Текст книги "По следам минувшего"

Автор книги: Ирина Яковлева

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 17 страниц)

Растительная клетка

Большинство микроорганизмов разрушают органические соединения, но зеленые и пурпурные бактерии ведут фотосинтез. Однако фотосинтез у них особый – кислород при этом не образуется. И наконец, синезеленые прокариоты работают как обычные растения.

Нетрудно догадаться, что «безъядерные» организмы и есть прямые наследники и потомки протобионтов, что они начали свой жизненный путь в первобытном бескислородном мире, насыщенном углекислотой и органикой. И только миллиарды лет спустя, когда условия несколько приблизились к современным, на арену жизни вышли эукариоты.

Совсем недавно палеонтологи, используя современную технику, смогли показать, что все происходило именно так: возраст бактерий, синтезирующих метан, оказался около 3,5 миллиардов лет, возраст синезеленых – около 3 миллиардов. Древние организмы не только выглядели как синезеленые – они были ими в действительности. Из древних вмещающих пород удалось выделить пигмент дикобиллин, который использует для фотосинтеза только эта группа.

Клетки первых эукариот почти втрое моложе. Уже на фотографиях этих ископаемых хорошо видны ядра и даже ядра в процессе деления.

Поначалу казалось, что новые факты ничем не угрожают сложившимся представлениям об эволюции жизни. Все очень просто: первичные «безъядерные» гетеротрофы[1] дали начало фотосинтезирующим, опять же безъядерным организмам – растениям. Те, в свою очередь, усложнились, приобрели ядро, митохондрии и жгутики, иными словами превратились в эукариот. Затем часть первичных жгутиконосцев утратила хлорофилл и превратилась в настоящих животных. Другая же часть продолжала совершенствовать свою «растительную» квалификацию.

Однако эта разумная гипотеза споткнулась вроде бы на ровном месте: никто из ее сторонников не смог объяснить, каким образом синезеленые водоросли превратились в «ядерные» организмы. И чем больше внимания уделялось этому вопросу, тем яснее становилась его неразрешимость.

В конце концов, узел противоречий пришлось не развязывать, а разрубать при помощи гипотезы симбиоза. В упрощенном виде она выглядит так: жила в первобытном океане довольно крупная бактерия-хищник. Пищей ей служили мелкие родичи, которых она поглощала и не спеша сбраживала, поскольку кислород использовать еще не умела. И вот однажды довелось ей проглотить пищу, которая вела себя совсем удивительно, вроде неразменного сказочного рубля, – вовсе не переваривалась, а силы и бодрости прибавляла. Это были дышащие аэробные бактерии. Жертва осталась жить внутри хищника. Но чудеса на этом не кончились. Вот что пишет один из авторов гипотезы, американец Маргулис: «К поверхности хозяина прикрепилась вторая группа симбионтов, жгутикоподобные бактерии, сходные с современными спирохетами, которые значительно увеличили подвижность хозяина». Увеличилась подвижность, увеличилась и возможность новых встреч. На этот раз гибридный организм проглотил подходящую синезеленую водоросль и до скончания времен прекратил охоту: теперь вечная пища всегда находилась внутри его тела. Так появилось растение.

Следовательно, животная клетка – эукариот, это химерический союз трех бактерий, а растительная – животной клетки и водоросли.

Вся эта история похожа на сказку не только в нашем, но и в строго научном изложении. Но обоснована она очень крепко, и потому ее приняло большинство авторитетных ученых. Во-первых, одноклеточные водоросли и сейчас легко вступают в союз с животными-эукариотами. Например, известная всем инфузория-туфелька может держать в плену столь же известную водоросль – хлореллу. Туфельки не переваривают свою, «домашнюю» хлореллу, которая всегда образует строго определенное количество клеток внутри хозяина. Однако любая «дикая» хлорелла, попавшая внутрь хищника, уже насыщенного своими водорослями, уничтожается мгновенно. Причем водоросли-сожители часто теряют способность к самостоятельному существованию.

Во-вторых, митохондрии и хлоропласты эукариот не только очень сложны и сопоставимы с прокариотными клетками. Они даже сохраняют остатки былой независимости. Если все остальные устройства клетки создаются заново, по команде ядра, то хлоропласты и митохондрии размножаются сами, как настоящие бактерии. У них есть своя собственная ДНК. Они могут размножаться даже в чужой клетке. Например, хлоропласты фиалки хорошо размножаются в курином яйце.

