<<< Титульный

<<< Назад

Далее  >>>

1. ВВЕДЕНИЕ В ПРОБЛЕМУ.

     В свете последних исследований, используя различные способы (в том числе определение возраста по скорости распада радиоактивных элементов в рудах) ученым удалось с возможной ошибкой  ±300 млн. лет оценить возраст Земли в 4.5 млрд. лет. В 1967г. на Конференции по происхождению жизни (в Принстоне) все участники сошлись во мнении, что около 4 млрд. лет назад Земля пережила некий большой «катаклизм». При этом первичная земная кора, частично расплавившись и расколовшись на ряд блоков, начала затем заново кристаллизоваться и встала тем самым на «новую точку отсчета». Вообще, планетологи считают Землю уникальным объектом Солнечной системы, т.к. ее кора представляет собой в определенной степени, высшую ступень коровой эволюции планет и свойственна только нашей планете. Так, например, масса коры Марса составляет около 10% от его общей массы, тогда как у Земли эта цифра не превышает 0.4-0.5%. Земная кора крайне неоднородна и имеет очень сложное строение. В континентальной ее части толщина коры колеблется от 20 до 70 км; в области океанов от 5 до 10 км. Причем, средняя высотная отметка для континентов ~700м, а средняя глубина океанов ~3800м. Средняя плотность континентальной коры составляет 2.7¸2.8 г/см³, океанической 3.0¸3.1  г/см³, а мантии ~3.3 г/см³.

     В настоящее время на всех континентах нашей планеты обнаружены области так называемого архейского щита, вероятно, представляющего собой остатки наиболее древних участков суши. Как оказалось, в пределах этих зон слагающие кору породы имеют возраст близкий к 4 млрд. лет: Африка, Гренландия, Карелия и Украина – 3.5 млрд. лет; Сибирь – 3.8-4.0 млрд. лет; Северная Канада – до 4 млрд. лет; Западная Австралия – 4.1 млрд. лет; Антарктида и Южная Африка – до 4 млрд. лет. Таким образом, в целом континентальная кора имеет возраст около 4 млрд. лет и вопрос этот больше учеными не обсуждается. Значит только с этого момента можно говорить о возможности протожизни на Земле. Около 500-600 млн. лет с момента образования Земли (4.5 млрд. лет назад), на ее поверхности шли бурные процессы метаморфизации и образование базальтов и гранитов.

     Установлено, что первичная атмосфера состояла преимущественно из паров воды, метана, аммиака, углекислого газа, водорода, к ним примешивались инертные газы – аргон, гелий, криптон, ксенон и выделившиеся при вулканических извержениях газообразные сероводород, фтористый водород, хлористый водород и др. Первые несколько сотен миллионов лет после образования атмосфера имела температуру близкую к 600⁰С. Естественно, что никакой жизни в этот период быть не могло.

     На дальнейшие процессы на Земле мнения ученых расходятся. Одни считают, что приблизительно 4 млрд. лет назад  атмосфера разогрелась настолько, что «покинула планету». Этому способствовало два фактора: энергия Солнца и энергия соударяющихся с древней Землей крупных небесных тел. Породы, имеющие возраст 3.8 млрд. лет, следов метаморфизма уже не имеют. С другой стороны, наличие сине-зеленых водорослей в отложениях этого возраста однозначно свидетельствуют о снижении температуры первичного океана  существенно ниже 100⁰С. Таково мнение подавляющего большинства ученых и геологов в первую очередь.

