Андрей Журавлёв - До и после динозавров

• Название: До и после динозавров
• Автор: Андрей Журавлёв
• Издательство: Вече
• Жанр: Биология
• Год: 2006
• ISBN: 5-9533-1258-Х

Автор книги пытается изложить понятным языком достижения современной палеонтологии — науки, изучающей историю жизни на Земле. Нынешняя палеонтология требует прочных знаний законов физики и химии, умения считать (и не только на пальцах), глубокого понимания методов статистики, не говоря уже о разделах современной биологии. Эта наука смело вмешивается в дела планетарной физики и движения материков, загоняет в тупик своими открытиями биологов. Она способна не только рассказать о том, как выглядела Земля в отдаленном прошлом, но и о том, что произойдет с нашей планетой в будущем. Под одной обложкой собраны наиболее интересные сведения о тех, кто населял нашу планету в течение почти четырех миллиардов лет.

---

В общем и целом перенос бактерий и даже более высокоорганизованных существ с одной планеты на другую с помощью метеоритов и комет не так уж невероятен. Бактерии хорошо выдерживают очень высокие и низкие температуры, а также радиацию. Более того, даже миллионы нарушений в генах, произошедшие под влиянием ядерного излучения, у них залечиваются. На Луне бактерии со станции «Сервейор-3» выжили в течение 3 лет. (Кстати, высадка бактерий на Луне, которая целиком была делом рук человеческих, в бульварной литературе тоже преобразилась в свидетельство повсеместного существования жизни.) На «Аполлоне-11» они в глубоком вакууме прекрасно выдержали скачки температуры от -124 до +59 °C. В искусственно созданных атмосферах Венеры (чистый углекислый газ, давление в 50 атмосфер и температура +50 °C) и Юпитера (давление в 102 атмосферы и температура +20 °C) бактерии тоже гибнуть не пожелали. Вот только неизвестно, удалось ли бактериям хоть когда-нибудь стать космонавтами не по воле человека.

Могла ли жизнь на других планетах появиться независимо от нас? Трещины на поверхности Венеры намекают на существование горячих источников хотя бы в прошлом. Метеорологические данные «Марс-Глобал-Сервейора» и «Марс-Патфайндера» согласуются со снимками посадочного модуля «Викинга», показавшими на грунте красной планеты лед и снег. Согласно расчетам, грунтовой влаги там может быть не меньше, чем в земных почвах. Глубокие каньоны, прорезающие поверхность соседней планеты, могли быть оставлены водными потоками силой в несколько тысяч Енисеев. Когда-то они несли свои бурные воды в обширный северный океан. Его береговая линия отчетливо проступает до сих пор. На дне сохранились остатки морских солей. Может быть, где-то под поверхностью планеты еще есть живительная влага. Предполагается, что в середине «марсианских хроник» эта планета была даже более теплой и влажной, чем нынешняя Земля. Но бессмертный вопрос: «Есть ли жизнь на Марсе?» — пока остается без ответа.

И все дальше к окраинам Галактики стремятся космические зонды — туда, где вокруг огромных небесных тел обращаются спутники, по размерам не уступающие Земле. На Титане, спутнике Сатурна, с азотно-метановой атмосферой, богатой сложными углеводами, и с метаново-этановым океаном, вполне хватило бы материала для создания чего-нибудь жизнеутверждающего. Вулканическая активность, вызываемая на Европе, спутнике Юпитера, притяжением планеты-хозяина, как совсем недавно казалось многим, может поддерживать под ее ледяным панцирем жизнь, подобную беспросветной жизни на дне земных океанов или в огромном озере Антарктиды, укрытом ледовым панцирем в 3750 м толщиной. Увы, как показал добравшийся туда космический аппарат «Галилео», лед этот состоит из кислот и перекиси водорода.

Однако и выживаемость простых организмов в космическом пространстве, и возможность зарождения примитивных существ на других планетах отнюдь не свидетельствуют в пользу переноса жизни в готовом виде с планеты на планету. Такое путешествие предполагает не только удачный перелет, но и мягкую посадку с последующим закреплением на чужой во всех отношениях планете. Очевидно, что последние два этапа переселения наименее осуществимы. Более вероятной представляется внеземная сборка некоторых органических молекул, которая в условиях Космоса может проходить довольно интенсивно. Перенос их в готовом виде на Землю ускорил бы возникновение сложных составляющих уже на самой Земле. Хотя и в этом случае у них гораздо больше было шансов разрушиться, чем приземлиться.

Необходимое примечание: знаете ли вы, почему пришельцев всегда рисуют склизкими и зелеными? Потому, что, не имея иммунитета ни к какой земной заразе, они постоянно страдают от насморка и ходят в соплях. К сожалению (или счастью?), высадка на нашей планете неземного разума или хотя бы бактерий невозможна со времени появления на Земле жизни. Она мгновенно разделается с любой инородной органикой.