Очень похоже, что короли и капуста действительно приготовлены из одной смеси, и смесь эта с самого начала была животно-растительной.

Но родство королей и капусты неожиданно обнаружилось и на уровне многоклеточных организмов.

Недавно советские зоологи Олег Григорьевич Кусакин и Ярослав Игоревич Старобогатов предложили новую систему организмов, в которой строго соблюдается принцип объединения по родству. В этой системе морская капуста – ламинарии, фукусы и остальные бурые водоросли – стоит совсем рядом с многоклеточными животными, ближе, чем такие несомненные животные, как губки. В эту же смешанную группу попали и грибы. Зато все высшие растения и зеленые водоросли оказались совсем в другом разделе. Так рухнули границы царств, установленные еще Аристотелем.

Но если бы только это! На самом деле попытки выяснить, что происходило на заре жизни, как и когда появились растения и животные, изменили самые общие представления об эволюции. Еще вчера казалось, что единственный путь усовершенствования живых существ – постепенное усложнение их внутренней структуры, развертывание и преобразование уже существующих задатков.

Сегодня становится очевидным, что возможен и другой путь – путь симбиоза, путь создания единого целого из разнородных и самостоятельных частей. На новом витке спирали в биологию возвращается принцип древнегреческого философа Эмпедокла, который совсем недавно казался смешным пережитком античной мифологии.

Но житейская терминология консервативна. Хотя со времен Коперника и Галилея прошли столетия, мы продолжаем говорить «солнце село» и «солнце встало». И мы по-прежнему будем называть растениями все водоросли, грибы, лишайники, травы, кустарники и деревья.

ПОИСКИ ЛУЧШЕЙ ЖИЗНИ ПРОДОЛЖАЮТСЯ

Чем ближе к нашим дням, тем чаще живые существа встречаются в геологической летописи и тем полнее и достовернее становятся сведения о них. На их формирование влияла и сама Земля, которая вовсе не оставалась неизменной за эти миллиарды лет. Несколько геологических революций произошло на ней за это время. Менялась соленость океана, менялся климат, менялись и очертания суши. Океан уходил, обнажая остовы новых материков, нимало не заботясь о том, что станется с жизнью, которая не поспела за его бегом. И конечно, судьба живых существ была жестокой. Либо приспосабливайся, либо погибай. Некоторые, например, бактерии, выжили, приспособились и поэтому и в наши дни встречаются повсюду: в воде, в земле и в воздухе. Им незачем было еще как-то изменяться.

Но так идеально приспособились не все живые существа. Жизнь большинства из них продолжала оставаться беспокойной и неустроенной. Суровый отбор наиболее приспособленных делал свое дело.

В поисках «лучшей жизни» клетки «попробовали» объединяться в сообщества. Это и открыло перед ними невиданные раньше возможности. Раньше клетка должна была заботиться обо всем сама. Она добывает пищу, спасает свою жизнь, дышит, движется

и размножается. За такой «кучей дел» была ли у нее возможность «думать» еще и о совершенствовании? Конечно, нет! Теперь же, когда был создан многоклеточный организм, каждая клетка могла специализироваться в своем деле, не заботясь о других делах.

Усложнившись таким образом, некоторые организмы перестали быть игрушками волн. Они осели на дно и прикрепились к нему. Но, устроившись удобно и надежно, они пожертвовали драгоценной способностью к передвижению, а значит, и возможность дальнейшего совершенствования для них сузилась. От них произошли, к примеру, водоросли и кораллы.

Другие же продолжали оставаться морскими бродягами и приспосабливались на свой манер. Некоторые нарастили себе прочный домик-панцирь, который защищал их от врагов. От них в дальнейшем произошли моллюски.

«Лучшая защита – нападение!» – вот девиз третьих. И они не наращивали панцирь, не прикреплялись ко дну, а продолжали носиться по морским просторам. Со временем они научились противоборствовать течению – научились двигаться самостоятельно. Их путь развития оказался самым интересным и перспективным. Чтобы выжить, им ни на минуту нельзя было «забывать» о том, что они должны меняться и приспосабливаться – словом, чутко реагировать даже на самые ничтожные изменения вокруг. В них наиболее полно и бурно начали протекать процессы, которые ученые назвали красивым словом «эволюция».

Мир простейших весьма причудлив

Известковый панцирь фораминиферы.

