И вот во время экспедиций 1835 г. он обнаружил выходы на поверхность очень древних сланцев. Они крайне удивили его. Под ними лежали пласты, почти лишенные остатков жизни. В сланцах же появлялось невероятное изобилие обломков раковин, панцирей и скелетов морских животных.

Находок было так много, словно, он бродил по песчаному дну современной теплой лагуны во время отлива. Настоящее кладбище морских животных. Но каких! Разнообразие видов просто поражало. Причем ни одна из обнаруженных раковин никогда прежде Седжвику не попадалась ни в экспедициях (а он немало походил по горам и долам Европы), ни даже в чьей-нибудь коллекции. То, что он увидел, было невиданным, этого не описывал ни один геолог.

Говоря о времени возникновения жизни, я упоминал рубеж, не так давно еще считавшийся общепринятым — БОО—600 млн. лет назад. К его установлению прямое отношение имело открытие Седжвика, так оно поразило ученых. Сделав его, он посчитал, что необычные горные породы относятся к неизвестному еще периоду истории нашей планеты — к появлению первой фауны (он имел в виду только фауну). И нарек его так, как кельты издавна называли свой край,— кембрием. Так в геологической хронологии появился кембрийский период.

А причину происшедших в кембрии событий Седжвик объяснить не смог. С той поры уже полтора века у геологов существует нераскрытая тайна кембрия. Она равнодушно пережила фейерверк гипотез.

То, чем знаменателен кембрии, действительно кажется невероятным. Примерно 570 млн. лет назад произошло на Земле чрезвычайное событие, круто изменившее все развитие жизни на планете: появились и широко расселились животные, имеющие твердый скелет. Без него, вероятно, были бы невозможны многие доследующие биологические успехи, в том числе и восхождение к существам разумным. Скелеты, панцири, раковины появились как бы вдруг. Причем не у отдельных единичных видов, а у подавляющего большинства морских животных.

Многие ставили это под сомнение. Действительно, как согласиться, что организмы со скелетами появились разом! По волшебству?

— Такого не может быть, чтобы докембрий был эпохой бесскелетных! — бунтовали геологи, озабоченные точностью датировок древних отложений, и снаряжали экспедиции за доказательствами во все концы света.

И находили желанные докембрийские «опровержения» — нечто похожее на раковину в Сибири, подобие отпечатков двустворок в Америке, Австралии, Индии, остатки ракообразных в Африке. Одно время палеонтологи располагали буквально обилием «опровергающего» докембрийского материала.

Увы, все эти вещественные доказательства были отвергнуты после тщательного обследования. Либо это были остатки водорослевых построек, к которым никакие животные не имели отношения, либо просто галькой, прихотливо скатанной волнами и напоминающей раковину, либо находка оказывалась более молодой — не до* кембрийской.

И несмотря на все это, кембрийская ситуация по-прежнему вызывала недоверие. Даже в одном из капитальных трудов по геологии СССР появились вот такие строки: «При определении нижней границы кембрия принимается, что... комплекс скелетных организмов появился более или менее одновременно. Но это положение может быть принято только условно. Соображения теоретического порядка подсказывают, что скелетные организмы не могли появиться в разных точках земного шара одновременно».

Между тем достоверные факты все прибывали. И они говорили об обратном. Кембрийский материал проверяли разными методами. Делали и химические анализы. Рассуждали так. Допустим, раковины появились в разное время. Но тогда состав этих древнейших остатков должен быть несхож. Тем более у образцов, взятых из далеких друг от друга районов. Неизбежно и видовое различие таких наборов, коль скоро и время и место появления каждого ничего не имеют общего.

Какими же оказались результаты многочисленных проверок? Все наборы образцов примерно одинаковы. Не только для разных районов, скажем Сибири, но также для Сибири и Австралии, Марокко, Европы.

Остается только признать: ни нижней границе кембрия действительно произошло из ряда вон выходящее событие, совершенно изменившее облик большинства животных. Какое? Почему? Что послужило толчком? Что этому предшествовало?

Последний вопрос интересен вдвойне. Казалось бы, именно предшественники должны пролить свет на происшедшее в кембрии. Но геологи не возлагают на них особых надежд. По той простой причине, что докембрий-ская жизнь тоже полна загадок. Да каких!

Все началось с еще одного преждевременного открытия. Как вы, наверное, заметили, в истории науки таких немало. Из чего следует, что открытие надо делать вовремя, никак не раньше того момента, когда его с нетерпением ждут. Или хотя бы тогда, когда специалисты вполне готовы оценить его по достоинству. Никак не раньше. Если, конечно, автор открытия хочет при жизни пожинать лавры успеха.

