Михаил Камшилов - Эволюция биосферы

В Южной Африке, в центральном районе Трансваале, в черных сланцах формации Фиг-Три найдены остатки, по-видимому, принадлежащие уже оформившимся живым организмам. Их возраст 3,1 млрд. лет. Тщательное микроскопическое исследование позволило обнаружить бактериоподобные образования размером 0,65×0,24 мкм, названные американским ученым Е. С. Баргхоорном Eobacterium isolatum. В более поздних отложениях (2,7 млрд. лет) в Южной Родезии найдены водорослевые известняки. Их биогенное происхождение сомнений не вызывает. В еще более поздних отложениях (1,9 млрд. лет) в районе озера Онтарио в слоях черного сланца найдены хорошо сохранившиеся остатки многих типов ископаемых растений: от разнообразных одноклеточных до разветвленных и неразветвленных нитчатых форм. Некоторые из них напоминали современные синезеленые водоросли из рода Chroococcus; встречались организмы, близкие по строению к панцирным жгутиконосцам — динофлагеллятам. Там же обнаружен своеобразный звездчатый организм, названный «утренняя звезда» (Eoastrion). Он состоит из центрального тела, от которого радиально расходятся многочисленные тонкие лучи. В большом количестве в сланце найдены бактериоподобные образования.

Таким образом, около 2 млрд. лет назад наряду с безъядерными организмами — прокариотами (бактерии, синезеленые водоросли), уже встречались клетки с оформленным ядром — эукариоты, к числу которых принадлежат, в частности, динофлагелляты.

Еще более близким к нам временем (900 млн. — 1 млрд. лет назад) датируются ископаемые остатки, обнаруженные в Южной Австралии, в районе холмов Эдиакары. Сотрудники Аделаидского университета после тщательного изучения образцов окаменелостей нашли отпечатки 13 видов медузообразных кишечнополостных животных, четырех видов организмов, близких к восьмилучевым кораллам, несколько видов червей и животных, непохожих на формы организмов из более поздних отложений.

Иначе говоря, примерно 1 млрд. лет назад жизнь на нашей планете была уже достаточно разнообразной. Остатки одноклеточных, а также многоклеточных животных и растений свидетельствуют о том, что в то далекое время уже существовал биотический круговорот. В результате активного фотосинтеза хлорофиллсодержащих организмов образовались большие массы кислорода, превращающегося в верхних слоях атмосферы в озон. Слой озона закрыл доступ к поверхности Земли коротковолновому ультрафиолетовому облучению. Таким образом, возникли предпосылки к выходу организмов из воды на сушу. Это событие произошло примерно 400 млн. лет назад.

С появлением живых существ эволюция поверхности Земли приобрела черты волнующего драматизма. На основе химических процессов синтеза и деструкции возникли качественно новые явления: жизнь и смерть. Круговорот органического вещества, основанный на возникновении и распаде химических соединений углерода, уступил место биотическому круговороту, основанному на рождении и гибели особей, развитии новых видов и вымирании старых. В полной мере вступил в свои права мощнейший фактор органической эволюции — естественный отбор. Достаточно двух примеров, чтобы оценить значение этого фактора. Численность особей вида — величина относительно постоянная для какого-то не слишком длительного отрезка времени: сохраняется столько же особей, сколько и гибнет. Если учесть, что очень многие организмы производят десятки, сотни, тысячи и миллионы семян или икринок, становится ощутимым масштаб гибели; сохраняется пара — гибнут десятки, сотни, тысячи, миллионы!

Другой пример: согласно расчетам американского палеонтолога Д. Симпсона, конечно, очень приблизительным, за всю историю Земли существовало примерно 500 млн. видов организмов. Сейчас на нашей планете насчитывается около 2 млн. Совершенство современного органического мира достигнуто ценою вымирания сотен миллионов видов. В ходе органической эволюции с лица Земли стерты не только отдельные виды, но и более крупные систематические единицы: роды, семейства, отряды и даже целые классы живых существ.

История развития жизни на Земле подразделяется на 5 эр и несколько периодов или систем, охватывающих огромный промежуток времени в 4 млрд. лет. Продолжительность всех подразделений, по И. Н. Крылову [36] Крылов И. Н. На заре жизни. М.: Наука, 1972, с. 8. , представлена в табл. 2.

Как уже говорилось, первые остатки жизни обнаружены в слоях Земли, образовавшихся около 3 млрд. лет назад, т. е. в начале архейской эры. К архейским ископаемым принадлежат остатки нитей водорослей и бактериоподобных организмов, найденные в районе озера Онтарио. Бурное развитие жизни началось в протерозое (рис. 3). Вначале еще господствовали одноклеточные водоросли и бактерии, но примерно 1900 млн. лет назад начали встречаться первые многоклеточные водоросли. Иначе говоря, около 1900 млн. лет назад биотический круговорот, осуществляемый до тех пор одноклеточными, осложнился в результате появления первых многоклеточных. Затем появились зеленые и красные водоросли и первые многоклеточные животные: медузы, губки, черви и особая, впоследствии полностью вымершая группа животных — археоциаты (рис. 4).

Таблица 2. Периоды развития жизни на Земле

Возникновение многоклеточности — весьма важный этап в развитии органического мира. Начиная с теоретических работ известного немецкого ученого пропагандиста дарвинизма Эрнста Геккеля (1872), было создано много различных гипотез, авторы которых пытались наметить вероятные пути становления этой новой формы организации живого. Разбор важнейших гипотез происхождения многоклеточности, а также анализ современного состояния проблемы можно найти в чрезвычайно интересной книге А. В. Иванова [37] Иванов А. В. Происхождение многоклеточных животных. Л.: Наука, 1968. и в статье С. С. Шульмана [38] Шульман С. С. Проблема происхождения Metazoa. — В кн.: Теоретические вопросы систематики и филогении животных. Л.: Наука, 1973. . Подавляющее большинство авторов колониальность считают необходимым этапом на пути к многоклеточности. Колониальность легко возникает как результат не вполне законченного бесполого размножения: клетки разделились, но не разошлись. Эти колонии сравнительно часто образуются у бесцветных и зеленых жгутиконосцев, у инфузорий, солнечников, зеленых, синезеленых и диатомовых водорослей.