Глава II

СКЕЛЕТНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ

Часто ли вам приходится называть точные даты, вроде: «А помните, как 6 июня 1975 года…»? Наверняка не часто. В каждой семье свой счет времени, своя хронология. Когда говорят: «Это было, когда мы вернулись из лагеря, но еще не переехали на новую квартиру» или: «Когда болела Наташа» – всем понятно, о каком времени идет речь. А такая датировка, как «в дни Октябрьской революции» или «во времена первых пятилеток», понятна каждому человеку в нашей стране.

Измерять время событиями, последовательность которых ясна, очень удобно. Такой способ относительной хронологии широко применяется в науке. Например: каменный век, бронзовый век. Эти названия ступеней человеческой истории известны всем, как и принцип, на котором построена эта хронология. Сначала люди научились делать орудия из камня, потом освоили бронзу. Точные даты таких событий не всегда можно установить, да и не так это важно, когда счет идет на тысячелетия. По такому же принципу построена хронологическая шкала, которой пользуются геологи и палеонтологи. Только в ее основу положено изменение живых организмов. Прогресс их – от простых, как каменные рубила, тварей палеозоя до современного человека – весьма заметен. Конечно, любой организм куда сложнее не то что рубила, но самого совершенного творения техники. И даже остатки высокоорганизованных существ, жесткую «скорлупу» вымерших организмов, уместнее сравнить не с глиняными черепками, по которым археологи судят об исчезнувших цивилизациях древности, а со сложными машинами. (Вероятно, любой из читателей этой книги способен только по внешнему виду автомобиля в кадрах старой кинохроники определить, когда снимался фильм – в двадцатые или в пятидесятые годы. А специалист назовет время с точностью до нескольких лет!) Однако в отличие от многих других ученых, палеонтологи и геологи предпочитают использовать в практике не абсолютные цифры, а названия тех или иных эпох. Наверное вы, как и все, кому впервые приходится знакомиться с этими названиями, спросите, почему бы просто не обойтись миллионами лет, как мы делали это до сих пор.

Во-первых, потому, что запомнить названия гораздо легче, чем цифры, особенно когда их много.

Во-вторых, относительная хронология может быть гораздо точнее, чем абсолютная. Конечно, в быту выражение: «В 18 часов 30 минут» всегда точнее, чем: «В то время, когда мама приходит с работы». Но в геологии дата «31573150 лет назад» не имеет реального смысла. «Атомные часы», о которых мы говорили, измеряют такие огромные промежутки времени с точностью всего до нескольких миллионов лет. Дату придется записать так: «30±3 млн. лет». Три миллиона лет – очень большой срок. За это время могут накопиться сотни метров, даже километры осадков. А геологи часто ищут слой толщиной всего в несколько метров, скрытый в толще однообразных пород. Тут нужен очень точный адрес во времени. Относительная хронология может дать такой адрес. Например: палеозой, ранний ордовик, аренигский век, зона кордилодус. Только в это «мгновение» геологической истории жило существо, именуемое «кордилодус». Выше и ниже слои с другими датами-адресами.

Вот почему в геологии относительная шкала времени является основной, а абсолютная только вспомогательной.

Каждая хронологическая шкала имеет свой нуль, свою точку отсчета. Древние греки вели свое летосчисление от первой олимпиады, которая состоялась за 776 лет до начала новой эры, нашей с вами точки отсчета. В мусульманских странах календарь начинается с бегства Магомета из Мекки, через 630 лет после начала новой эры.

ТОЧКА ОТСЧЕТА – ВЕРХНЯЯ ГРАНИЦА «ТЕМНЫХ ВЕКОВ»

Точкой отсчета геологического календаря стало начало кембрия, первого из периодов фанерозоя, – этапа видимой жизни (от древнегреческих слов «фанерос» – видимый, явный и «зое» – жизнь). Жизнь действительно оставила явные следы в отложениях, которые первыми изучили в 1836 году молодые геологи Мурчисон и Седжвик. Тут были раковины и скелеты всех без исключения типов морских животных, которые сейчас живут на земле. Были и такие, что вымерли, не оставив потомков. Не было только рыб, не было вообще позвоночных. Даже самых простых. В Уэльсе, той части Англии, где работали Мурчисон и Седжвик, кембрийские слои лежали прямо на гранитном фундаменте, ниже всех остальных пород, которые впоследствии отложило море. Они были самыми древними, и геологи назвали их «кембрийскими» по древнему названию Уэльса – Кембрия. Соответственно период, когда образовалась эта толща, получил имя «кембрийский период» или просто «кембрий».

