Питер Уорд - Новая история происхождения жизни на Земле

• Название: Новая история происхождения жизни на Земле
• Автор: Питер Уорд
• Издательство: Питер
• Жанр: Биология
• Год: 2016
• ISBN: 978-5-496-02014-5

Общепринятая история происхождения жизни на Земле устарела. Двое ученых, Питер Уорд и Джозеф Киршвинк, предлагают книгу, в которой собраны все выводы последних исследований. Авторы показывают, что многие наши прежние представления об истории происхождения жизни неверны. Во-первых, развитие жизни не было неторопливым, постепенным процессом: катаклизмы способствовали формированию жизни больше, чем все остальные силы вместе взятые. Во-вторых, основа жизни — углерод, но какие еще элементы определили ее эволюцию? В-третьих, со времен Дарвина мы мыслили в категориях эволюции видов. На самом деле имела место эволюция экосистем — от подводных вулканов до тропических лесов, — которые сформировали мир, каким мы его знаем. Опираясь на свой многолетний опыт в палеонтологии, биологии, химии, астробиологии, Уорд и Киршвинк рассказывают историю жизни на Земле, такую фантастическую, что ее трудно представить, и в то же время такую знакомую, что нельзя пройти мимо.

---

Существует вероятность, что растения разовьют и другие, пока неизвестные типы фотосинтеза, чтобы компенсировать недостаток углекислоты. В таком случае некоторые группы растений смогут выживать при самых минимальных концентрациях углекислого газа в окружающей среде. Однако рано или поздно погибнут даже самые стойкие. Все теоретические модели показывают, что количество CO2 будет неуклонно сокращаться до критического показателя 10 ppm.

Одной из главных проблем развития жизни в будущем является биоразнообразие — количество видов организмов на Земле. Возникают два вопроса: во-первых, будет ли видов больше, чем сейчас, и во-вторых, если их будет больше, то как долго это продлится? Чтобы ответить на эти вопросы, снова следует обратиться к прошлому.

Дефицит углекислого газа окажется опасным не только для растений. Крупные морские растения и, возможно, планктон также сильно пострадают. В конце концов изменениям подвергнутся все морские сообщества, поскольку пищевая основа большинства морских экосистем — фитопланктон, одноклеточные растения, плавающие в толще воды. Уменьшение количества углекислого газа повлияет на фитопланктон самым непосредственным образом. Но и без этого исчезновение сухопутных растений нанесет сокрушительный удар по объему биомассы морского планктона.

Морской фитопланктон очень уязвим в отношении своих ресурсов питания. Когда в морскую воду поступают нитраты, железо и фосфаты, фитопланктон бурно расцветает. Однако источником этих нитратов и прочего являются гниющие сухопутные растения, которые приносят в океан реки. Если на суше количество растений сократится, то и нитраты иссякнут. Моря ждет голод, количество планктона катастрофически уменьшится, а последствия этой катастрофы уже никогда не будут устранены. Даже если сухопутные растения продолжат свое существование в том режиме, как описывалось чуть выше, невозможно будет наполнить океан тем огромным количеством питательных элементов, которое поступает в моря, например, в современном мире в отсутствие дефицита углекислого газа.

Основы пищевых цепей в том виде, в каком они существуют сегодня, исчезнут. Потеря растений приведет к упадку биологической продуктивности — мере общего количества живых организмов на планете. Жизнь тем не менее еще не погибнет окончательно — массы бактерий, например, синезеленые водоросли, продолжат существовать, поскольку эти одноклеточные способны жить при таких показателях углекислого газа, которые для прочих — многоклеточных растений — слишком малы для поддержания жизни. Кроме того, синезеленые водоросли не нуждаются в кислороде.

Гибель растений до неузнаваемости изменит сухопутные организмы и всю природу на поверхности планеты. Исчезнут корни, и поверхностные слои суши станут неустойчивыми, изменится характер рек. Большие извилистые реки, какими мы их знаем, начали формироваться со времен силура (около 400 млн лет назад), когда появились наземные растения, поскольку для образования берегов требовались корни, сдерживающие породу. Когда растений нет — из-за крутого склона, неблагоприятной почвы или других причин, — образуются реки совершенно иного рода: потоки со множеством рукавов, как это бывает в аллювиальных дельтах или на границах ледников — то есть в среде того типа, где существование растений с развитой корневой системой затруднено или вовсе невозможно. Такова была природа рек на поверхности планеты до распространения сухопутных растений, такой она станет и в случае, если растения исчезнут из-за нехватки углекислого газа.

Выветривание почв также может стать неизбежной и грустной потерей. С исчезновением почв обнажатся горные породы. Когда на поверхности планеты начнется этот процесс, изменится альбедо — отражательная способность земной поверхности, и больше света начнет отражаться обратно в космос, а это, в свою очередь, повлияет на температурный режим Земли. Атмосфера, теплообмен в ней и режим осадков полностью изменятся. Ветер начнет переносить частицы песка, образованного совокупным воздействием жары, холода и воды на обнаженные горные породы. Механическое выветривание создаст огромные массы песка, несмотря на то что воздействие химического выветривания вследствие исчезновения почв снизится. Поверхность планеты покроется бесконечными барханами.

