хорошо знаем, могут образовываться в земной коре только при действии организмов. Они действительно образовались из остатков древнейших растений и животных. Но самих этих остатков в кристаллических горных породах архейского времени мы не находим.
Лучше обстоит дело с теми архейскими отложениями, которые дошли до нас в виде слоистых пород, еще не успевших перекристаллизоваться. Это — более молодые слои. В них найдены остатки бактерий, имевших вид микроскопически мелких шариков. Сохранились остатки других бактерий, так называемых железобактерий, родственники которых и сейчас живут на Земле. Железобактерии выполняют огромную химическую работу, принимая участие в создании железных руд. Они живут в тех водах, которые содержат соли (закиси) железа, и окружены тончайшими нитевидными трубочками, возникшими из выделяемой ими слизи; они извлекают соли (закиси) железа из воды, перерабатывают их в своем крошечном тельце и пропитывают ими трубочки (превращая их в соли окиси). Живут эти бактерии колониями. Когда трубочки окажутся целиком пропитанными железом, бактерии покидают их и принимаются строить новые трубочки. В результате их деятельности скопляются соединения железа, которые через сотни тысяч и миллионы лет превращаются в мощные залежи железных руд.
От появления первичных (коллоидных) организмов на Земле до возникновения настоящих бактерий прошло очень много времени. Бактерии, вероятно, и были теми устойчивыми формами живых тел, которые завоевали на Земле господствующее положение в начальный период истории жизни. Они могли существовать раньше, чем возникли настоящие растения и животные. Среди бактерий есть большая группа таких, которые, способны жить за счет усвоения неорганических химических соединений в почве и воде, подобно знакомым нам железобактериям. Таковы, повидимому, были и те мельчайшие бактерии-шарики, жизнь которых связана с созданием древнейших известковых слоев. Позднее, когда разросся мир растений и животных, разнообразие бактерий сильно увеличилось. Возникли новые формы, которые приспособились к тому, чтобы жить за счет растительных или животных организмов или за счет их трупов. Так появились многочисленные бактерии гниения, брожения, бесчисленные бактерии-паразиты, вызывающие разные заболевания растений и животных. Эволюция бактерий тесно связана с эволюцией растительного и животного миров, так как бактерии приспособлялись к вновь появлявшимся растениям и животным. Самыми последними возникли те бактерии, которые паразитируют на человеке и домашних животных.
Бактерии играют в жизни Земли огромную роль. Даже Пастер не вполне охватывал ее. Бактерии завоевывают для себя все новые и новые источники питания; они заполнили почву, воду и воздух. В одном грамме лесной почвы содержится около 3 миллиардов бактерий; даже в грамме песчаной почвы их около 1 миллиарда.
В огромном количестве населяют они моря. В глубине Черного моря находятся огромные скопления сероводорода, делающие жизнь здесь невозможной для растений и животных. Этот сероводород, однако, не проникает в поверхностные слои воды, и поэтому до глубины в 200 метров в этих морях процветает жизнь. Куда же девается сероводород? Оказывается, его захватывают серные бактерии, обитающие на глубине 200 метров и перерабатывающие его в соединения серной кислоты. Такая же, примерно, картина наблюдается и в Каспийском море. Сколько же бактерий работает в такой гигантской химической лаборатории? Число их невозможно даже себе представить.
Раз бактерии могут приспособляться к самым различным условиям жизни, то они могли дать начало и другим группам организмов. От них, действительно, получили свое происхождение некоторые водоросли. Переход от бактерий, к водорослям был большим шагом вперед по пути эволюции. Правда, и водоросли в большинстве своем относятся еще к миру микроскопически малых существ, но они обладают более определенной организацией и принадлежат к более сложным существам, наряду с простейшими животными организмами. Подобно бактериям, одноклеточные растения и животные кишат повсюду на земле, и их-то и открыл впервые Левенгук в стоячей воде. В одноклеточных телах этих существ мы находим расчленение на протоплазму и ядро; кроме того, они нередко обладают защитной оболочкой или своего рода скелетом, поражающим иногда тонкостью и изяществом строения.
В теле водорослей, кроме ядра, имеется еще одно важное образование, которое свойственно уже всем типичным растениям. Это — так называемый пигмент, красящее вещество, сосредоточенное в особых зернах (иногда в поверхностных слоях протоплазмы). Пигмент не у всех водорослей одинаков. По его цвету различают несколько групп водорослей: синезеленые, зеленые, багряные, бурые.
Особую группу среди водорослей составляют жгутиковые. Это — одноклеточные организмы, снабженные подвижным жгутиком, благодаря ударам которого по воде они передвигаются. Они стоят на рубеже растительного и животного миров. Одни из них имеют пигментное пятно и причисляются к водорослям, другие лишены пигмента и способны захватывать пищу, которую и переваривают. Это — простейшие животные.
Характерный для растительной клетки зеленый пигмент, так называемый хлорофил, представляет особое вещество, улавливающее энергию солнечных лучей и употребляющее ее на химическую деятельность. Эта деятельность заключается, во-первых, в расщеплении находящегося в воздухе углекислого газа на его составные части — углерод и кислород, а во-вторых, в выполнении созидательной работы: в построении из освобожденного углерода и воды органических соединений — сахара, крахмала, других углеводов, жиров и белковых тел. Все эти сложные химические вещества возникают в растительной клетке из неорганических веществ благодаря деятельности хлорофила. Другая освобожденная составная часть углекислого газа — кислород — уходит в чистом виде снова в воздух. Воздух таким образом все время пополняется кислородом.
Вспомним, что животные питаются только готовыми сложными органическими соединениями — углеводами, жирами и белками. Эти соединения животные сами для себя приготовить не могут. Они их получают из растительного мира. Не будь растений, животные погибли бы с голоду. Стало-быть, животные и появиться на Земле могли только после возникновения растений. Растения приготовили для них запас питательных веществ. Кроме того, они создали и другое необходимое для животной жизни условие. Животные нуждаются не только в питании, но и в дыхании. А для этого им нужен кислород. В настоящее время в воздухе, как мы знаем, содержится около 21 % кислорода. Его количество постоянно, и это постоянство поддерживается деятельностью растений, непрерывно обогащающих воздух кислородом. Не то было в архейскую эру.