Богат и сложен животный мир кембрия, и странным кажется, что возник он как бы из ничего, на пустом месте. Геологи и палеонтологи очень надеялись, что рано или поздно под кембрийскими отложениями будут открыты другие слои – с раковинами и скелетами, пусть более простыми и менее обильными.

Но шли годы и десятилетия. Кембрийские отложения находили на всех материках, во всех странах: в Америке, Канаде, Африке и в далекой Австралии. Особенно много кембрийских отложений в нашей стране – в Сибири, на Урале, в Заполярье. И странное выяснилось обстоятельство. Кембрий здесь лежал не на кристаллических породах. Ниже были те же самые известняки, сланцы и песчаники. Но раковины, домики, скелеты – все твердые остатки живых существ – как ножом обрезало на нижней границе кембрия, за 570 миллионов лет до наших дней.

Вы уже знаете, что ниже лежали «темные века», слои криптозоя, но палеонтологи все-таки смогли выяснить, что жизнь началась неизмеримо раньше.

Геологов совсем не устраивали эти довольно скудные сведения. У них были свои точные и конкретные задачи. Выяснилось, что более половины мировых запасов железа, урана, марганца и многих других ископаемых лежат именно там, в докембрии, за пределами геологического календаря. И чтобы найти, разведать, оконтурить на геологических картах новые месторождения, требовались отчетливые ориентиры; более простые и надежные, чем многомиллионные цифры абсолютной шкалы. Требовалось продолжить точный палеонтологический календарь на целых полтора-два миллиарда лет в глубь времен. И ученые многих стран взялись за выполнение этой трудной задачи.

Наибольший успех выпал на долю советских палеонтологов. И первым, кому удалось расставить четкие вехи в однообразных толщах докембрия, был молодой палеонтолог, ныне доктор геолого-минералогических наук, Игорь Николаевич Крылов.

«КОСВЕННЫЕ УЛИКИ» РАСКРЫВАЮТ ДРЕВНИЕ ТАЙНЫ

Найти первых жителей Земли – редкость чрезвычайная! Проще обнаружить «косвенные улики». Оказывается, водоросли в результате своей жизнедеятельности выделяли известь из морской воды. Известь эта накапливалась и образовывала как бы желваки или целые постройки, похожие на рифы. Эти желваки и постройки геологи назвали «строматолитами» (от греческих слов «строматос» – ковер и «литое» – камень).

В очень редких случаях остатки водорослей и даже бактерий консервируются внутри такого строматолита, и тогда их удается рассмотреть и изучить. Но обычно в них нет ничего, кроме извести. Столбики и утолщения, составляющие строматолиты, переплетаются между собой, сливаются, образуя что-то очень напоминающее коралловый куст. «Кусты» эти тоже переплетаются и сливаются в рифоподобные толщи – биогермы. Изучение биогерм показало, что нарастали они в строго определенной последовательности.

Изучение биогерм и отдельных строматолитов привело к интереснейшим наблюдениям и открытиям. В частности, биогермы ответили на вопрос, в каких условиях жили их создатели. Какой солености была вода. Какой температуры. Куда было направлено течение, омывавшее их. Достаточно ли им было света. Проще говоря, геологи, ни разу не видя в глаза таинственных создателей строматолитов, смогли многое узнать о них.

Строматолиты и биогермы – продукты жизнедеятельности целых колоний водорослей. Продукт их совместного существования.

Но бывало и так, что водоросль не прикреплялась ко дну, а жила на комочке грунта. Течение перекатывало такие комочки, и постепенно они обрастали концентрическими слоями карбонатных корочек. Эти желвачки геологи назвали «онколитами» (от греческого слова «онкос», что значит «опухоль»). Если распилить такой желвачок, то перед нами будет кружочек с массой опоясывающих его слоев. Другие желвачки оказались не слоистыми, а состоящими как бы из слипшихся комочков и пузырьков. Их назвали «катаграфиями», что значит «древние письмена». Вот сколько следов оставила древняя жизнь на Земле!