К строматолитам были явно не готовы. Их открыли в начале нашего века в докембрийских слоях на западе Северной Америки. Тонкослоистые известняки привлекли внимание тем, что были сложены как бы многочисленными стопками блинов. А все вместе они походили на ворсистое покрывало (что и получило отражение в названии).

Их приняли было за рифы, построенные неизвестными водорослями. Но вскоре отнесли к минеральным отложениям. Представление о том, что жизнь возникла не ранее чем 600 млн. лет назад, было еще незыблемым, и сама мысль о каких-либо перестановках, композиционных изменениях в этом историческом полотне воспринималась как кощунство. То, что слои докембрия абсолютно мертвые, считалось общепризнанным фактом.

Должно было пройти полвека, прежде чем в том появились серьезные сомнения. В обнажении докембрийских пород близ озера Верхнего в канадской провинции Онтарио американским палеонтологам попались остатки ископаемых микроскопических растений. Они были сходны с более молодыми находками синезеленых водорослей, среди которых вроде бы имелись и строители строматолитов. Но настоящей веры в родство тех и других все же долго не приходило. Уж очень древней была находка в Онтарио.

Сомнения рассеялись лишь лет 20 спустя, когда в Западной Австралии у побережья Индийского океана к северу от города Перт объявились живые фабрики строматолитов. В мелководной лагуне Хамелин Пул залива Щарк Ёей производством «ворсистых покрывал» и в самом деле поныне занимаются сообщества синезеленых водорослей и бактерий, удивительно сходные по форме с докембрийскими находками.

Аналогичные ископаемые уже обнаружены в десятках строматолитовых отложений на всех континентах земного шара. Микроорганизмы хорошо сохранили свою первоначальную форму, так как в свое время были пропитаны (как бы замещены) кремнеземом. Они стала основным источником сведений о ранних периодах в истории жизни на Земле. Арсенал биохимии и радиометрии позволил установить: именно эти существа принимали важное участие в насыщении атмосферы нашей планеты кислородом. Изотопные исследования горных пород, образовавшихся 3,3—3,8 млрд. лет назад, показали, что эти самовоспроизводящиеся системы микроорганизмов существовали уже тогда.

Их называют по-разному: дианеи, или синезеленые водоросли (из-за присущей им окраски), а чаще цианобактерии (ведь это водорослево-бактериальные сообщества). Современных потомков первожителей планеты можно встретить в самых невероятных местах, совершенно, казалось бы, не пригодных для обитания. Невероятная выносливость, пластичность обмена веществ позволяют им в равной степени благоденствовать на недоступных скалах высоко в горах и в пустынях, заселять полярные окраины и горячие источники, где вода клокочет у точки кипения. Можно также сказать, что они известны каждому, кто видел обильное цветение воды в застойных прибрежных полосах водохранилищ, прудов и озер.

Неприхотливость синезеленых поразительна. Свет, углекислый газ и вода — вот все, что им надо. Кислород — побочный продукт их жизнедеятельности. Правда, если рядом обнаружится кДкая-нибудь органика, они непременно используют и такой дополнительный источник углерода. Но прекрасно обходятся и без подобных подкормок. Потребности их предельно скромны.

Цианобактерильные сообщества интересны еще и тем, что в них спокойно уживаются организмы, производящие кислород, и те, для которых он — сущая погибель (метанообразующие бактерии). По-видимому, именно такое сообщество составляло большую часть населения раннего докембрия. Итог их деятельности грандиозен: мощные толщи осадочных пород, отложения окислов металлов. И конечно, им принадлежит решающий вклад в создание кислородной атмосферы.

Но еще больше в их деятельности неясного. Хотя бы сами строматолиты. По какой причине цианобактерии их строили? Согласно единодушному мнению специалистов, возведение этих известковых сооружений непосредственно не связано с внутренними потребностями клеток сине-зеленых водорослей. Зачем же в таком случае им понадобилось без устали ткать из камня причудливые «ворсистые одеяла»?

Еще серьезнее загадки, связанные с атмосферным углекислым газом и с продукцией цианобактерии — кислородом.

Вспомните, первичная атмосфера Земли были богата углекислым газом, который способствовал возникновению парникового эффекта и разогреву поверхности планеты. И вот появились активнейшие потребители этого газа. Кроме того, он участвовал в образовании и осаждении могучих толщ карбонатных горных пород — известняков и доломитов. Следовательно, он должен бы очень заметно выводиться из обращения. Иными словами, запасам углекислого газа в атмосфере полагалось таять даже с учетом его притока из рифтовых долин и из молодых вулканов, принявшихся за строительство первых островов и микроконтинентов. Но его количество практически не уменьшалось. Чем это объяснить?