Горячие точки

Поэтому приземлим наши фантазии и опустимся глубоко на дно. Там, в океанических рифтовых долинах, раскаленная лава (с температурой около 1200 °C) поднимается из земных недр к поверхности. Ей навстречу до 15-километровой глубины по трещинам сочится морская вода и выносится обратно, уже будучи нагретой и обогащенной соединениями металлов и серы. Места, где изливаются горячие растворы, называются гидротермами. Благодаря темным «фонтанам» горячей воды со взвесью сернистого железа они известны как «черные курильщики».

«Гидрос» и «терма» — греческие слова, обозначающие воду и теплый источник соответственно. У нас эти слова «укоренились» в гидроэлектростанциях и термах (римских банях). Известное латинское изречение «Иди ты в терму!» перешло в русский язык как «Иди ты в баню!». Подобно тому как римская терма подразделялась на фригидарий (холодную баню), тепидарий (теплую) и калдарий (горячую), вокруг гидротерм существуют разные по степени нагрева зоны. Они населены организмами, приспособленными к различным температурным условиям. Объединяет этих существ общий источник питания (серные бактерии) и чувствительность к теплу. Например, креветки, плавающие вблизи гидротермы, воспринимают только инфракрасные волны. Если порыв придонного течения случайно оторвет их от источника пищи, они не погибнут, а найдут ближайшую излучающую тепло и, следовательно, инфракрасные лучи гидротерму. (Но яркая вспышка, установленная на подводной фотокамере, ослепляет эти существа навсегда. Они теряют правильную ориентацию и гибнут.)

Открытие в середине 70-х годов XX века на огромных глубинах двустворок величиной с хороший башмак, сплетений из двухметровых трубчатых червей и креветочных стай вначале встретили с недоверием. Считалось, что отсутствие света, запредельное давление и голодный паек — не лучшие условия для существования животных. Оказалось, что необычные сообщества в отсутствии света используют химическую энергию. Основу сообществ составляют ни фотосинтезирующие бактерии и водоросли, а хемосинтезирующие серные бактерии. Они производят органические вещества за счет энергии, выделяемой при окислении соединений серы. Симбиоз с такими бактериями не только помог животным освоить глубоко неприветливые условия. Они хорошо прибавляют в весе и набирают по 10 кг на квадратный метр дна. Разумеется, принялись искать следы сходных источников жизни в ископаемой летописи и скоро нашли, причем достаточно древние — 3,2 млрд лет возрастом, а в них — остатки бактерий!

Почти сразу возникла мысль: а не могли ли подобные источники энергии породить жизнь на Земле? «Не могли!» — сказали свое веское слово скептики, пряча за расчеты температур свои скептические ухмылки. Слишком высоки температуры: сложные органические вещества будут разлагаться, так и не слившись во что-нибудь более сложное.

«Могут и породят!» — ответили практики, одним из которых был немецкий юрист Понтер Вехтершойзер, и подтвердили свое слово практическим делом. А дело в том, что вблизи умеренно горячих источников выпадает сернистое железо (серный колчедан). Его кристаллы обеспечивают значительную, по меркам микромира, положительно заряженную поверхность. Органические молекулы, наоборот, отягощены отрицательно заряженными группами. Их, конечно, притягивает к поверхности кристаллов. Получается минеральное зерно с органической оболочкой. Оболочка зерна становится препятствием, через которое одни вещества проходят только снаружи внутрь, а другие — исключительно в обратном направлении. Происходит обмен веществ. Чем не клетка? Если и не живая, то полуживая: ей осталось научиться расти и размножаться.

Серно-железные, похожие на пузырьки «клетки» удалось искусственно вырастить в лаборатории. (Надо отдать должное исследователям, которые работали в жутких условиях — летучие соединения серы благовониями не назовешь.) Пузырьки растут благодаря инфляции. (То есть надуванию — не правда ли, понятный смысл знакомого слова?) Инфляцию вызывает давление растворов, сосредоточенных внутри пузырька, которое превышает наружное давление. Вот вам и рост! Со временем пузырек, чтобы не лопнуть, отделяет часть накопленных им соединений в «дочерний» пузырек. А вот — и «размножение почкованием»!

Соединения серы поныне служат важным источником энергии в клетках. Может, это дань далекому прошлому, когда «семена» жизни вызревали вблизи горячих серных источников?

Обратный отсчет

Серный колчедан, конечно, не единственный и далеко не самый рядовой минерал на Земле. А могла ли жизнь «выкристаллизоваться» в более обычных условиях? Палеонтолог Сергей Николаевич Голубев считает, что вполне могла. Уж больно своеобычные закономерности наблюдаются в развитии минерального скелета и в считывании генетического кода. Код этот, определяющий последовательность сборки белков, одинаков для всех обитателей Земли, от бактерий до человека. И в том, и в другом случае органические элементы располагаются по законам кристаллической решетки, как в кристаллах карбонатов и фосфатов кальция или кварца. Может быть, организмы на самом деле «унаследовали» особенности развития от минеральных кристаллов? При минерализации скелета органический шаблон задает форму каждого кристалла и направление его роста.