Игорь Николаевич Крылов, сотрудник Геологического института Академии наук СССР, решил заняться именно строматолитами – самыми большими и неудобными окаменелостями из всех, что загромождают шкафы и подвалы лаборатории в Пыжевском переулке. Эти остатки жизни в докембрии в случае успеха обещали многое. Но самого успеха они как раз и не обещали. Известковистые кусты строматолитов переплетаются в известковистой породе, образуя с ней одно целое. Ни выбить их оттуда, ни вытравить кислотой невозможно. Можно только распилить камень дисковой алмазной пилой и рассмотреть разрез. Так делали многие, в том числе известный исследователь жизни докембрия член-корреспондент АН СССР А. Г. Вологдин. Особенных результатов они не достигли: слишком сложная картина открывалась на шлифе. Но даже если восстановить точный облик строматолита, что это даст? Можно ли по пятнам плесени определить вид водоросли? А ведь строматолиты даже не плесень, а только продукт ее жизнедеятельности.

Вот почему даже руководитель лаборатории, профессор Келлер, с сомнением покачивал головой, наблюдая за стараниями Крылова. И все же успех пришел! Когда Игорь Николаевич с помощью методов проективной геометрии научился точно воспроизводить формы «кустов» докембрийского подводного леса, оказалось, что для каждого этапа докембрия характерны свои «кусты». Строматолиты менялись закономерно!

Теперь палеонтологический календарь заработал на огромном, почти двухмиллиарднолетнем, этапе докембрия. Его назвали рифеем, по древнему названию Уральского хребта, где особенно развиты докембрийские отложения.

Строматолит.

Обо всем этом рассказывает в своей книге «На заре жизни» сам И. Н. Крылов. Прочтите ее и вы поймете, как трудно подчас бывает исследователю. Уже никто не верит в успех его работы, а он продолжает работать. Собирает по крохам, терпит неудачи, совершенствует методику изучения и, наконец, через пятнадцать лет доказывает правоту своего постоянства!

«ЗОЛОТОЙ ВЕК» МНОГОКЛЕТОЧНЫХ

Но загадка кембрия, загадка внезапной и мощной вспышки жизни не была решена. Миллиард лет густо зеленели у берегов водорослевые луга и пастбища. Миллиард лет тянулись к солнцу жесткие буроватые ветви подводных лесов-строматолитов.

А где же обитатели этого океанского рая? Где предки кембрийских животных? Ведь в теплой, насыщенной планктоном воде многоклеточные организмы должны были расти и множиться «как на дрожжах». У них еще не было врагов. Они еще не научились пожирать друг друга, да и нужды в том пока не было. Каждое многоклеточное, как бы мало оно ни было, по сравнению со своей микроскопической пищей казалось живой горой в океане живой мути. Оставалось лишь цедить, фильтровать эту сытную взвесь или даже просто всасывать ее всей поверхностью своего тела. Это был «Золотой век», «рай» многоклеточных, где будущий «волк» и «ягненок» – хищник и жертва – мирно колыхались рядом в изумрудных и опаловых потоках микроскопического планктона. И какими бы малыми и мягкими ни были эти многоклеточные, они были слишком обильны, чтобы не оставить следов. Именно их упорно и безуспешно искали палеонтологи.

Но в жизни ученых бывают поистине светлые дни. И к таким дням, несомненно, относится жаркий день 1947 года, когда австралийский геолог Р. Спригг нашел к северу от города Аделаида в засушливом, полупустынном районе Эднакары своеобразные отпечатки на песчаниках. Теперь количество тамошних находок превышает 1 500 экземпляров, описано 25 видов животных, которые относятся к 19 родам. В основном это медузоподобные организмы, очень разные по размерам и по внешнему облику.

Некоторые из них напоминают современных плоских червей. Другие – членистоногих, очень схожих с грядущими властелинами кембрийских морей трилобитами, только без панциря. Тут же возможный предок иглокожих, получивший название трибрахидиум. Это выпуклый дискообразный отпечаток с тремя спирально закрученными валиками в центре. И возможный предок моллюсков – преокембридиум.

Эдиакарскую фауну трудно переоценить! Она, как никакая другая находка, проливает свет на становление животного мира, который в великом многообразии окружает нас сегодня.

Позже отпечатки, похожие на эдиакарских медузоподобных, были найдены у нас в Прибалтике, на Кольском полуострове и в Приднестровье. Найдены также и другие животные, которые своим удивительным сходством с растениями поначалу сбили с толку геологов: они решили, что перед ними листья папоротника. Но это оказались вовсе не растения, а колонии кишечнополостных животных, напоминающие кораллы, только без твердого скелета. Колонии подобных полипов, так называемые морские перья, и сейчас колышутся на дне океанов.