     Другие специалисты, планетологи, считают, что 4 млрд. лет назад в результате некоего катаклизма произошел разрыв земной коры, приведший к тектонике плит, образованию Пангеи и океана. То, что древние земные базальты подвергались переплавлению, геологам хорошо известно. Но в чем причина необычайно сильной метаморфизации базальтовой коры остается до сих пор загадкой. Причем, экспериментально установлено, что подобный метаморфизм происходит при давлении около 10 000 атм. и температуре не менее  1000 ⁰С. Сравнительно недавно группа американских ученых под руководством К.Шульца выявила в Северной Америке грандиозные ударные кратеры диаметром 1000 и 2800 км, что подтверждает гипотезу о столкновении Земли с крупным небесным телом (телами) в то время. В результате такого столкновения, приповерхностная часть планеты разогрелась настолько, что скорость молекул газов, составляющих первичную атмосферу, резко возросла, и эта атмосфера «ушла в Космос». Немаловыжную роль здесь сыграло, видимо, и то обстоятельство, что масса Земли в этот период была незначительной. Далее, достаточно быстрое падение атмосферного давления с одной стороны, резко снизило температуру самой атмосферы, а с другой – стимулировало выделение газов из повторно (частично) расплавившейся коры. То есть фоном при завершении метаморфизма горных пород служило быстрое наращивание новой атмосферы и окутывание перерожденной Земли оболочкой из пара и вулканических газов. Этому способствовало и быстрое накопление в тот период космического вещества на Земле, увеличившего массу планеты до такого уровня, что она смогла уже надежно удерживать газы своей атмосферы. По мере охлаждения атмосферы начались проливные дожди, активизировавшие процесс окисления горных пород и приведшие к поступлению в окружающее пространство первых порций свободного кислорода. В состав вторичной атмосферы нашей планеты входили метан (СН₄), аммиак (NН₃), углекислый газ (СО₂), водород (Н₂) и др. Однако в атмосфере Земли не было еще того количества кислорода и азота – важнейших составляющих веществ для дальнейшей эволюции живой материи, свойственной современной земной атмосфере (78% азота, 21% кислорода, около 1% аргона и др. газов). Азот атмосферы в дальнейшем мог образоваться в результате постепенного распада аммиака и выделения газообразного азота  при вулканической деятельности. Водород постепенно накапливался в верхних слоях атмосферы на высотах ~100 км. Вопрос об источниках насыщения земной атмосферы кислородом до сих пор остается дискуссионным. Многие исследователи считают, что основную роль в этом процессе сыграл в дальнейшем фотосинтез зеленых растений. Незначительная часть кислорода могла образоваться вследствие фотолиза воды под воздействием ультрафиолетовых лучей. В.И.Богатов в середине 80-х годов высказал идею (на основании многочисленных фактов и доказательств) о существовании, кроме фотосинтеза, второго, не менее мощного источника формирования кислородной атмосферы – глубинного (океанического). По его гипотезе, кислород образуется в океанических впадинах при извержении базальтов и поступает в океанические воды. Этот процесс мог иметь существенное значение для насыщения атмосферы кислородом на ранних этапах эволюции планеты. И действительно, установлено, что  3.8 млрд. лет назад в земной атмосфере имелся кислород, а в океане была уже примитивная жизнь.

2. К ИСТОКАМ ДРЕВНЕЙШЕЙ ЖИЗНИ.

     За последние десятилетия палеонтология значительно раздвинула временной диапазон существования жизни, а также критерии по которым определяется ее наличие. К ним относятся морфологические, биохимические и изотопно-геохимические признаки. Последние два позволили уверенно выделить в породах Протерозоя, Архея и даже Катархея (от 0.5 до 4.0 млрд. лет назад) гетеротрофные, фотоавтотрофные и автотрофные организмы.

     По имеющимся биохимическим данным, гетеротрофные организмы использовали уже имеющиеся в окружающей среде органические вещества около 4 млдр. лет назад. Автотрофные организмы сами синтезировали необходимые органические вещества из неорганических. Следы их существования в последние годы удалось найти в Северной Америке, Южной Африке и Западной Австралии. В 1977г. группа ученых под руководством Э.Баргурна из Гарварда обнаружила в осадочных породах на юге Африки в местечке Фигтри (Свазиленд) одноклеточные  организмы, возраст которых 3.4 млрд. лет. Это были предки современных сине-зеленых водорослей. Некоторые ученые полагают, что в воде они постепенно проэволюционировали до многоклеточных. В 1993г. американский палеонтолог В.Шопф нашел в северо-западной Австралии небольшие камни «строматолиты», в которых сохранились остатки 12 древних существ, живших 3.6 млрд. лет назад. Следовательно, едва условия планеты стали приемлемыми для дальнейшей эволюции жизни, Природа тот час этим и воспользовалась. Естественно, что начальный химический состав вторичной атмосферы и океана планеты был совсем иным, намного отличным от комфортных условий эволюции живой материи. Но тем не менее жизнь здесь все же развивалась и эволюционировала. Осадочные породы комплекса Исуа на западе Гренландии содержат явно био- и геохимические свидетельства того, что процесс органического фотосинтеза шел уже 3.8 млрд. лет назад.

     В 1989г. группа Н.Слипа из Стенфордского университета доказала, что «временное окно», обозначающее появление на Земле жизни, ограничено рамками 4.0-3.8 млрд. лет назад (а, не 2.7 млрд. лет назад, как считалось до сих пор). То есть, палеонтология «упирается» в ту же самую временную планку, что планетология и геология. Совсем недавно, физические рамки «временного окна» были еще больше раздвинуты. В океанических желобах были обнаружены так называемые «черные курильщики». На глубине в несколько тысяч метров при давлении в сотни атмосфер из «трубок» выходит вода с температурой +200…+300⁰С, обогащенная газами, свойственными вулканическим областям. Вокруг трубок «черных курильщиков» учеными были открыты многие десятки новых родов, семейств и даже классов животных.

