Дональд Протеро - Отпечатки жизни 25 шагов эволюции и вся история планеты

Рис. 1.6.Цилиндрические строматолиты в заливе Шарк (Австралия) (фотография предоставлена R. N. Ginsburg)

Дальнейшие исследования строматолитов в заливе Шарк позволили выяснить, как образуется их тонкослойная структура. Эти слизистые маты стремительно растут на солнце в светлое время суток, когда накатывает прилив и они оказываются под водой. У свежих матов вязкая поверхность, на которой оседает различный материал — особенно ночью, во время отлива; рост цианобактерий приостанавливается на несколько часов. Затем, с новым приливом и восходом солнца бактерии опять тянутся к свету и отращивают новые нити, полностью накрывая осадок, который скопился за минувшую ночь. Так продолжается день за днём и год за годом. В благоприятной среде растущие маты захватывают сотни отдельных слоёв накапливающегося осадка. В конце концов органические останки бактерий разлагаются, и остаётся лишь слоистый осадок, не содержащий ни органических структур, ни химических следов их существования.

Итак, если этот процесс настолько прост, почему строматолиты не встречаются по всей планете, как в докембрии? Ответ подсказывает залив Шарк. Мелководье Хэмлин-Пула исключительно солёное, так как песчаная отмель, окружающая устье залива, ограничивает приток и отток воды. Кроме того, поскольку залив расположен в зоне субтропических пустынь, здесь очень жарко и солнечно. По мере испарения воды солёность осадка в мелкой бухте лишь возрастает. На самом деле, солёность здесь вдвое выше, чем в прилегающей части океана (более 7% против 3,5%); такие условия могут переносить только цианобактерии. Растительноядные моллюски (например, блюдечки, литорины и морские ушки, обитающие на современных приливных мелководьях), которые могли бы поедать подобные бактериальные маты, не могут жить в такой солёной воде, поэтому нетронутые маты продолжают расти. Эта экосистема очень напоминает докембрийский мир, когда более высокоразвитые растительноядные морские животные (например, улитки) ещё не существовали. Три миллиарда лет назад самой сложной формой жизни были бактериальные маты, и ничто не мешало их росту. Как отмечает мой друг Дж. Уильям Шопф из Калифорнийского университета Лос-Анджелеса, юная Земля была «планетой ила» (см. рис. 1.1).

С тех пор как в 1956 году было сделано открытие в заливе Шарк (первые публикации о нём появились в 1961 году), живые строматолиты удалось найти во многих местах на Земле. У большинства из них есть ключевая общая черта: они растут в среде, неблагоприятной для более развитых организмов (например, для растительноядных моллюсков). Я вплотную рассматривал строматолиты, растущие в солёных лагунах вдоль тихоокеанского побережья Нижней Калифорнии. Они обитают в солёных водах у западной оконечности Персидского залива. Огромные столбы с куполообразными вершинами, как в заливе Шарк, можно встретить и в солёных лагунах Лагоа-Салгада в Бразилии (название этого района так и переводится с португальского — солёные лагуны). Среди немногих строматолитов, выживающих в воде с нормальной солёностью, можно назвать образцы с отмелей Эксумы на Багамских островах: там такие сильные течения, что даже блюдечки и морские ушки не могут закрепиться.

Учёные постоянно находят новые ископаемые строматолиты, некоторые — столь же древние, как сама жизнь. К ним также относятся вероятные строматолиты из свиты Варравуна в Западной Австралии (всего на несколько сотен километров восточнее залива Шарк) — им 3,5 млрд лет, а также древнейшие микроскопические следы клеток цианобактерий. Настоящие строматолиты возрастом 3–4 млрд лет встречаются в группе Фигового Дерева (Fig Tree group) в Южной Африке. Примерно 1,25 млрд лет назад строматолиты достигли наибольшего разнообразия по форме, размеру и области распространения. Они до сих пор остаются единственным видимым свидетельством того, что уже в те времена наша планета была обитаема. Затем начался медленный упадок, а в кембрии их количество сократилось на 80% от исходного. Вероятно, виной тому были многочисленные растительноядные существа, истреблявшие строматолиты повсюду, где они росли в обычной морской воде. Строматолиты Лестер-Парк, показанные на рис. 1.5, относятся к хойтским известнякам — среднекембрийской формации. Это одни из немногих строматолитов, доживших до кембрия. К моменту массового распространения беспозвоночных в ордовике (около 500 млн лет назад) строматолиты на Земле почти исчезли.

При том, насколько они стали редки в последние 500 млн лет, микробные маты всегда готовы возродиться и расцвести махровым цветом, когда настанут тяжёлые времена для их пожирателей. После трёх великих вымираний, случившихся за историю Земли (в конце ордовика, в позднем девоне и самое массовое вымирание в конце перми), строматолиты вновь распространялись в «постапокалиптическом» мире, когда в результате вымирания биоразнообразие животных сильно сокращалось. В каждом случае строматолиты росли как сорняки, заселяя просторные ландшафты вместе с немногими уцелевшими оппортунистическими видами; их расцвет наступал всякий раз, когда вымирали питавшиеся ими животные.

Наконец, стоит учитывать ещё один момент. На протяжении почти 85% истории земной жизни (от 3,5 млрд примерно до 630 млн лет назад) на нашей планете не существовало столь крупных существ, от которых могли остаться заметные окаменелости. Только строматолиты можно рассматривать без микроскопа. Существует масса предположений, почему жизнь не развилась раньше. Многие из них сводятся к тому, что уровень атмосферного кислорода долгое время был недостаточным для существования многоклеточных организмов; ситуация изменилась только в кембрии. Каковы бы ни были причины, на протяжении большей части биологической истории на поверхности Земли существовали только бактериальные маты и куполообразные строматолиты — больше ничего. Если инопланетяне когда-либо высаживались на нашей планете, они могли увидеть это и, разочаровавшись, улететь.

Интересно вспомнить о метеорите ALH 84001, найденном в горах Алан Хиллс в Антарктиде. Сначала он откололся от Марса и лишь много позже оказался на Земле. В 1990-е годы развернулись нешуточные споры о крошечных шарообразных и продолговатых структурах в этом метеорите: не являются ли они окаменелостями марсианских организмов? Вопрос до сих пор остаётся открытым. Однако если на Марсе и была жизнь, сейчас она почти наверняка замёрзла, поскольку на этой планете слишком холодно для существования жидкой воды. [1] Согласно последним исследованиям, вода на Марсе есть (см., напр. http://www.nature.com/ngeo/journal/v8/n11/full/ngeo2546.html ). ( Примеч. пер. ) Земля должна была выглядеть почти так же: вплоть до 600 млн лет назад на ней существовали только одноклеточные организмы. Поэтому любой кусок земных пород и образец с земной поверхности выглядели бы в точности как марсианские породы до замерзания.