Несмотря на все ошибки и трудности, достоверные следы эдиакарских невидимок нашлись за последние десятилетия почти на всех континентах. И все эти находки оказались приуроченными к самому концу рифея, то есть к 150–200 миллионам лет перед началом кембрия.

Остатки многоклеточных – не единственное доказательство изобилия древних морей. Сейчас выяснилось, что самые большие залежи фосфоритов, этого «вещества плодородия», приурочены к тому же отрезку докембрия – эдиакарию. Фосфориты образовались из остатков бесчисленных животных, по-видимому того самого планктона, который ели и не могли съесть древние многоклеточные. И теперь плодородие докембрийского океана превращается в плодородие наших полей.

ПОЧЕМУ «НЕВИДИМКАМ» ПРИШЛОСЬ ПРИОДЕТЬСЯ

Итак, кембрийский расцвет жизни вовсе не начался мгновенным появлением типов, классов, бесчисленных отрядов животных. Ему предшествовал другой расцвет, другая – докембрийская – вспышка жизни. И лишь одно событие четко и резко разделяет оба эти этапа – появление скелетов. Тогда стоит ли уделять столько внимания ничтожным ракушкам, названия и приметы которых известны только специалистам? Такой вопрос иногда задают те самые люди, которые с уважением и интересом читают заметки об открытии новых элементарных частиц.

Увы! Мы еще не привыкли к тому, что ракушки и букашки могут нести не меньше информации о великих событиях в мире, чем потоки нейтронов. Не привыкли и к тому, что события прошлого Земли касаются нас ближе, чем вспышки сверхновых звезд и «черные дыры» Вселенной. «Великая скелетная революция» кембрия несомненно была таким событием.

С самого начала ученых насторожила повсеместность и одновременность появления скелетной фауны. Настолько насторожила, что многие из них потратили годы и десятилетия жизни, чтобы доказать обратное: не было никакой революции, все происходило постепенно и разные группы скелетных организмов возникали в свое время и на своем месте. Такая реакция понятна, ведь новые факты угрожали сложившимся уже представлениям о равномерном развитии живой природы. А сложились такие представления не только из векового опыта биологии, но и под влиянием той картины мира, которую рисует нам физика.

В физическом микромире события происходят мгновенно и случайно – именно так перескакивают с орбиты на орбиту электроны в квантовой модели атома. Но к макромиру это отношения не имеет. Земля, планеты и само Солнце, состоящие из таких атомов, равномерно движутся по своим извечным путям. Разумеется, ни о каких случайных скачках тут не может быть и речи. Примерно так же рассуждают и биологи. Пусть в микромире эволюции, то есть в молекулах наследственного вещества ДНК, скачкообразно происходят элементарные случайные процессы – мутации. Но большинство из них уравновешивается и не проявляется в развитии организма. А те, что остались, вышли на поверхность как новые признаки, вовлекаясь в медленный и равномерный процесс приспособления и отбора. В длительном ходе эволюции жизни не предполагалось резких скачков.

Как это ни странно, так думал и Владимир Иванович Вернадский, подаривший миру науки одну из самых революционных идей – идею самой большой биологической системы – биосферы. Он доказал, что живая оболочка Земли (в это понятие он включал совокупность всех организмов) обладает огромной геохимической мощью, превосходящей мощь всех остальных геологических процессов. Но эта сила оставалась, по его мнению, постоянной с начала времен. Она не возрастала, не убывала, не менялась в своих проявлениях, как бы не менялись организмы, составляющие биосферу.

И вот всему этому противоречили факты, добытые собирателями раковин. Сходные наборы разнообразнейших панцирных существ везде появились на одном уровне – 570 миллионов лет назад. Тогда многие ученые обратились к неисчерпаемому арсеналу гипотез «случайного толчка», которые могли бы объяснить случайную «скелетную революцию».

Были перебраны почти все гипотезы, которыми пытались объяснить и более поздние революционные ситуации, возникавшие в биосфере Земли. Тут и вспышка сверхновой звезды, вызвавшая массовые мутации, и возможный старт Луны из недр Тихого океана, повлекший за собой появление отливов и приливов. Во внезапной круговерти воды бесскелетным пришлось бы туго. Для объяснения использовалась и возможность усиления гравитационного поля Земли.