Хотя этот период и станет провозвестником окончательного вымирания растений на суше (а возможно, и в океане), но скорее всего растения продолжат свое существование еще долгое время, может, сотни миллионов лет — пока будет позволять количество углекислого газа в атмосфере. Гибель растений приостановит выветривание, а углекислый газ снова начнет накапливаться в атмосфере, позволяя некоторым сохранившимся семенам и корешкам прорасти и пожить, по меньшей мере, еще несколько тысячелетий, хотя численность растений будет гораздо меньше прежней. Как только растения снова распространятся на суше, усилится выветривание, а углекислый газ из атмосферы станет уходить интенсивнее.

Жизнь животных зависит от уровня кислорода в атмосфере. Практически не существует животных, которые могли бы существовать в условиях отсутствия кислорода или при наличии очень небольшого его количества в окружающей среде (в 2010 году в глубоководной области Средиземного моря были обнаружены беспозвоночные, способные жить бес кислорода). Дэвид Катлинг из Вашингтонского университета предположил, что примерно через 15 млн лет после исчезновения растений в атмосфере останется всего 1 % кислорода.

Будущая эволюция человека

Жизнь служит и двигателем своего развития, и причиной собственной гибели. Питер Уорд, кроме того, что он является одним из авторов этой книги, также создал «теорию Медеи», основной тезис которой заключается в следующем: жизнь в большей степени враждебна сама себе, чем полезна; чем дольше существует какая-либо экосистема, тем меньше вероятность того, что виды, ее населяющие, станут еще более приспособленными к условиям существования в данной экосистеме. Как мы уже неоднократно показывали, реальным фактором самых масштабных массовых вымираний являлись прежде всего различные токсины, вырабатываемые микроорганизмами. Поэтому мы считаем вполне логичным закончить наше сочинение небольшим комментарием относительно вида, в наибольшей степени склонного к саморазрушению, — человека разумного. Какое будущее нас ожидает?

Научная фантастика изображает человека будущего существом с огромной головой, высоким лбом и очень большим, больше современного, мозгом, с еще более развитым интеллектом. Однако вряд ли мозг станет больше. Палеонтологическая летопись показывает, что времена быстрого увеличения мозга, если судить по размерам черепов за последние несколько тысяч поколений, давно прошли, и условия (как предполагается, климатические), способствовавшие увеличению размеров мозга, не повторятся. Если эволюция не коснется размеров мозга, то что на самом деле может произойти? Впрочем, существует не менее интригующий вопрос: насколько человеческий вид уже развился со времени своего появления 200 тысяч лет назад?

Результаты некоторых генетических исследований стали удивительным откровением — геном человека не только подвергся значительным перестановкам с момента появления вида (примерно 200 тысяч лет назад), но, кажется, эволюция человека становится все интенсивнее последние 30 тысяч лет. В работе Генри Харпендинга и Джона Хокса сделан вывод, что только за последние 5 тысяч лет люди развивались в 100 раз быстрее, чем в любое другое время с момента отделения (около 6 млн лет назад) гоминид от своих предков, от которых также произошли шимпанзе. Кроме того, среди человеческих рас не происходило стирания расовых признаков, наоборот, в недавнем прошлом отличительные характеристики рас стали еще более четкими. Лишь за последние 100 лет, благодаря развитию транспортной инфраструктуры, а также из-за большей открытости в поведении людей в целом процесс развития и закрепления расовых различий немного замедлился в основном по двум причинам: общность пищевых привычек и большие скопления людей в городах.

Таким образом, люди оказались самыми ретивыми «эволюционерами», по крайней мере, были таковыми до самого последнего момента. Зная об этой особенности нашего вида, мы может предполагать, какой эволюционный путь нам предстоит, учитывая, что нашему виду на развитие отпущено несколько миллионов лет — таков средний срок существования всех видов млекопитающих. Большинство адаптивных процессов за последние 5 тысяч лет являлись реакцией на конкретные условия окружающей среды, а потому справедливо будет спросить себя, как природа будущего, с учетом увеличения городов и сельскохозяйственных угодий, повлияет на развитие человека — да и повлияет ли? Как же много вопросов о будущем можно задать! Люди станут больше или меньше? Поглупеют или поумнеют? Станут более интеллектуальными или более эмоциональными? Приспособится ли человек к новым трудностям окружающего мира, например, недостатку пресной воды или избытку ультрафиолета, повышению средней мировой температуры? Произойдет ли от человека новый вид, или мы уже не способны порождать новые виды? Будет ли наша эволюция связана с генными процессами, или, может быть, мы каким-то образом напрямую подсоединим к нашему мозгу неорганические машины и тем самым разовьем небывалые способности к созданию и запоминанию информации? Является ли человечество всего лишь строительным материалом для следующего господствующего разумного вида на Земле — машин?