Убыль стала ощутимой только спустя почти 1,5 млрд. лет после начала активных действий упомянутых массовых потребителей углекислого газа. А до того уровень двуокиси углерода в атмосфере оставался почти неизменно высоким. По крайней мере, парниковый эффект по-прежнему продолжал действовать на поверхности Земли. Ее температура местами продолжала держаться в пределах 50°С, несмотря на то что Солнце все еще Светило существенно слабее, чем сегодня.

А кислород в это же время, наоборот, исчезал неизвестно куда. Так, во всяком случае, получалось из значительной суммы фактов. То, что атмосфере с появлением цианобактерии полагалось иметь кислород, кажется само собой разумеющимся. Но эта очевидность растаяла, как дым, лишь только в дело вмешались геохимики.

У них в руках был уранинит (двуокись урана), и он говорил о многом. В присутствии кислорода зерна этого минерала легко окисляются (до U3O8 и в таком виде растворяются в воде. Его отложения не могут накапливаться, если концентрация кислорода в атмосфере превышает один процент. Так вот, уранинит на Земле содержится только в породах старше 2 млрд. лет. Никак не моложе. Из чего следует, что раньше атмосфера была практически бескислородной.

То же подтверждает и другой довод. Так называемые красноцветы — плотные, обогащенные окислами железа глины — встречаются исключительно в осадочных слоях; моложе 2 млрд. лет. И никогда — в более древних. Считается, что красноцветы сформировались под действием кислорода на суше, а не под водой. Но раз раньше красноцветы не появлялись, то, значит, не было для этого условий — не было кислородной атмосферы.

Куда же в таком случае девалась вся продукция цианобактерий? И что за странная межа легла в истории Земли 2 млрд. лет назад?

Следующая тайна докембрия связана еще с одним фундаментальным событием в развитии жизни на Земле.

Примерно лет 25 назад (где-то в 60-х) биологи пришли к убеждению, что в мире организмов существует грань куда более существенная, чем между растениями и животными, внутриклеточные хозяйства которых, кстати сказать, довольно сходны. Но и те и другие решительно отличаются от цианобактерий. В клетках этих простейших нет ядер со строгими наборами хромосом, заключенных в особую оболочку. Прямо в цитоплазме плавает ничем не отгороженная петелька нуклеиновой кислоты. Потому-то Их назвали прокариотами, то есть доядерными. А растения и животных — эукариотами (от греческих корней «эу» — настоящий и «карион» — орешек). Итак, у первых нет ядер, у последних есть.

Только и всего? Неужели это так важно — в оболочке или без оной ядро, чтобы говорить чуть ли не о какой-то пропасти в ходе эволюции организмов? Разве содержимое чего-либо меняется только оттого, что его заключают в упаковку?

Дело, конечно, не в упаковке. Вернее, не только в упаковке. Главное в другом: клетки растений и животных стали дышать. У прокариотов отношение к кислороду разное. Одни его энергично вырабатывают, другие терпеть не могут, третьи терпят, но не любят, четвертые обожают. Эукариоты без кислорода просто не могут жить.

Характерно, что в клетках всех растений, начиная с одноклеточных, есть хлоропласты, которые обеспечивают фотосинтетическую активность этих организмов. В связи с чем ученые делали предположения о том, что в свое время какие-то из цианобактерий вошли в состав других клеток и положили начало то ли сожительству, то ли деловому сотрудничеству. Возможно, оно стало первым опытом симбиоза. Так сказать, в порядке эксперимента. Между прочим, в подтверждение такого варианта говорит то, что у хлоропластов есть немного своей нуклеиновой кислоты.

Но так или иначе растения, как известно, живут благодаря фотосинтезу. Свет, углекислый газ и вода — их средства к существованию. Фотосинтез ведет к образованию глюкозы, а та под действием ферментов распадается, выделяв энергию, А что дает кислород? Очень многое. Его участие в разложении глюкозы увеличивает ее энергетическую отдачу почти в 20 раз. Выгодно? Еще бы!

Ясно, что эукариоты должны были появиться только тогда, когда атмосфера в состоянии была предоставить им в достатке кислород. Так оно и произошло. Хотя непросто в палеонтологических окаменелостях отличить первых эукариот от прокариот, но в конце концов сделать это удалось.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27