Но у всех этих остроумных догадок имелись одни и те же общие недостатки. Те из них, которые можно было проверить, не соответствовали фактам, а те, что проверить нельзя, бесполезны для науки.

Вполне строгого объяснения «скелетной революции» нет и сейчас. Но большинство ученых сходятся во мнении, что причиной изменения жизни на границе кембрия была сама жизнь. Не внешний толчок, а законы внутреннего развития биосферы.

В первобытном океане не было кислорода. Значит, первые живые существа не могли жить так, как современные нам животные, потому что они не могли окислять пищу. А ведь окисление – сегодня главный источник энергии для живых существ. Древним животным этот способ не годился. Они сбраживали органические вещества – так, как сбраживают сегодня сахар хорошо всем знакомые дрожжи. Для этого кислорода не нужно, зато энергия получается в 10 раз меньше, чем при нормальном окислении.

Первыми к кислородному дыханию перешли водоросли. Они же стали первыми зелеными растениями на Земле. Они не только поглощали кислород при дыхании, но и выделяли его в воду как продукт процесса фотосинтеза. Однако насыщение воды кислородом шло очень медленно. Ведь воды в океанах громадное количество, а тут еще многие вещества, как органические, так и неорганические, начали активно вступать в реакции с кислородом.

Жесткое ультрафиолетовое излучение не позволяло растениям жить на поверхности океана. Им приходилось держаться на глубине не меньше 10 метров. Там мало света, а значит, мало и кислорода. Поэтому растения еще не могли как следует развернуть свою созидательную работу. В этих условиях животным не было смысла переходить на потребление дефицитного кислорода. Ведь гораздо проще сбраживать вещества, накопленные растениями. Выходит, что на Земле существовали две формы жизни, и обе они были маломощными. Растениям не хватало света, а животным – кислорода. Они все делали медленнее, чем теперь: медленно двигались и росли, медленно размножались. Жизнь текла словно замедленные кадры кинофильма. Морские осадки докембрия накапливались в десять раз медленнее, чем в кембрии. Так продолжалось до начала кембрия.

По мнению геологов, большинство древнейших осадочных пород могло образоваться только в бескислородных условиях.

Перелом готовился долго, а произошел быстро. Когда содержание кислорода достигло одного процента от современного, в атмосфере возник надежный озоновый экран, закрывший дорогу самым опасным ультрафиолетовым лучам. Теперь ничто не мешало растениям подняться к самой поверхности воды, где света в сотни раз больше, и вырабатывать кислород в любых количествах. Так возник «кислородный бум». Жить и преуспевать стали кислородолюбивые организмы. А любителям брожения пришлось уйти глубоко на дно, в толщу ила.

Теперь, в кембрии, кислородная энергетика стала всеобщим достоянием. Все био– и геохимические процессы пошли в десятки раз быстрее.

Отсюда видно, что равномерная жизнь биосферы порой срывается, как стрела с натянутой тетивы лука, от совсем ничтожных причин. Что осталось от бескислородных существ, которые прожили одну вечность и намеревались прожить другую? Ну, например, дрожжи… А ведь началось все с одного ничтожного процента кислорода!

Отсюда видно, что к биосфере надо относиться бережно. Планеты действительно движутся без скачков. Но звезды и галактики иногда взрываются. В этом биосфера похожа на звезду.

Ну, а при чем же здесь скелеты? Да при том, что их строительство как раз и требует большого расхода энергии. В кембрии же, как мы говорили, значительно ускорились все био– и геохимические процессы, и многие животные поначалу просто не успевали избавиться от избытка минеральных солей и органических полимеров. Так возник скелет. Он стал как бы неизбежным приложением к новой жизни. Но очень скоро выяснилось, что скелет – это, как говорится, «надежно, выгодно и удобно». Эволюция животного мира подхватила новинку и пустила ее на конвейер отбора и приспособления.

ДОСТИЖЕНИЯ «НЕВИДИМОК»

Нельзя сказать, чтобы «скелетная революция» застала животных врасплох или что только с ее приходом начинает прокладываться тот путь, который впоследствии привел к человеку. «Невидимки» и сами кое-чего достигли. Например, благодаря пищеварительной трубке, которой обзавелись самые прогрессивные организмы, они смогли в одно отверстие трубки втягивать питательные вещества, а из другого извергать их остатки.