     Крайне разнообразно были представлены здесь и микроорганизмы, среди которых преобладали серобактерии (одни из древнейших микроорганизмов на Земле). Это говорит о том, что высокие температуры и давление, а также практически полное отсутствие кислорода и солнечного света их существованию не помеха. Как известно холод и жесткие излучения биологической жизни тоже не помеха. Так что протожизни на нашей планете 4 млрд. лет назад, когда начала образовываться вторичная атмосфера, практически ничего не мешало существовать и развиваться, ожидая подходящих условий для дальнейшей эволюции. В мае 1989г. в журнале «Science» был подведен итог многолетних исследований различных групп ученых (из различных стран), доказавших, что при определенных условиях некоторые виды РНК могли катализировать формирование самих себя. В процессе дальнейших компьютерных расчетов и моделирований специалисты (одним из них был лауреат Нобелевской премии Манфред Эйген) определили возраст «трансферной» РНК: предельный возраст развития генетического кода на Земле составил 3.8±0.6 млрд. лет. М.Эйген в этой связи писал: «Если время это смещено в сторону «плюса», а, похоже, так оно и есть, то тогда объяснить случившееся можно только внеземным происхождением жизни». Сужение временного интервала до 100-200 млн. лет (в свете данных приведенных выше) практически исключает возможность того, что генетический материал имел достаточно времени для эволюции на Земле (даже теоретически, при всех возможных «допущения», «исключениях» и «особых условиях»).

3. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ЭВОЛЮЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ НА ЗЕМЛЕ.

     Отвечая на вопрос, когда возникла на Земле жизнь, мы получили довольно убедительный ответ – 3.8-4.0 млрд. лет назад. При этом есть все основания предположить, что Земля 4 млрд. лет назад уже окончательно сформировалась как планета и даже приобрела и удерживала своим гравитационным полем вторичную атмосферу. Можно считать доказанным (с большой степенью вероятности), что Земля, как и другие планеты Солнечной системы, в этот период получила из Космоса значительный запас «биостроительного материала» для жизни, в виде белковых «полуфабрикатов» и простейших форм организмов. А дальше, видимо, эволюция жизни на Земле характеризовалась тенденцией к постепенному ускорению с определенным чередованием относительно коротких периодов ароморфозов (морфофизиологический прогресс, - возникновение в ходе эволюции признаков, повышающих уровень организации живых существ) и последующих длительных периодов идиоадаптации (частные приспособления живого мира, позволяющие освоить специфические условия среды). Как это было на самом деле, не знает никто, но попытаться построить наиболее правдоподобную модель этого процесса (по тому богатейшему материалу, которым располагает современная наука) все же  можно. При построении общей схемы геохронологической эволюционной шкалы Земли было использовано старое (традиционное) наименование эр, что видимо уже несколько устарело в связи с вышеизложенным, особенно на ранней стадии развития жизни на нашей планете, в эру Катархея и Архея.

                                    Геохронологическая эволюционная шкала  Земли         

Таблица 1

     Итак, 3.8 млрд. лет назад (спустя всего лишь несколько сотен млн. лет после образования планеты) на Земле уже кипела жизнь, т.е. на миллиард с лишним лет раньше, чем это было принято считать до сих пор. Дальнейшая эволюция живой материи шла скорее всего по пути классической эволюционной теории, основы которой заложила целая плеяда таких великих ученых IХХ в., как Ж.Б.Ламарк, К.Ф.Рулье, К.Кювье, К.Э.Бэр, Т.Шванн, И.Кант, Ч.Лайель, А.Уоллес, Д.Гукер и многих других. Однако приоритет создания эволюционной теории по праву принадлежит великому английскому естествоиспытателю Чарлзу Роберту Дарвину (1809-1882). Учение Ч.Дарвина до сих пор отвечает всем требованиям, предъявляемым к научной теории. Во-первых, дарвинизм представляет собой стройную систему логических рассуждений и доказательств. Во-вторых, дарвинизм не описание совокупности фактов, а учение, вскрывающее причины эволюции и объясняющее многие явления живой Природы. В-третьих, дарвинизм опирается на многочисленные факты из области селекции, что доказывает неразрывность этого учения с практической деятельностью человека. Но, дарвинизм – теория с «открытыми» концами, т.е. она не объясняет появление жизни (этот вопрос нами уже был рассмотрен выше) и уже с трудом описывает эволюцию человека, как вида, не говоря уже о том, как эта эволюция будет продолжена дальше. Но от нее и нельзя  требовать большего. Она свое дело сделала, и сделала блестяще! В настоящее время, видимо, требуется другая теория, объясняющая эволюцию непосредственно человека, с прогнозом на тысячи и более лет вперед. К этому вопросу мы еще вернемся несколько позже.

<<< Титульный

<<< Назад

Далее  >>>